基于土壤微生物的喀斯特土地石漠化风险评价指标体系初探

土地石漠化已成为喀斯特地区一种突出的生态环境问题,是西南喀斯特地区实现全面可持续发展的主要障碍因素之一。在参考国内相关研究的基础上,根据喀斯特土地石漠化过程对土壤特性及土壤微生物的影响,土壤微生物群落生态特征对土地石漠化的响应,利用土壤微生物作为生态监测指标,基于"干扰-响应"框架初步建立了一套喀斯特土地石漠化风险评价指标。     

中国南方喀斯特石漠化演替过程中土壤理化性质的响应

以中国西南典型喀斯特石漠化生态系统土壤为研究对象,运用野外定点取样和实验室分析检测方法,研究不同等级石漠化环境土壤理化性质特征;运用空间代替时间方法,探讨石漠化演替过程中土壤理化性质的响应及其机制,旨在为中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建提供理论支撑。结果表明:1)不同等级石漠化环境土壤理化性质存在显著差异,土壤容重、毛管孔隙度、总孔隙度、田间含水量、毛管含水量、pH值、有机质、水解氮、有效磷和全钾均在不同等级石漠化环境间具有显著差异。但这些指标并不是随着石漠化程度增加而一直退化,而是一个先退化后改善的趋势;2)土壤有机质、氮素、毛管持水量、容重和孔隙度与土壤其它绝大多数理化因子具有明显的相关性,是土壤理化性质的关键因子,在改善土壤理化性质和促进养分循环方面起着关键作用;3)主成分分析也表明,土壤有机质、氮素、钾素、容重、持水状况、孔隙度等是基于土壤理化性质评价石漠化程度的关键指标。作者提出了强度石漠化环境裸岩对土壤养分的聚集效应学说和喀斯特石漠化演替过程中土壤理化性质的响应及其机制。研究结果对中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有重要的理论意义和实践指导价值。     

喀斯特山区无籽刺梨种植基地土壤质量特性

以贵州喀斯特山区典型无籽刺梨(Rosa sterilis S.D.Shi)种植基地的根际土壤为对象,运用野外定点采样和室内分析方法,研究不同林龄的无籽刺梨种植基地土壤质量特征;采用空间替换时间的方法,分析土壤质量因子之间的关系及其影响因素,研究不同林龄的无籽刺梨种植基地土壤质量对植被恢复的响应。结果表明:不同林龄的无籽刺梨种植基地土壤化学、物理和生物指标差异明显,并且随着种植年限的增加,土壤质量有所改善;有机质、氮素、土壤酶活性、磷素和钾素是影响土壤质量的重要因子,对研究区的土壤养分循环与积累有重要的作用;无籽刺梨的种植有利于喀斯特石漠化地区生态修复和土壤质量的改善,可作为生态重建的经济树种。     

石漠化地区土壤含水率的动态变化特征及其影响因素

[目的]探明石漠化地区土壤含水率变化动态及影响因素,为制定石漠化生态修复区的农业工程措施和选择生态重建模式提供理论依据.[方法]以石漠化地区施用有机肥、草被覆盖、地表裸露3种处理的土壤为研究对象,连续测定土壤含水率、大气湿度、大气温度、土壤温度和光照强度,运用线性回归与通径分析方法对土壤含水率的动态变化特征及其影响因素...     

基于灰色关联度的石漠化地区土壤质量评价

[目的]采取科学的评价方法,客观准确评价土壤质量,为石漠化地区预防土壤退化和改善土壤质量提供参考。[方法]以湖北省鹤峰县石漠化地区为研究对象,综合测定了土壤的物理、化学和生物性质的18项土壤属性指标,利用主成分分析和相关性分析,确定评价指标的最小数据集,结合熵权法确定参评指标的权重值,并运用灰色关联度分析法计算加权关联度值。[结果]根据加权关联度值的大小排序来看,研究区的土壤质量高低依次为:下坪中营燕子五里走马;结合土壤质量评判标准表可得,下坪的土壤质量等级为Ⅱ级,中营为Ⅲ级,燕子和五里均为Ⅳ级,走马为Ⅴ级;且研究区整体的土壤质量属于中等偏下的水平与当地实际情况相一致。[结论]本文的研究方法可以客观公正的评价土壤质量,且该方法计算简便、思路清晰,为土壤质量评价提供了一种新的尝试。     

长江上游典型石漠化地区生态环境质量评价

【目的】长江上游石漠化地区影响着整个长江流域的生态安全,在国家大力推行石漠化综合防治下,石漠化形势有明显缓解,但目前缺乏石漠化地区的生态环境质量评价方法,无法实时、定量地进行生态评价。【方法】以长江上游典型石漠化地区云南省会泽县2002、2010、2018年Landsat 5、Landsat 7、Landsat 8卫星影像数据为基础,划分研究区石漠化等级,利用遥感生态指数(RSEI)法对研究区生态环境质量进行定量评价与分析。【结果】(1) 2002—2018年,会泽县石漠化状况整体明显改善,石漠化面积减少583.33km²。(2)石漠化与生态环境质量呈显著正相关(r²为0.688～0.873),表明RSEI法评价石漠化地区生态环境质量效果较好。(3) 2002、2010、2018年研究区遥感生态指数均值分别为0.458、0.490、0.488,生态环境质量整体表现为中等水平,16 a间生态环境质量优化面积占全县面积的27.42%,生态变差的地区面积占15.09%。(4)干度指标对遥感生态指数的贡献度不断增加,第一主成分载荷值由-0.029变为...     

喀斯特生态治理区石漠化过程土壤抗蚀性研究

[目的]为喀斯特山区的水土保持、石漠化生态综合治理,水土资源利用及生态恢复提供科学依据,[方法]采集喀斯特山区不同治理措施下石漠化演化过程土壤样品,进行土壤理化性质分析,研究其抗蚀性。[结果]石漠化土壤抗蚀性大小顺序为原生样地、强度石漠化、轻度石漠化、中度石漠化、潜在石漠化。[结论]研究中选择的各项土壤特征性指标可较好地表征喀斯特山区石漠化土壤抗蚀性。     

喀斯特石漠化区药用植物研究:基于CNKI数据库的文献计量分析

为推动石漠化治理药用植物的利用发展,促进石漠化地区生态、经济、社会三大效益协同治理提供参考,基于CNKI数据对喀斯特石漠化治理药用植物的研究进展,从理论研究、技术研发、应用示范、监测评价4个方面对研究内容进行归纳总结,分析各分支邻域的主要成果与关键问题,对下阶段石漠化治理药用植物的研究内容进行展望。结果表明：石漠化治理药用植物研究分3个阶段,1985－2000年为萌芽期,2001－2010年为初步发展阶段,2011至今为快速发展阶段。药用植物金银花、刺梨是热点研究对象,生态恢复效益是主要关注点,药材质量、药用植物资源及其可持续发展研究较薄弱。下一阶段应从石漠生态系统药用植物多样性及其维持机制、石漠化治理适宜药用植物的良种选育与高效种植技术、石漠化地区药用植物药材质量特征及其与环境因子的相互作用机制、石漠化治理药用植物资源利用效益与风险的预测评价、构建基于药用植物的石漠化治理生态产业发展体系等方面进行研究,深入对喀斯特地区石漠化治理药用植物资源的认识,建立基于石漠化地区适宜药用植物种植的石漠化综合防治措施和产业体系,以促进石漠化治理的生态长久性、经济永续性及治理成果的稳定性。     

石漠化治理土壤有机质和全氮含量的变异特征

【目的】探明石漠化治理下不同石漠化等级土壤有机质和全氮变异特征和亏缺规律,为贵州石漠化山区土壤资源有效利用、水肥保持、植被重建及生态修复提供科学依据。【方法】采用2010年和2015年石漠化治理前后两期影像进行石漠化等级解译,结合花江示范区定点采样监测数据进行Kriging插值,通过GIS空间分析和统计分析,探讨土壤有机质和全氮变异特征并对不同石漠化等级与有机质和全氮含量进行相关分析。【结果】①石漠化面积:石漠化治理以来,花江示范区无石漠化面积增加,中度和强度石漠化面积减少。②土壤有机质及全氮含量:有机质平均含量由2010年的31.28 g/kg升至2015年的41.83 g/kg;全氮平均含量由2010年的2.22 g/kg降至2015年的1.52 g/kg;石漠化治理前轻度和中度石漠化土壤有机质和全氮含量显著高于强度石漠化,石漠化治理后潜在、轻度和中度石漠化土壤有机质显著高于强度石漠化,全氮含量不同等级石漠化间无显著差异性;从潜在石漠化至强度石漠化土壤有机质含量呈先升后降趋势,轻度和中度石漠化土壤有机质含量明显高于潜在和强度石漠化;2010年全氮含量呈先升后降趋势,变化趋势不太明显,2015年先降后升再降呈波浪式变化。③变异系数:2010年潜在石漠化至强度石漠化土壤有机质和全氮均呈先降后升趋势,2015年则相反,均属中等变异,且变异性逐年增大,有机质变异系数和全氮变异系数2015年的变幅均大于2010年。【结论】石漠化治理及生态修复后,土壤有机质含量升高,全氮含量有所降低,随着石漠化等级的加深土壤有机质和全氮含量先升后降,也有波浪起伏,相关性不明显。     

不同植被对广西石漠化地区土壤有机质的影响

为了客观评价不同植被在石漠化生态恢复中的作用,以便为先锋物种的选择提供理论依据.作者在大量野外调查和试验研究的基础上,利用数理统计方法,对广西石漠化地区不同植被恢复样地土壤有机质含量及其与其他土壤肥力因子的相关性进行了比较分析.结果表明:不同植被及恢复模式对土壤有机质含量影响的效果不同,植被类型与土壤有机质含量的相关性极为显著.乡土物种在石漠化生态恢复过程中具有极重要的作用,青檀样地土壤有机质含量明显高于原始森林及其他样地,侧柏、任豆、青冈、黄荆等乡土树种样地土壤有机质含量也高于外来物种湿地松和桉树样地.随着恢复年限的增加,土壤有机质含量有增加的趋势,但恢复50年后的森林样地土壤有机质含量却稍有下降.石漠化治理必须合理配置物种,重视乡土植物,充分考虑生态经济效益.     

喀斯特石漠化区药用植物研究:基于CNKI数据库的文献计量分析

为推动石漠化治理药用植物的利用发展,促进石漠化地区生态、经济、社会三大效益协同治理提供参考,基于CNKI数据对喀斯特石漠化治理药用植物的研究进展进行文献计量分析,从理论研究、技术研发、应用示范、监测评价4个方面对研究内容进行归纳总结,分析各分支邻域的主要成果与关键问题,对下阶段石漠化治理药用植物的研究内容进行展望。结果表明:石漠化治理药用植物研究分3个阶段,1985-2000年为萌芽期,2001-2010年为初步发展阶段,2011年至今为快速发展阶段。药用植物金银花、刺梨是热点研究对象,生态恢复效益是主要关注点,药材质量、药用植物资源及其可持续发展研究较薄弱。下一阶段应从石漠生态系统药用植物多样性及其维持机制、石漠化治理适宜药用植物的良种选育与高效种植技术、石漠化地区药用植物药材质量特征及其与环境因子的相互作用机制、石漠化治理药用植物资源利用效益与风险的预测评价、构建基于药用植物的石漠化治理生态产业发展体系等方面进行研究,深入对喀斯特地区石漠化治理药用植物资源的认识,建立基于石漠化地区适宜药用植物种植的石漠化综合防治措施和产业体系,以促进石漠化治理的生态长久性、经济永续性及治理成果的稳定性。     

贵州喀斯特石漠化地区生态修复现状及治理措施

生态修复一直是脆弱的喀斯特石漠化地区治理的重点和难点。贵州省作为我国西南喀斯特石漠化地区的典型代表,分析了贵州喀斯特石漠化地区生态修复的现状及存在的问题,并有针对性地提出了治理措施,为中国西南喀斯特石漠化其他地区的生态修复提供了科学参考。     

滨海湿地生态修复区土壤盐分时空变异性研究

[目的]探讨土壤含盐量变化对生态修复工程的响应。[方法]以渤海综合治理攻坚战山东省潍坊市滨海湿地生态修复区典型地块为例，基于传统统计学和地统计学相结合的方法，研究了生态修复工程实施前、中、后期滨海湿地表层土壤盐分的空间变化特征，绘制了不同时期的土壤盐分空间分布图。[结果]研究区不同时期滨海湿地表层土壤含盐量均很高，土壤含盐量表现为前期>中期>后期；土壤pH均超过8.5,具有强碱性；土壤含盐量与电导率间存在很好的线性关系。不同时期土壤各属性的空间分布均符合高斯模型，块基比均<25%,表现出很强的空间相关性。不同时期的土壤含盐量呈条带状分布，东南部明显高于西北部，尤其以南部土壤含盐量最高。[结论]研究结果对优化滨海湿地生态修复技术措施及滨海湿地管理具有重要的指导意义。     

西南喀斯特石漠化生态系统植物多样性、土壤生态化学计量特征及其相关性分析

[目的]研究喀斯特石漠化生态系统植物多样性和土壤养分生态化学计量特征及其相关性,探讨植物多样性和土壤养分生态化学计量特征对石漠化演变的响应,为石漠化地区的植被恢复和生态系统重建提供科学依据.[方法]选取贵州典型喀斯特石漠化区域的毕节鸭池、清镇红枫湖和安顺花江3个调查点,广泛设置样地,开展植物多样性调查,测定不同调查点、不同石漠化等级土壤的有机C、全N、全P和全K含量,并对4种土壤养分元素的生态化学计量特征与4种植物多样性指数进行相关性和回归分析.[结果]研究区植物4种多样性指数均较低,丰富度指数范围6.00~11.92,Shannon-Wiener指数范围1.61~3.12,均匀度指数范围0.59~1.70,优势度指数范围0.12~0.46.喀斯特石漠化生态系统土壤有机C、全N、全P和全K含量也较低,均值分别为42.71、2.49、0.73和2.04 g/kg,C:N、C:P、C:K、N:P、N:K和P:K均值分别为17.96、65.09、27.48、3.57、1.64和0.47.土壤生态化学计量特征在不同调查点、不同等级石漠化环境中均有明显差异,土壤K元素的变异系数远高于其他几种元素,变异系数大多超过50%.相关性分析结果表明,在不同调查点和石漠化等级中,4个植物多样性指数与土壤养分及其计量比间存在显著相关性(P<0.05,下同).回归分析结果表明,不同石漠化环境中与植物多样性呈显著相关的土壤计量比有所不同,其中潜在、中度石漠化环境土壤C:N与植物多样性各指标相关性较强,无、强度石漠化环境次之,轻度石漠化环境最弱;中度石漠化和轻度石漠化中土壤C:P与植物各多样性指标相关性较强,其余等级石漠化环境中较弱.[结论]喀斯特石漠化环境中的植物多样性指数均偏低,不同研究区土壤有机C、全N、全P、全K含量及其计量比大多存在明显差异.植物多样性指数与土壤化学计量比相关性显著,且在不同等级石漠化环境中,二者相关性的空间差异性明显.     

西南喀斯特高原峡谷石漠化生态系统植物群落特征及其与土壤理化性质的关系

【目的】研究不同等级石漠化生态系统植物群落结构组成、植物多样性和土壤理化性质特征及其两者间的相关性,为我国西南喀斯特高原峡谷森林生态保护和植被恢复重建提供科学依据。【方法】运用空间代替时间方法,研究石漠化演替过程中植物群落特征与土壤理化性质的响应;对喀斯特高原峡谷脆弱生态系统植物群落与土壤理化性质的内在关系进行了冗余分析。【结果】研究区植被物种组成简单,绝大多数为1科1属1种生活型;随着石漠化强度的增加,群落高度、平均地径、平均冠幅和地上生物量趋于减少。不同等级石漠化环境植物多样性4种指数均很低,且与石漠化等级无明显的耦合关系;除丰富度指数外,不同等级石漠化的优势度指数、多样性指数和均匀度指数具有显著差异。大多数土壤理化因子在不同等级石漠化环境中具有显著的差异,并显示随着石漠化程度的增加表现为先退化后改善的趋势。冗余分析表明,土壤呼吸、速效钾、土壤干湿程度、有效磷和酸碱度是影响植物群落特征的主要土壤因子,对群落特征的解释量为68.5%。【结论】土壤呼吸、土壤养分、含水量和土壤孔隙状况是促进喀斯特高原峡谷石漠化生态系统植被恢复的主要土壤因素,而过大的土壤容重以及土壤的偏碱性则不利于当地植被的恢复。     

黔西南不同程度石漠化土壤的养分、酶活性特征

为了解石漠化土壤质量状况,以贵州典型喀斯特地区不同程度石漠化土壤为研究对象,运用野外定点采样和实验室测定的方法,分析不同程度石漠化土壤养分及酶活性特征,探讨不同程度石漠化土壤质量变化规律,为石漠化生态环境修复过程中土壤质量的改善提供依据。结果表明,石漠化使土壤pH值显著增加,增加了4.49%～5.80%;石漠化土壤有机质、全氮含量反而高于无石漠化土壤,分别高1.02～2.99倍、3.65%～24.82%,但全磷全钾含量在中度和重度石漠化土壤中显著降低。随着石漠化程度加重,土壤蔗糖酶、脲酶、脱氢酶、纤维素酶活性降低。从轻度到重度石漠化土壤,蔗糖酶活性降低了22.33%～71.46%,脲酶活性降低了31.25%～80.14%。中度、重度石漠化土壤脱氢酶活性分别降低了70.83%、83.33%,纤维素酶活性分别下降了55.0%、80.0%。碱性磷酸酶活性在重度石漠化土壤中仅为无石漠化土壤的24.78%。因此,土壤养分含量和酶活性可作为反映不同程度石漠化土壤质量的重要指标。     

基于AHP-GIS统计的溪洛渡镇生态敏感性空间评价

以溪洛渡镇为研究对象,结合国内外相关研究现状、实地勘察以及矢量数据,选取海拔、植物郁闭度、土壤侵蚀、地类、坡度、坡向、石漠化7个评价指标作为评价机制,并通过AHP法对评价指标进行权重分析,最后运用ArcGIS空间分析法进行叠加分析。分析结果显示,溪洛渡镇生态敏感性呈阶梯状,自北向南呈现敏感度递增趋势;南部、东南部以及西南部为中高度敏感,北部沿金沙江区域多为轻度敏感区;轻度敏感区、中度敏感区及高度敏感区所占比例总和为99.92%,说明溪洛渡镇的总体生态敏感程度相对较高;造成生态敏感性的主要因子有石漠化、郁闭度、土壤侵蚀、海拔。该研究结果可对金沙江流域周边城镇生态环境保护以及生态修复方案的建立提供借鉴性的理论探索和建议。     

不同植被对石漠化地区土壤脲酶活性的影响

以广西喀斯特石漠化地区为例,研究不同植被、坡向、年限对土壤脲酶活性的影响,试图用土壤脲酶活性来说明石漠化地区生态恢复的状况。结果表明:不同的植被类型,土壤脲酶活性存在显著差异,其中天峨见夕森林公园乔灌混交林,侧柏、青檀、阴香等样地的土壤脲酶活性最高,其相互之间的差异也比较小,光板地脲酶活性最低,其他样地居中;坡向对土壤脲酶活性有较明显影响,东南坡的土壤脲酶活性明显高于西北坡;在一定时间范围内,植被恢复年限越长,土壤脲酶活性越高。脲酶活性可以作为石漠化地区土壤质量评价的指标之一。     

灰色关联分析在不同生态修复模式土壤质量评价中的应用

在生态修复的基础上,对土壤进行了物理和化学性质的系统测试,应用灰色关联度法对土壤质量进行综合评价,选择了容重、孔隙度、砂砾含量、田间持水率、有机质、水解性氮、速效磷、速效钾、pH值等项目作为评价指标.不同修复模式土壤质量综合评价值由大到小依次为:未十扰群落(CK2)>油松+荆条群落(C1)>刺槐群落(C3)>果树群落(C4)>杨树群落(C2)>未修复群落(CK1).研究结果表明:乔灌木混交林生态修复效果最为接近为干扰群落,建议兴隆小流域生态修复模式应采用乔木和灌木混交的模式.     

贵州西部石漠化地区不同生态模式土壤理化指标的变异

为建立石漠化区域土壤理化指标变异监测系统,为石漠化区域的生态修复工作奠定基础,以贵州省石漠化较严重的西部地区为对象,分析了该区域不同生态模式下的土壤理化性质变异特征及理化指标的相关性。结果表明:各生态模式下土壤有机质和氮磷钾含量以林地最高,荒地最低;施加外源肥料对土壤理化性质有一定影响,农用地土壤中有机质、全氮、碱解氮、全磷和速效钾含量较草地和荒地高;有机质与碱解氮含量、全氮与碱解氮含量极显著相关,有机质与全氮含量、全钾与速效钾含量显著相关。随着植被覆盖率的降低,有机质和氮磷钾等养分逐渐流失,封山育林可提高植被覆盖率,减少土壤侵蚀,促进氮磷钾及有机质的有效累积进而增肥保土。