贵州喀斯特区植被恢复过程中群落优势种适应性评价及其资源策略研究

【目的】研究喀斯特区植被恢复过程中植物光、温、水环境资源策略及其变化规律,以期为该区域植被抚育管理提供理论依据。【方法】以贵州茂兰国家级自然保护区喀斯特植被为研究对象,采用空间替代时间的方法,以植物功能性状为切入点,分析由草灌群落—灌木群落—乔灌群落阶段恢复过程中的群落优势种适应性状变化过程,结合主成分分析与隶属函数法对植被恢复过程中的18个群落优势种进行光、温、水适应性评价;通过优势种适应性评价值(D)变化,阐明其资源策略,并采用K-means法划分适应功能群,揭示植被恢复过程中功能群结构变化规律及对策。【结果】群落优势种对光适应性状中,叶绿素a含量(1.213~1.851 mg/g)和叶绿素a/b(2.321~2.994)随植被恢复先降低后升高,比叶面积(125.491~215.580 cm^(2)/g)随植被恢复逐渐降低;对水适应性状中,叶干物质含量(0.272~0.386)和叶组织密度(0.060~0.151 g/cm^(3))随植被恢复逐渐增加,叶片相对含水量(0.671%~0.840%)随植被恢复先降低后升高;对温适应性状中,丙二醛含量(39.116~63.162 nmol/g)随植被恢复先降低后升高,过氧化氢酶活性[117.555~1618.869nmol/(g·min)]随植被恢复逐渐增加。主成分分析表明,D_(光)反映优势种光波长吸收的范围与光资源转换速率,D_(温)反映优势种对极端温度胁迫的耐受程度,D_(水)反映优势种在干旱环境下维持正常生长的能力;随植被恢复进行,群落优势种D_(光)呈先降后升的变化趋势,D_(水)由0.428逐渐升至0.612,D_(温)在各恢复阶段间无明显差异,群落优势种由开放型光资源获取策略转变为保守型水资源竞争策略。依据D划分出3个功能群,即FG1(低光—低温—低水适应功能群)、FG2(高光—高温—高水适应功能群)和FG3(低光—低温—高水适应功能群);随植被恢复进行,FG1的重要值占比逐渐降低,在草灌群落阶段达最高值(49.275%),在灌木群落阶段为36.931%,而乔灌群落阶段不存在该资源类型物种;FG2物种仅在草灌和乔灌群落阶段存在且重要值占比较小;FG3的重要值占比逐渐升高。【结论】低光合速率、低光资源捕捉面积、不耐水热胁迫的物种在恢复早期占据优势地位;自灌木群落阶段起,逐渐被低光合速率、低光资源捕捉面积、不耐极端温度、耐旱的物种替代。喀斯特区域植被抚育应在恢复早期保留光资源获取策略物种,且多种资源策略物种共存,恢复中后期主要保留水资源竞争策略物种。

毛竹-桫椤群丛的种间关系与群落稳定性

种间关系是植物群落重要的数量与结构特征之一,直接影响群落的稳定性,探究种间关系与群落稳定性对于植物种群的保护和稳定性维持具有重要意义。以贵州省赤水桫椤国家级自然保护区内的桫椤群落为研究对象,采用样方法对桫椤(Alsophila spinulosa)群落进行调查,分析植物总体关联性、种间相关性并计算群落的稳定性系数。结果表明,毛竹(Phyllostachys edulis)在群落中占绝对优势,毛竹与桫椤的种间关系表现为显著正相关;桫椤在发育前期受到物种间的影响较大,而在发育的后期处于相对独立的状态,与物种间的关系表现为弱相关或不相关,受到物种间的影响较小;贡献定律法分析表明毛竹-桫椤群落的稳定性系数为21/79,说明金沙沟区域的毛竹-桫椤群落处于稳定状态。

喀斯特森林表层土壤持水能力空间分布特征及其影响因素

[目的]探究喀斯特森林表层土壤持水能力空间分布特征及其影响因素,为提升该地区森林土壤水源涵养能力提供科学参考。[方法]以贵州省茂兰喀斯特原始森林表层土壤(0—10 cm)为研究对象,采用环刀法与室内浸泡法对土壤物理结构和持水特性进行测定,并利用方差分析、RDA分析等方法探究不同地形部位土壤持水能力空间分布差异及其影响因素。[结果]①土壤物理特征呈高异质性,土壤容重、土壤含水量、孔隙度、机械组成等在不同坡向、坡位和海拔间均具有显著性差异。②土壤持水率在不同坡向间差异最显著,土壤持水量在不同岩石裸露等级间差异最显著。土壤最大持水率、毛管持水率、饱和持水量与毛管持水量均随着坡位和海拔的增加而增加,且随着岩石裸露等级的下降而增加。土壤综合持水能力在低裸露、低海拔地区较好。③相关分析表明,地形特征、土壤物理特性与土壤持水率的相关性更强,林分特征与持水量的相关性更强,林分密度与持水量显著负相关,平均胸径、平均树高与持水量显著正相关。④PCA分析结果表明,土壤持水量是表征茂兰喀斯特森林表层土壤持水性能的第一主要因子,土壤持水率为第二主要因子,主成分一、二累计贡献率为77.5%。RDA分析结果表明,土壤孔隙度、岩石裸露等级是茂兰喀斯特森林表层土壤持水能力的主要影响因素。[结论]茂兰喀斯特森林土壤持水能力具有高异质性,在不同地形部位间差异显著,非毛细孔隙度(P nc)是影响土壤持水能力的主要因子。

亚热带丘陵区集约化养猪场氨气近源沉降的土壤和植物氮素响应

选取中国亚热带丘陵区一集约化育肥猪场为研究对象,采用环形扩散管大气采样系统(DELTA),开展为期1 a养殖场500 m近源区大气氨浓度监测,采用双向交换模型,估算氨沉降量。采集养猪场近源区土壤、植株样品,探究大型集约化养殖场近源区土壤、植物氮素对氨沉降梯度的响应特征。结果表明:养猪场近源区土壤无机氮含量为2.3—32.4 mg·kg^(-1)(以铵态氮为主),随氨沉降量增加而增加。草本(白茅)盖度随氨沉降量增加而增加,500 m范围内增幅平均可达45.7%;灌木(黄荆)盖度随氨沉降量增加而减小,降幅平均为27.5%。植株叶片氮含量与氨沉降间关系不明显,灌木、苔藓叶片δ^(15)N值为-13‰—-2‰,且随氨沉降增加而减小。δ^(15)N可用于识别植物叶片氮素来源,与植株叶片总氮含量相比,植株叶片δ^(15)N对氨沉降具有更好的生物指示作用。

退化喀斯特森林自然恢复过程中群落动态研究

研究了贵州茂兰国家级自然保护区退化喀斯特森林自然恢复过程中群落的动态特征。群落组成结构变化体现于不同适应等级种组的变化 ,不同恢复阶段各种组的优势地位不同 ,草本群落阶段与草灌过渡阶段 ,灌丛灌木阶段与灌乔过渡阶段 ,常绿落叶阔叶林阶段与顶极群落阶段其居优势地位的种组分别为先锋种 ,次先锋种和过渡种 ,次顶极种和顶极种 ,种组替代规律是先锋种经次先锋种、过渡种最终被次顶极种和顶极种替代。随着退化喀斯特群落自然恢复 ,群落高度 (0 6～ 16 9m)、盖度 (0 2 9～ 0 79)、显著度 (0 872 0～2 1 8981cm2 ·m- 2 )逐渐提高 ,而密度早期增大之后逐渐降低 (36 32 8～ 5 6 116株·hm- 2 ,5 6 116～ 2 372株·hm- 2 ) ;物种数 (16～ 5 0 )、Shannon Wiener多样性指数 (0 99～ 4 72 )、均匀度 (0 77～ 0 83)升高而生态优势度 (0 16～ 0 0 5 )降低 ;群落生物量 (3 4 9～ 87 4 5t·hm- 2 )逐渐积累增大 ;萌生株数减少而实生株数增多 。

人为干扰与喀斯特森林群落退化及评价研究

导致贵州喀斯特森林发生退化的原因是火烧、开垦、放牧和樵采 .选用群落高度、显著度、萌生株比例、生物量和耐荫树种比例 5个指标对群落退化进行定量评价 .结果表明 ,退化群落可分为A～F 6个退化等级 .在受自然力作用和人为干扰不明显时 ,顶极群落发生正常的波动 (A) .在干扰力的作用大于波动的振幅时 ,顶极群落发生明显退化 (B～F) ,群落退化度逐渐增大 .群落退化等级与退化群落自然恢复的演替阶段基本一致 ,生物量的移出和耐荫树种消退是退化的关键因素 ,火烧、放牧、开垦干扰群落主要分布于退化等级C～F中 ,樵采干扰群落多发生于B～C中 .4种干扰对退化群落萌生株数影响较大 ,受火烧、樵采干扰群落多 ,而受开垦、放牧干扰群落较少 .各干扰群落退化度从小至大排序为樵采干扰群落、开垦干扰群落、放牧干扰群落。

退化喀斯特森林自然恢复评价研究

在研究贵州茂兰国家级自然保护区退化喀斯特森林自然恢复过程中群落组成、结构、功能的基础上 ,提出了退化群落恢复潜力度、恢复度和恢复速度 3个评价指标和计算方法 ,分析了退化群落在自然恢复过程中群落高度、盖度、实生株 /总株数、组成结构、显著度、生物量等特征指标的恢复潜力度、恢复度和恢复速度的变化 ,并进行综合评价。结果表明 :低一级演替阶段群落向相邻更高一级演替阶段群落恢复的潜力度最高 ,群落自然恢复是由低级阶段向高级阶段顺序替代过程 ;早期阶段恢复潜力度较高、恢复度低、速度慢 ,中期阶段恢复潜力度高、恢复度中等、速度快 ,后期阶段恢复潜力度低、恢复度高、速度慢。群落整体恢复速度低于群落各特征指标恢复速度。在群落各特征指标中 ,群落高度、盖度、实生株 /总株数、组成结构、显著度的恢复速度高于生物量恢复速度 ,即群落结构恢复快于群落功能恢复。群落自然恢复对策的变化是由早期更新对策向中期结构调整对策至后期结构功能协调完善对策更替。退化喀斯特森林自然恢复 4 0～ 50年可有较为正常的组成、外貌和结构 。

喀斯特森林不同种组的耐旱适应性

把土壤 -植物 -大气视为一个连续体 ,通过研究喀斯特森林树种不同适应等级种组的吸水潜能、耗水能力和水分利用效率 ,初步评价各种组的耐旱适应性。结果表明 ,水分平衡方式因种组而异 ,先锋种为高输入低输出高效率类型 ,次先锋种为中输入中输出较高效率类型 ,过渡种为较低输入中输出较低效率类型 ,次顶极种和顶极种为中输入、中输出中效率类型。先锋种、次先锋种耐旱适应性强于次顶极种和顶极种。同一种组内落叶阔叶树种耐旱适应性弱于常绿阔叶树种 ,证实了“喀斯特森林中落叶成分是对干旱的适应”

退化喀斯特群落自然恢复过程研究──自然恢复演替系列

把退化喀斯特群落自然恢复演替过程视为群落结构、功能与顶极群落相比由低相似度向高相似度的发展过程。根据相似学原理，将茂兰地区演替系列各群落中所有的种划分为5个适应等级种组，并提出以适应等级种组为相似元，种组重要值为属性，顶极适应值为权重进行相似性分析。研究了依据群落间相似度重构自然恢复群落演替系列的方法。采用有序样本的最优分割法将自然恢复演替过程划分为6个阶段，即草本群落阶段、灌草群落阶段、灌木灌丛阶段、灌乔过渡阶段、乔林阶段、顶极常绿落叶阔叶混交林阶段。分析了各适应等级种组在自然恢复各演替阶段中的变化。讨论了演替途径复杂多样的特点。

退化喀斯特森林恢复评价和修复技术

根据恢复生态学原理和当前喀斯特区植被恢复的目标 ,贵州喀斯特区植被恢复以生态修复为主 ,而退化喀斯特群落自然恢复过程和演替规律是其重要基础。采用退化群落恢复潜力度、恢复度和恢复速度 3个评价指标对退化喀斯特森林自然恢复过程进行评价 ,结果表明 :低一级演替阶段群落向相邻更高一级演替阶段群落恢复的潜力度最高 ,群落自然恢复是由低级阶段向高级阶段顺序替代过程 ;早期阶段恢复潜力度较高、恢复度低、速度慢 ,中期阶段恢复潜力度高、恢复度中等、速度快 ,后期阶段恢复潜力度低、恢复度高、速度慢。群落整体恢复速度低于群落各特征指标恢复速度。群落结构恢复快于群落功能恢复。群落自然恢复对策的变化是由早期更新对策向中期结构调整对策至后期结构功能协调完善对策更替。退化喀斯特森林自然恢复 4 0～5 0年可有较为正常的组成、外貌和结构 ,但要达到功能完全恢复则需时很长。以树种选择、小生境人工改造和利用为主的人工恢复技术 ,以结构调整、系统管理、抚育为主要措施的人工促进自然恢复技术 ,可提高退化植被恢复潜力和速度。

贵州喀斯特台原亮叶水青冈林种—多度结构研究

采用株数、显著度、重要值研究了贵州喀斯特台原亮叶水青冈（Faguslucida）林21个样地乔木层种一多度结构的分布型，并对其进行了类型划分。分析了种一多度结构类型与生境、群落类型、群落数量特征的关系，以及亮叶水青同种群在各种一多度结构类型中分享资源空间的方式。

贵州桐梓柏箐自然保护区金佛山方竹林类型

贵州省桐梓县柏枝山、箐坝自然保护区的金佛山方竹是山地常绿落叶阔叶混交林生态系统的重要层片,生长繁茂,经济价值高。在保护该生态系统的前提下,以经营利用为目的,考虑影响金佛山方竹经济性状的主要因素,对金佛山方竹林进行类型划分,并提出经营建议。

贵州柏箐喀斯特台原区珙桐群落特征研究

采用群落和种群研究的常规方法 ,对贵州喀斯特台原区柏箐自然保护区内珙桐群落进行研究 ,结果表明 :珙桐群落主要优势种群为珙桐和五裂槭 ,重要值分别为 142 .93和 6 1.79。两种群间呈正联结关系 ,均为集群分布 ,但五裂槭聚集强度高于珙桐 ;五裂槭为进展种群而珙桐种群因幼树缺失为衰退种群 ;群落灌木层树种稀少 ,物种多样性低于乔木层。导致珙桐种群幼树缺失和灌木层树种稀少的原因是人为经营活动。因此 ,必须对珙桐群落实行绝对保护。

圆果化香芽种群结构初步研究

以圆果化香(Platycaryalongipes)植株的芽为基本构件单元,对贵州中部喀斯特山地不同坡位上8-12年生植株的芽种群结构进行研究,结果表明:圆果化香芽种群芽总量分配随枝级发生变化,芽数量最多的枝级为树冠中间部位的二级或三级枝,树冠表层的末生枝和紧靠树干的一级枝芽数量较少。各枝级上的新生枝的芽数量高于多次生枝。对圆果化香树冠空间拓展意义最大、芽萌展成枝的潜势最高的顶芽分布于末生枝的新生枝上,其芽密度和芽重量密度最高。从山顶至下部,植株芽种群数量、新生枝的芽量减少,但山中部新生芽量和活芽量最多,顶芽重量密度和侧芽重量密度最低,山上部最少,顶芽重量密度和侧芽重量密度大。

贵州柏箐喀斯特台原区常绿落叶阔叶林多样性研究

本文采用群落学研究方法 ,对贵州柏箐喀斯特台原区常绿落叶阔叶混交林的物种多样性与贵州其它自然保护区森林进行对比研究 ,结果表明 :柏箐喀斯特台原区常绿落叶阔叶混交林的多样性特征与贵州典型的喀斯特森林差异较大 ,而与贵州喀斯特台原和常态地貌上发育的常绿落叶阔叶林相似 ;该区主要森林群落厚皮栲、樱群落 (CC) ,厚皮栲、野茉莉群落(CS) ,厚皮栲、稠李群落 (CP) ,花楸、石栎群落 (SL)多样性较高 ,而分布生境严酷的杜鹃、巴东栎群落 (RQ)、巴东栎群落 (Q)和人为干扰强烈的珙桐群落 (D)、大叶杨群落 (P)物种多样性指数低 ;因对林下金佛山方竹长期经营 ,群落多样性垂直分布从乔木第一亚层到第二亚层多样性指数增大 。

马尾松林“择伐”经营初探

本文从群落结构、天然更新过程、幼树生长、涵养水源功能、经济效益等方面对马尾松“择伐”经营方式的可行性进行了论证,初步认为是可行的。提出了“择伐”经营的技术关键和需进一步研究的问题。

对“生态立省”战略的认识

作者对“生态省”、“生态立省”、“生态省建设”等有关的概念及其相互关系进行了分析,指出实施“生态立省”战略必须要解决的如下关键问题:加强贵州自然、经济、社会发展的关系研究,正确确定生态立省具体目标,制订不同发展阶段生态立省的评价体系和方法;落实科学发展观,以生态经济规律为指导,进行生态省建设的科学规划,分步实施,建立生态和谐、经济发展、社会进步的贵州生态省;增强领导决策层的生态意识;订生态立省的相关法律法规。在此基础上,对贵州省生态立省战略重点进行分析,认为生态立省林业为先,改善生态的根本在于发展林业,喀斯特区生态恢复是生态省建设之重点和难点,产业结构调整是关键,生态产业化与产业生态化是重要之路。

不同林龄杉木人工林植物-凋落叶-土壤C、N、P化学计量特征及互作关系

以贵州8年、16年、28年生杉木人工林为研究对象,分析植物-凋落叶-土壤的C、N、P化学计量特征及其内在联系,探讨林龄对杉木人工林生态化学计量的影响,为杉木人工林可持续经营提供参考。结果表明:(1)杉木人工林植物-凋落叶-土壤均呈高C低N、P元素格局,两两组分间差异显著(P<0.05);成熟叶C/N(38.58)、C/P(376.67)偏低,其养分利用效率较低;与成熟叶相比,凋落叶N、P偏低,C/N、C/P偏高;土壤C/P、N/P偏低,C/N较高,说明土壤P素分解较快而N保存较好,反映了凋落叶分解不利。(2)成熟叶C、P以及根、凋落叶、土壤的C、N、P、C/N、C/P、N/P均受林龄的显著影响;从8年到28年,C、N、P含量在植物体呈先增后减趋势,而在土壤中相反,呈先减后增趋势,但在凋落物中C、P显著减小,且C/P,N/P显著增加,反映杉木林早期对养分需求旺盛,随年龄增大需求减小,凋落物分解受制于P素,加剧中幼期杉木生态系统养分供需矛盾。(3)成熟叶与凋落叶N、C/N、N/P之间显著正相关,凋落叶养分源自成熟叶;成熟叶重吸收率P(0.518—0.645)>N(0.292—0.488),即对P的利用效率高于N。凋落叶与土壤C、C/N之间显著负相关,表明土壤C、N来源于凋落叶分解,但凋落叶分解缓慢,导致大量元素滞留于凋落叶,土壤损耗元素得不到补给,两者间养分循环缓慢。土壤与根C、P、C/N、C/P、N/P之间均显著正相关,土壤与成熟叶的C、N、P均不相关,表明土壤养分是杉木生长养分的主要来源,但土壤C、N、P含量对成熟叶C、N、P含量影响不大。

喀斯特高原石漠化综合治理生态产业技术与示范研究

喀斯特石漠化是威胁我国喀斯特地区生态环境安全、制约区域经济社会发展的重大瓶颈问题。贵州师范大学/国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心石漠化防治研究团队在国家科技计划的资助下,自"九五"以来一直从事石漠化防治的理论与技术创新性研究,并取得一系列成果。此次"十三五"重点研发计划项目(编号:2016YFC0502600)将在石漠化成因、等级划分、治理模式与技术体系等存量研究基础上,围绕生态衍生产业这一主题,增量开展喀斯特高原石漠化综合治理与混农林业复合经营、生态经济集约经营、生态产业规模经营、生物医药、生物能源、山地旅游等基础理论攻关、共性关键技术与技术体系研发,为国家石漠化治理工程和精准扶贫提供科技支撑。

草海流域植物群落结构数量分类与排序

采用典型样地法对草海流域森林植被进行取样,利用22块样地资料对群落进行双向指示种分析法(TWINSPAN)分类、除趋势对应分析(DCA)排序和典范对应分析(CCA)排序,研究了草海流域植被的群落结构。结果表明:(1)利用TWINSPAN对流域内物种进行了分类,按照不同的指示种将其划分为7个群丛类型,同时在DCA二维排序图上得到了很好的印证。(2)CCA排序结果显示,对排序贡献由大到小依次为海拔、坡向、坡度、坡位。第1排序轴与海拔有关,反映了研究区温度条件的差异;第2排序轴与坡向和坡度显著的相关关系,反映了研究区水热和光照条件的差异。综合认为,草海流域植物群落分布主要受海拔和坡向两个环境因子的影响,具有明显的垂直地带性分布。