喀斯特森林植被自然恢复过程中土壤化学计量特征

目的研究茂兰喀斯特森林植被自然恢复过程中不同演替阶段土壤养分与化学计量的动态变化规律,探讨两者间的相互关系,定量评价各影响因子对其的解释程度,阐明群落演替与土壤性状演变间的内在耦合关系,旨在为该区域植被的恢复与重建提供理论依据。方法以草本群落、灌木灌丛群落、乔林群落和顶极常绿落叶阔叶混交林群落等演替阶段为研究对象,每个演替阶段各设置3个固定样地,样地内根据不同小生境随机布设12个土壤剖面,分层取样,测定土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）和全钾（TK）含量,并计算其化学计量比。结果研究区土壤的SOC、TN、TP和TK含量均值分别为54.72、4.67、0.73和8.53 g/kg,且SOC、TP和TN含量相互间均存在显著或极显著正相关,表现出相对一致的变化规律;C:N、C:P、C:K、N:P、N:K和P:K分别为11.95、79.16、6.50、6.64、0.550 1和0.085 2;从变异系数来看,除TK含量和C:N属弱变异性以外,其余土壤养分含量及化学计量比均属中等变异性。随植被的正向演替,不同演替阶段的SOC、TN和TP含量基本上均呈上升趋势,而TK含量则呈倒“V”字型变化,表现为:乔林阶段 > 顶极阶段 > 灌木灌丛阶段 > 草本阶段;各演替阶段不同土层深度的SOC、TN和TP含量均表现为0 ~ 10 cm要高于10 ~ 20 cm,而TK含量则无明显变化。土壤化学计量特征随演替的进展其变化趋势差异较大;在土壤剖面层次上,各演替阶段除C:N不同土层深度间无显著差异以外,其余也均表现为0 ~ 10 cm要高于10 ~ 20 cm。冗余分析结果表明,土层深度和群落演替是调控该区域土壤养分含量和化学计量特征的主要因素,对其解释程度分别为32.82%和32.19%。结论研究区土壤有机碳含量相对较高,氮、磷养分含量丰富,植物生长受氮（或磷）素限制的原因可能是土壤养分含量的有效性偏低所致;减少人为干扰、加之适当的保护,促进群落的正向演替,提高喀斯特森林生态系统的稳定性和抗干扰性,有利于土壤养分的积累;研究初步揭示了众多影响因子对土壤养分含量和化学计量特征的解释程度,对喀斯特森林的保护具有重要的指导意义。      

北方林草交错带土壤生态化学计量特征及其影响因素

为探明北方林草交错带土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其对影响因子的响应,揭示该区域土壤养分限制因素和生态系统演变的驱动机制,在研究区由北向南大致以25 km为间隔设置采样点进行野外调查及土壤样品采集,运用统计学及冗余分析(RDA)等方法,分析了该区域土壤生态化学计量特征及其与环境因子的相互关系.结果表...     

茂兰喀斯特漏斗森林不同海拔大型土壤动物分布研究

2013年7—10月,对茂兰喀斯特漏斗森林的大型土壤动物进行研究,共获15 808只,隶属于3门,7纲,20类。选用类群数、个体数及多样性、均匀性、优势度指标来分析土壤动物群落结构。结果表明:茂兰喀斯特漏斗森林生态系统中,优势类群为膜翅目(蚁科)和鞘翅目2类,稀有类群为寡毛类、缨翅目、等翅目、石蛃目、鳞翅目、革翅目6类;优势度方面,海拔最高的样地最大,海拔最低的样地最小;各样地均匀性指数差异不大。     

茂兰喀斯特森林大型土壤动物群落多样性初探

2008年7月至9月,对茂兰喀斯特森林3种植被类型下的大型土壤动物进行研究,共获5 728只,隶属3门7纲23类.选用类群数、个体数及多样性、均匀性、优势度指标来分析土壤动物群落结构.结果表明:茂兰喀斯特森林生态系统中,优势类群为膜翅目(蚁科)和蜘蛛目2类,稀有类群为原尾目、石蛃目、等翅目、同翅目、半翅目、双翅目(包含幼虫)、缨翅目、综合纲8类;两个优势类群的个体数占总捕获量的50.93%,3种植被类型的优势度:乔木林大于乔灌混交林大于草坡;均匀性指数差异不大;群落相似性系数差异较小.     

茂兰喀斯特森林大型土壤动物群落多样性初探

2008年7月至9月,对茂兰喀斯特森林3种植被类型下的大型土壤动物进行研究,共获5 728只,隶属3门7纲23类.选用类群数、个体数及多样性、均匀性、优势度指标来分析土壤动物群落结构.结果表明:茂兰喀斯特森林生态系统中,优势类群为膜翅目(蚁科)和蜘蛛目2类,稀有类群为原尾目、石蛃目、等翅目、同翅目、半翅目、双翅目(包含幼虫)、缨翅目、综合纲8类;两个优势类群的个体数占总捕获量的50.93%,3种植被类型的优势度:乔木林大于乔灌混交林大于草坡;均匀性指数差异不大;群落相似性系数差异较小.     

茂兰喀斯特森林实验区桑园土壤昆虫初步调查

于2008年1-12月,对茂兰喀斯特森林实验区2个桑园样地的土壤昆虫进行了抽样调查,共获大、中、小型土壤昆虫2 800只(包括蜱螨目),分属于11目26科。其中直翅目、膜翅目、鞘翅目为优势类群,3目昆虫共占总数的74.25%;蜱螨目、同翅目、鞘翅目幼虫、弹尾目、蜚蠊目、半翅目为常见类群。优势类群是喀斯特森林环境下土壤昆虫的主体;此外,土壤昆虫个体数和类群数在季节上呈现夏、秋、春、冬依次递减的变化趋势。     

不同郁闭度马尾松林土壤元素生态化学计量特征

为了阐明郁闭度对马尾松林土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量及生态化学计量特征的影响,以福建省长汀县红壤侵蚀初步治理区马尾松林为研究对象,采用野外控制试验设置不同郁闭度(0.2、0.4、0.6、0.8)的试验小区,定期测定不同土层(0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm)土壤C、N、P、K含量,分...     

茂兰喀斯特森林不同地形土壤酶与植物多样性的关系

选取茂兰喀斯特森林漏斗、槽谷、坡地3种不同地形为研究对象,研究不同地形的土壤酶活性及植物多样性的变化特征,并采用冗余分析,探究植物多样性对土壤酶活性的影响.结果表明:槽谷地形的过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性均大于漏斗、坡地地形的,脲酶活性的最大值出现在漏斗地形.不同地形间重要值排名前10的优势种各不相同.槽谷地形的物种数、Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数均大于漏斗及坡地的,Simpson优势度指数的最大值出现在坡地地形.Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数与蔗糖酶、过氧化氢酶活性呈正相关,Simpson优势度指数与蔗糖酶、过氧化氢酶活性呈负相关,碱性磷酸酶、脲酶活性与植物多样性间的关系较弱.植物可通过凋落物及植物根系影响土壤酶活性,土壤酶活性与植物多样性存在相关性,但其相关性因酶的种类不同而呈现差异性.     

侵蚀红壤山地微地形条件下的芒萁土壤生态化学计量特征

[目的]探索侵蚀红壤山地微地形条件下的芒萁(Dicranopteris dichotoma Bernh.)土壤生态化学计量特征,揭示芒萁侵入过程中所受到的主要营养元素限制因子,阐明生态恢复过程中芒萁对养分缺乏的适应特征,为红壤侵蚀区水土流失治理提供科学参考.[方法]采用野外调查与室内分析相结合的方法,运用生态化学计量原理对不同坡向(东、西、南、北)和坡位(上、中、下)的芒萁土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)状况及比值进行研究.[结果]土壤有机C和全N含量在阴坡(东坡向和北坡向)相对高于阳坡(西坡向和南坡向),基本呈由下坡位向上坡位递减的变化趋势;全P含量在不同坡位间的变化趋势无明显规律,但处于阴坡的北坡向土壤全P含量相对高于处于阳坡的南坡向,北坡向土壤P含量并不匮乏.土壤C:N在微地形条件下的变化趋势不明显,比值基本围绕25.00波动;土壤C:P的变化范围幅度较大,在24.78~95.54,大体呈由下坡位向上坡位递减的变化趋势;土壤N:P的变化范围在0.80~4.48,下坡位的比值均显著高于上坡位(P<0.05,下同).土壤有机C含量与全N含量间呈极显著正相关(P<0.01,下同),二者均与C:P、N:P和地上生物量呈显著或极显著正相关,而全P含量与C、N、P化学计量比及生物量的相关性均不显著(P>0.05).[结论]南方侵蚀红壤山地土壤在芒萁入侵的恢复阶段受N素限制作用较明显,尤其中上坡位受到N限制的作用更明显,一定程度造成土壤恢复过程缓慢.     

黄土高原高寒区不同人工林土壤养分及生态化学计量特征

[目的]通过分析黄土高寒区不同人工林和不同土层的土壤养分和生态化学计量变化,旨在阐明不同人工林土壤养分和化学计量特征,揭示土壤养分和化学计量随土层深度的变化规律.[方法]以青海黄土高寒区退耕的人工林地(包括青海云杉、华北落叶松、青杨、白桦)为研究对象,以自然退耕的草地和农田为对照,测定了6种植被类型在0～20 cm、2...     

茂兰喀斯特森林试验区桑园大型土壤动物结构初探

2008年4-6月分别选取茂兰喀斯特森林试验区不同林龄的2块桑园,对桑园内大型土壤动物群落进行调查.结果表明共采集得1 125头土壤动物,隶属于2门7纲17目,优势类群4类,常见类群5类,稀有类群很少.     

茂兰喀斯特森林湿地地表节肢动物群落结构

2014年5—10月,对茂兰喀斯特森林湿地地表节肢动物群落结构进行了研究,通过手拣法、陷阱法对获得的地表节肢动物进行分离、分类。结果显示,采集的4 777只地表节肢动物隶属9纲26目27类,其中优势类群3类(蜘蛛目、鞘翅目和膜翅目),常见类群15类,稀有类群9类。各湿地地表节肢动物类群数和个体数无显著差异(P>0.05)。多样性分析表明,地表节肢动物群落个体数、类群数和丰富度指数最大值均出现在洞弓沼泽湿地,Shannon多样性指数和均匀度指数板寨溶洞湿地最大。     

改变凋落物输入对喀斯特森林主要演替群落土壤呼吸的影响

以贵州茂兰国家级自然保护区内的喀斯特原生乔木林和次生林为研究对象,利用LI-Cor-6400-09(土壤呼吸叶室)连接LI-6400便携式CO2/H2O分析系统,通过改变凋落物输入,研究了2种群落类型添加和去除凋落物对其土壤呼吸速率以及5 cm深度土壤温度的影响。结果表明:改变凋落物输入对2种群落类型5 cm深度土壤温度产生的差异不显著(P0.05),但均表现为:添加凋落物对照去除凋落物。喀斯特原生乔木林和次生林添加凋落物的年均土壤呼吸速率分别为2.98和3.31 mol/(m2s),分别比对照的年均增加了32.21%和26.20%;去除凋落物的年均土壤呼吸速率分别为2.07和2.14 mol/(m2s),比对照的年均分别降低了17.41%和22.36%;可见,凋落物是影响森林CO2通量的一个重要因子。不同凋落物处理下2种群落类型的土壤呼吸速率与其5 cm深度土壤温度均呈显著的指数相关关系(P0.001),能解释土壤呼吸速率变化的85%以上(R2在0.877 0～0.957 7之间)。原生乔木林和次生林添加、去除凋落物和对照的土壤呼吸的温度敏感系数Q10值分别为2.97、3.89、3.82和2.74、3.29、2.87,均表现为去除凋落物对照添加凋落物。      

不同林分类型对土壤理化性质特征的影响

[目的]为了研究不同林分类型对其土壤养分的影响,为后期人工林的培育及管理提供指导。[方法]通过野外随机取样,室内指标测定,然后进行单因素方差分析和Pearson分析,研究9种不同林分类型土壤理化性质特征。[结果]9种林分类型中,侧柏土壤有机质含量最大(30.93 g·kg~(-1))、枣树土壤有机质含量最小(15.76 g·kg~(-1));侧柏土壤全氮含量最大(2.35 g·kg~(-1)),枣树土壤全氮含量最小(1.25 g·kg~(-1));侧柏土壤全磷含量(13.55 g·kg~(-1))大于枣树土壤全磷含量(7.37 g·kg~(-1))。土壤有机质、全氮含量随土层深度增加而减小,各土层之间差异显著;土壤紧实度与土壤含水量呈现显著负相关,与土壤含水量呈现极显著正相关,土壤含水量与土壤硬度呈现显著正相关;土壤有机质含量与全氮呈显著正相关,与全磷呈极显著正相关,全氮与全磷呈现显著相关性。[结论]各林地土壤理化性质差异较大,整个样地土壤肥力保存量不高,建议应采用人工恢复与植被重建,改善该地区土壤地力,实现人工林可持续经营与发展。     

岩溶区不同土地利用方式下土壤养分的剖面分布特征

为研究岩溶区不同土地利用方式下土壤养分的剖面分布特征,对5 种土地利用方式（橘园地、草地、菜地、灌丛地、耕地）下土壤养分含量及剖面分布特征进行对比分析。结果表明：（1）土地利用方式对土壤有机质、速效磷、速效钾有显著影响,而对全氮、水解氮、全磷、全钾没有显著影响。土壤有机质从高到低依次为：草地>菜地>橘园地>灌丛地>耕地;土壤速效磷从高到低依次为：灌丛地>草地>耕地>橘园地>菜地;土壤速效钾从高到低依次为：橘园地>草地>菜地>耕地>灌丛地：（2）从不同土地利用方式土壤剖面特征来看,有机质、水解氮、全磷、全钾、速效钾表聚特征明显;（3）土壤中大部分养分与土壤颗粒有一定的相关性,其中砂粒与土壤养分相关性最好。     

岩溶区不同土地利用方式下土壤养分的剖面分布特征

为研究岩溶区不同土地利用方式下土壤养分的剖面分布特征,对5种土地利用方式(橘园地、草地、菜地、灌丛地、耕地)下土壤养分含量及剖面分布特征进行对比分析.结果表明:(1)土地利用方式对土壤有机质、速效磷、速效钾有显著影响,而对全氮、水解氮、全磷、全钾没有显著影响.土壤有机质从高到低依次为:草地＞菜地＞橘园地＞灌丛地＞耕地;土壤速效磷从高到低依次为:灌丛地＞草地＞耕地＞橘园地＞菜地;土壤速效钾从高到低依次为:橘园地＞草地＞菜地＞耕地＞灌丛地;(2)从不同土地利用方式土壤剖面特征来看,有机质、水解氮、全磷、全钾、速效钾表聚特征明显;(3)土壤中大部分养分与土壤颗粒有一定的相关性,其中砂粒与土壤养分相关性最好.     

不同大气污染区林地土壤化学和微生物特性

以2种污染区和对照区的不同林地土壤为研究对象,对土壤样本的化学特性和微生物数量进行了研究。结果表明:气体污染物引起附近林地土壤pH值、有机质、全氮、碱解氮含量下降,台湾相思林在污染环境下改良土壤化学性质极为明显。污染区的3种微生物数量均显著低于对照,土壤细菌数量总体上呈现荔枝林地>台湾相思林地>马尾松林地>尾叶桉林地>裸地。土壤化学特性与土壤微生物量的相关性分析表明,土壤有效养分含量越高越适合微生物的生长。综合各林地土壤化学和微生物特性的分析可看出,台湾相思和荔枝在大气污染的地区是较为理想的造林树种。     

喀斯特坡地土层厚度及养分含量空间分布特征

岩溶作用下,喀斯特坡地溶沟、溶槽普遍发育,岩土分布表现出极强的空间异质性,目前对土壤分布格局及其理化性质变异特征方面的认识还极其缺乏,这严重影响了该区有限水土资源的合理规划和高效利用。本研究通过在喀斯特坡地沿坡向上开挖12条土壤岩石样沟(长24 m,宽1 m),根据土岩结构和土层厚度将样沟分为浅薄土层、中层土层、深厚土层三种样沟类型,分别选取典型样沟,探讨了喀斯特坡地土层厚度及主要养分元素的空间格局特征。研究发现:喀斯特坡地土层厚度变异性较大,变异系数介于12.0%～85.3%之间,土层厚度介于0～430 cm之间。土壤肥力整体较低,综合肥力系数随土层深度增加逐渐减少,除0～10 cm深度土层土壤肥沃程度为一般外,10 cm以下土壤肥沃程度均属贫瘠,即说明土壤养分主要集中在表层,其中全氮、全磷、速效钾与土层深度呈显著负相关关系。本研究为喀斯特区坡地土壤格局及其成土过程积累了详细的野外调查数据,有关土层厚度空间格局及其养分随土深的变化规律能为该区生态服务功能提升、国土资源空间优化布局提供理论依据。     

喀斯特峰丛洼地人工林土壤矿质成分的空间变异特征

基于动态监测样地(200m×40 m)的网格取样分析,采用经典统计学和地统计学方法研究喀斯特峰丛洼地人工林地表层土壤(0～20 cm)主要矿质成分(SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3、MnO)的空间变异特征.结果表明:喀斯特峰丛洼地人工林地表层土壤6种主要矿质成分含量从大到小依次为SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、MnO,变异系数为6.90%～28.89%;Fe2O3、CaO、MgO的半变异函数最佳拟合模型为球状模型,SiO2和MnO的为高斯模型,Al2O3的为指数模型;MgO和CaO呈中等空间自相关,其他成分空间自相关强烈;SiO2与MnO及MgO与CaO Kriging的等值线图相似,Al2O3和Fe2O3的均呈零星斑块分布.