干热河谷石漠化区顶坛花椒叶片蒸腾速率及其与环境因子的关系

【目的】探明顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum var.Dingtanensis)叶片蒸腾速率及与环境因子的关系,为其经营、管理与生态调控提供科学依据。【方法】同步测定花椒叶性状与环境因子,采用通径分析、相关性分析、单因素方差分析和最小显著性差数法分析各环境要素对蒸腾速率的影响。【结果】不同样地顶坛花椒叶片蒸腾速率均为单峰曲线,且林中花椒蒸腾速率最大;蒸腾速率与光照强度、大气温度、土壤温度的变化规律相同,呈先增加后降低趋势,且峰值出现早于光照强度、大气温度,与土壤温度保持一致;土壤湿度为20%~30%时,蒸腾速率与叶厚度呈显著(P<0.05)负相关,土壤湿度为30%~40%时,蒸腾速率与叶片厚度呈显著负相关,与大气温度呈显著正相关,与光照强度呈极显著(P<0.01)正相关;综合效应系数表现为大气温度(3.996)>空气相对湿度(0.564)>光照强度(0.505)>土壤温度(0.424)>叶面积(-0.372)>叶片厚度(-0.482)>土壤湿度(-0.641)。【结论】土壤湿度、光照强度和大气温度是影响顶坛花椒蒸腾速率的主要环境因素。

干热河谷石漠化区火龙果地不同耕作方式的土壤矿质元素特征

为探讨不同耕作方式的土壤矿质元素含量变化特征,促进火龙果生长发育和品质改良,该研究采用套种紫花苜蓿(Medicago sativa)、施用有机肥和化肥与农药、地膜覆盖和无措施五种耕作方式,以每种方式土壤的22种矿质元素为评价指标,比较不同耕作方式的矿质元素含量差异,阐明土壤矿质元素之间的相关关系。结果表明:(1)与无措施相比,其他耕作方式的Ca、Si、Mn等元素含量呈增加趋势,Fe、Mg、Al等元素含量则降低,Na含量无显著差异。(2)施用有机肥的矿质元素含量最丰富,地膜覆盖次之,套种紫花苜蓿最低。(3)相关性分析表明,火龙果地土壤矿质元素间多存在显著相关性,Al、Si、S、Ni与其他元素的相关性较密切,其次为Fe、Mg、Na、Mn、Cu和Co,均达到显著或极显著水平。(4)Ca、Fe、Mg、Mn、Cu、Zn和B之间多呈负相关,存在拮抗效应。干热河谷石漠化区在火龙果栽培时,应首选有机肥作为养分添加方式,并及时补充不同耕作方式造成的土壤矿质养分亏缺,尤其是Fe、Mg、Al、Na、Cu、Zn等元素。

黔西北地区优势树种叶片功能性状与经济谱分析

深入认识黔西北地区优势树种叶片功能性状特征,分析比较不同物种叶片经济谱,对于揭示植物与环境的关系,进一步阐明群落构建途径具有重要的理论意义。以黔西北地区14种优势植物为对象,测定其功能性状特征。结果表明:叶片厚度为0.12~0.60 mm,叶面积为0.006~0.400 dm^2,比叶面积为1.07~195.99 dm^2·g^(-1),叶干物质含量为27.41%~54.45%,相对水分亏缺为11.09%~44.58%,δ^(13)C为-3.12%^-2.71%。叶面积与叶干物质含量呈显著正相关,其他指标之间相关性不显著。叶片性状主要受叶干物质含量、相对水分亏缺和δ13C支配。验证了黔西北地区优势树种叶片经济谱的存在,乔木树种倾向于缓慢投资-收益型,灌木树种更倾向于快速投资-收益型。说明该区植物可以通过权衡经济性状之间的关系而采取不同的适应策略,研究结果为喀斯特高原山地区森林生态系统恢复和保护提供理论与实践依据。

黔西北地区优势树种适应功能群及其特征

探讨黔西北地区优势树种适应功能群,能够阐明其生存策略,为退化森林生态系统恢复提供理论依据。以黔西北地区14个优势树种的10个叶片功能性状指标为依据,采用排序方法划分适应功能群。结果表明:叶片功能性状具有较好的组合和权衡关系,14个优势树种划分为3类植物适应功能群,云南松、华山松、马桑为厚叶高持水功能群,杜鹃、银白杨、栓皮栎、白栎、川榛为低资源利用功能群,金丝桃、毛栗、核桃、缫丝花、火棘、光皮桦为快速生长功能群。厚叶高持水功能群、低资源利用功能群比叶面积偏小,属于缓慢投资方式;快速生长功能群叶片较厚,比叶面积中等偏大,资源利用效率较高,为快速投资方式。说明不同树种采取特有的方式适应生境,结果能够为集成植物群落结构配置与优化策略提供理论参考。

喀斯特森林不同演替阶段植物群落物种多样性、功能性状、化学计量及其关联

探讨森林植物群落物种多样性、功能性状与化学计量特征及其内在关联,有助于构建结构-性状-功能的研究脉络,深入理解生态系统的过程与功能,为群落结构优化配置和调控提供科学依据。以贵州喀斯特高原峡谷区森林草灌、灌木、灌乔和乔木4个演替阶段的植物群落为对象,通过群落学调查和植物功能性状、生态化学计量测度,研究其物种多样性、功能性状和化学计量特征及其互作关系。结果表明:(1)乔木阶段的Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数均为最高,依次达8.62、2.41,表明伴随着群落演替,物种分布的均匀程度增加。(2)植物群落物种多样性指数之间仅Margalef丰富度指数与Simpson优势度指数未呈显著相关(-0.644),其余均为显著或极显著相关关系,表明物种多样性指数之间存在较强的促进或抑制作用。(3)叶片厚度与其余指标,以及群落物种多样性指数与功能性状、化学计量之间均未呈显著相关,比叶面积(SLA)仅与土壤N∶P呈显著正相关(0.742),表明群落物种多样性、功能性状和生态化学计量特征之间的相关性较弱。(4)SLA为灌木阶段的272.13 cm2/g为最大,δ13C值在演替后期略高,草灌、灌木阶段倾向于受N、P共同限制,说明随演替进展,植物的适应策略和资源利用对策等均发生了一定的调整,表明植物和环境之间存在较强的协变关系。(5)该区森林培育时,应构建完整的乔木、灌木和草本层片,提高生态系统对养分矿化、转化和循环等的自调控能力。

黔中石漠化区不同海拔顶坛花椒人工林生态化学计量特征

了解黔中石漠化区不同海拔顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum var.dintanensis)人工林的生态化学计量特征,有助于深入认识其养分循环规律和元素丰缺状况。对顶坛花椒人工林叶片、凋落物和土壤C、N、P、K含量进行了测定,分析了生态化学计量特征及之间的关系。结果表明:(1)顶坛花椒人工林叶片OC、TN、TP、TK分别为228.11—446.81、0.96—5.69、2.17—5.60、6.42—17.74 g/kg,凋落物OC、TN、TP、TK依次为239.19—415.25、1.70—4.62、1.83—2.63、1.80—4.26 g/kg,土壤OC、TN、TP、TK分别为29.69—53.17、2.99—6.41、0.18—1.52、15.01—21.14 g/kg,土壤养分呈现低N高P格局;(2)叶片、凋落物、土壤C、N、P、K生态化学计量随海拔的分异规律不完全一致,其变化特征能够表明C、N来源多样,P、K来源相对固定;(3)土壤养分含量与叶片养分含量、生态化学计量之间多表现出显著相关,表明叶片养分主要来自土壤;总体上,土壤养分含量及其生态化学计量与凋落物养分含量具有弱的相关性,与凋落物养分生态化学计量具有强的相关性,表明凋落物和土壤之间存在一定的养分转换强度但是并非完全继承。

贵州喀斯特山区不同海拔花椒人工林土壤质量评价

阐明贵州喀斯特山区花椒人工林的土壤养分含量及其质量综合指数至关重要。以不同海拔样地的土壤为研究对象,采用土壤农业化学、环境矿物学技术对矿质元素等进行分析。结果表明:不同样地土壤的pH值呈显著差异,随海拔增加表现为升高—降低的变化趋势;最低海拔(594m,HJ1)与最高海拔(884m,HJ5)样地的土壤有机碳、总氮、速效氮总体显著高于中间3个海拔样地(660m、705m、778m,HJ2—HJ4),总磷与速效磷的变化则相反;除大量元素外,矿质元素在不同海拔花椒林地之间变化规律不明显,其中总硫、铅、镉、硒等元素表现为最高海拔样地急剧升高的趋势;氮、磷与其他矿质元素之间表现出一定的显著性相关,表明其关系密切;土壤质量综合指数为HJ5(2.16)>HJ3(0.43)>HJ4(0.19)>HJ1(-0.21)>HJ2(-2.60),表明高海拔花椒林地表层土壤质量总体优于低海拔,揭示了土壤养分随海拔变化表现出分异规律。土壤管理上应同时施用有机肥和矿质元素肥料,提高土壤养分供给能力和利用效率。以上结论可为贵州喀斯特山区花椒林养分管理和可持续经营工作提供借鉴和参考。

黔西北次生林优势树种叶片-凋落物-土壤连续体有机质碳稳定同位素特征

稳定性碳同位素自然丰度(δ13C)能够揭示生态系统长时间尺度的有机碳动态变化,阐明生态系统功能的变化特征。以黔西北次生林14个优势树种为研究对象,测定叶片、凋落物以及根区土壤有机碳含量和δ13C值,分析不同层次碳含量和δ13C丰度之间的相关性。结果表明:14个优势树种叶片碳含量为404.67—487.14 g/kg,总体为针叶树种较高、常绿灌木较低;δ13C值为-31.2‰—-27.1‰,随生活型的变化规律不明显。凋落物碳含量为414.62—561.31 g/kg,与叶片碳含量的变化规律较为一致;δ13C值为-31.5‰—-27.3‰,随树种生活型的变化特征也不明显。根区土壤碳含量为10.02—91.59 g/kg,δ13C值为-26.8‰—-22.5‰,碳含量以光皮桦、银白杨等落叶乔木较高。叶片、凋落物和根区土壤3个层次的碳含量与δ13C丰度之间均呈不显著相关,不同层次的δ13C丰度之间和碳含量之间均为正相关。研究结果有助于反映森林生态系统碳循环过程的关键信息,为森林植被恢复提供理论依据。

贵州喀斯特山区花椒林小生境的土壤质量特征

【目的】探明不同小生境土壤性质的空间变化特征,弄清其土壤养分的变化规律,为花椒种植的合理布局提供科学依据,以促进喀斯特地区石漠化的生态恢复。【方法】选择贵州喀斯特山区花椒林内石槽、土面、石沟、石缝和石坑5种小生境为研究对象,采用单因素方差分析及主成分分析等方法研究花椒林下不同小生境0～20 cm土层不同矿质元素对土壤质量的影响。【结果】石槽、石缝、石沟小生境的土壤pH显著高于石坑和土面;土面、石槽小生境土壤的碳、氮、磷元素含量较高,石坑、石沟则较低;中量、微量矿质元素在不同小生境土壤间变化较小;土壤有机碳、速效氮、速效磷与其他矿质元素间的相关性显著,存在相互制约的关系;土壤质量优劣依次为土面(0. 73)、石槽(0. 49)、石缝(-0. 01)、石坑(-0. 46)和石沟(-0. 75)。【结论】矿质元素对土壤质量的影响均较大,将中量、微量矿质元素纳入土壤质量评价指标体系具有合理性;土面、石槽、石缝土壤可加以改造利用,石洞、石沟土壤以自然恢复为主。

喀斯特高原峡谷区土壤大/中/微量元素的生态化学计量特征

【目的】研究土壤大量、中量、微量元素的生态化学计量特征,有利于深入认识土壤生态系统养分循环规律和作用机制,以期为喀斯特高原峡谷区植被恢复及土壤养分综合管理与高效利用提供科学依据。【方法】利用喀斯特高原山地区52份土壤样品的C:N、C:P、N:P、Ca:Mg、Fe:Mn、Cu:Zn、B:Mo、P:S、Ca:S和Al:Si共计10个生态化学计量比,研究不同计量指标的变异范围、相互作用效应及其对土壤质量的贡献。【结果】B:Mo、Al:Si的变异系数<50%,C:N、C:P、N:P、Ca:Mg、Fe:Mn和Cu:Zn的变异系数的变幅为50%-100%,P:S和Ca:S的变异系数>130%,0 C:N与Fe:Mn、Cu:Zn间呈显著正相关,与Al:Si呈出极显著负相关;C:P、N:P与B:Mo、P:S,Cu:Zn与Al:Si呈极显著负相关。前4个主成分反映出原始数据信息总量的82.479%.依次受C:P、N:P,Cu:Zn、Al:Si,Ca:Mg、Ca:S和Fe:Mn等的支配0【结论】土壤生态化学计量表现出不同程度的变异,计量指标间呈较强的互作效应,土壤中量和微量元素亦对土壤质量起到明显的支配作用。

石漠化区不同利用类型土地养分的含量及其生态化学计量特征

【目的】为贵州干热河谷石漠化地区土地资源的科学合理及高效利用提供参考。【方法】以贵州干热河谷石漠化地区种植火龙果(Hylocereus undulatus)、金银花(Lonicera japonica)、核桃(Juglans regia)、柚木(Tectona grandis)、玉米(Zea mays)和花椒(Zanthoxylum bugeanum) 6种典型植物土地为样地,采集各样地0~20 cm土样检测其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量,并应用生态化学计量学方法统计分析该地区土壤C、N、P、K的生态化学计量特征。【结果】在干热河谷石漠化地区6种典型植物样地0~20 cm土层土壤的SOC、TN、TP和TK养分平均含量分别为19. 16~70. 17、1. 69~6. 79、0. 06~3. 12和8. 60~77. 04g/kg,土壤养分的C∶N、C∶P、N∶P、C∶K、N∶K和P∶K分别为6. 318~21. 028、11. 400~552. 310、1. 804~46. 354、0. 461~5. 651、0. 073~0. 502和0. 003~0. 040。土壤养分SOC与C∶K及P∶K间呈显著正相关; TN与P∶K呈显著正相关,与C∶N和C∶P呈显著负相关; TP与P∶K呈极显著正相关,与C∶P和N∶P呈极显著负相关; TK与P∶K呈极显著正相关,与C∶P和N∶P呈极显著负相关,与C∶K呈显著负相关;即SOC对C∶K和N∶K,TN、TP和TK对P∶K的增加具有促进作用; TN对C∶N和C∶P,TP对C∶P和N∶P,TK对C∶P、N∶P和C∶K的增加存在抑制效应。在土壤养分的各生态化学计量比之间,除C∶K与N∶P呈S函数外,其余各生态化学计量比间均呈一元二次函数关系。【结论】干热河谷石漠化地区的土壤有机质分解较快,并加速了其养分消耗,导致其土壤总体P素亏缺,在生产过程中应注意添加外源磷肥提高土壤肥力;在养分管理上,注重有机肥与无机肥配施。

干热河谷石漠化区不同土地利用类型的土壤质量评价

【目的】揭示不同土地利用类型间的养分质量特征,为干热河谷石漠化区土地生产力恢复、土壤科学研究和农业可持续发展提供科学依据。【方法】以干热河谷石漠化地区花椒地、金银花地、火龙果地、核桃地、柚木地和玉米地为研究对象,采用Pearson相关分析和主成分分析法,阐明土壤理化性质在6种土地利用类型间的变化及土壤质量指标间的相关关系。【结果】(1)干热河谷石漠化地区花椒地的C、N元素含量较低,核桃地、玉米地和金银花地土壤的TP、TK和AK含量较亏缺,火龙果地和柚木地土壤的养分元素均处于较低水平。(2)经相关性分析,土壤TN含量与pH、AN含量与SOC含量、TP含量与TK/AK含量和TK含量与AK含量均呈极显著正相关;土壤BD与TN含量呈极显著负相关。(3)土壤质量综合指数为花椒(2.334)>金银花(1.283)>玉米(-0.330)>核桃(-0.386)>柚木(-1.153)>火龙果(-1.598)。【结论】干热河谷石漠化区在作物栽培与管理过程中应补充N、P、K等矿质元素,并注重养分作用效应的协同性。

不同衰老程度顶坛花椒土壤养分质量的评价

【目的】为喀斯特石漠化地区花椒林地土壤肥力改良及植被恢复提供科学依据。【方法】以花江峡谷地区6种不同衰老程度顶坛花椒林地土壤为研究对象,通过测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)和全磷(TP)等29项土壤养分及矿质元素化学指标,并运用主成分分析法以及构建土壤质量评价的最小数据集,对顶坛花椒土壤的养分质量进行评价。【结果】1)不同衰老程度顶坛花椒的土壤养分含量存在差异,总体表现出衰老退化较轻花椒林地土壤养分含量高于衰老退化严重的花椒林地。2)研究区土壤养分质量评价的最小数据集有二氧化硅(SiO2)、硼(B)、全钾(TK)、钼(Mo)、速效磷(AP)和速效钾(AK) 6个指标。3)全体数据集土壤质量评价分值依次为低挂果植株(315. 410)>幼树衰老植株(233. 972)>黄叶+低挂果植株(80. 844)>全死亡植株(-35. 366)> 4/5死亡植株(-268. 017)> 1/2死亡植株(-326. 845)。【结论】衰老退化较轻的顶坛花椒林地的土壤质量较好,但6种(Ⅰ～Ⅵ)不同衰老程度顶坛花椒林地均需要对应增施不同肥料改良土壤质量。

黔中喀斯特区典型土地利用类型的土壤亲合性元素特征

为阐明黔中喀斯特区不同土地利用类型的土壤亲合性元素特征,揭示土地利用对矿质元素的影响效应,促进农业可持续发展,本研究以玉米(Zea mays)、柚木(Tectona)、火龙果(Hylocereus undulatus)、花椒(Zanthoxylum bugeanum)、金银花(Lonicera japonica)、核桃(Juglans regia)6种典型土地利用类型土壤为对象,测定土壤Fe、Ca、Cu等23种矿质元素含量,探讨不同亲合性元素的变化特征,分析元素间的互作效应.结果表明:(1)黔中喀斯特区各亲合性元素在不同土地利用类型之间的变化规律存在差异,玉米地土壤亲铁、亲铜元素含量较丰富,金银花群落土壤亲铜、亲气元素含量较高,核桃林土壤利于亲气、亲石元素积累,花椒林土壤亲石元素含量较高;(2)不同元素间的关联程度不同,Mn、Ca、Al与其他元素的关系较密切.黔中石漠化区可通过补充土壤铁、硫元素,改善通气性等措施调控矿质元素含量.

喀斯特干热河谷花椒林母岩化学组成与元素含量随海拔的分异

研究母岩化学组成和元素含量随海拔的分异规律,能够深入挖掘养分潜力。以喀斯特干热河谷不同海拔花椒林的母岩为研究对象,采用环境矿物学的研究方法,分析不同母岩的基本化学性质、化学组成与元素含量。结果表明:1)研究区母岩全碳为9.81~12.36 g/kg,全钾为2.27~3.63 g/kg,速效钾为16.11~99.66 mg/kg,总体随着海拔的升高而降低;全氮、有效氮、全磷、有效磷均未检出;2)SiO_2、Al2O_3、Fe_2O_3、Ca O、MgO、Na_2O的质量百分数分别为0.71%~6.26%、0.36%~2.15%、0.14%~0.90%、39.01%~53.86%、1.41%~12.01%、0.022%~0.031%,除MgO、Na_2O外,均随着海拔的升高而降低;3)Cl含量随海拔升高而增加,Pb、Sr、As、Se、Mo含量随海拔的变异规律不明显,Mn、Cu、Zn、Cr、Cd、Ti、Ni、Co、TS、B含量总体随海拔升高而降低。该区母岩的化学成分呈现低海拔富集的特征。

赤水河黔西北段植物群落物种多样性特征

为促进赤水河流域上游黔西北段植被恢复和生物多样性保护,设立35个森林群落样地,采取样方调查方法,对植物群落物种多样性进行统计分析,采用去趋势典范对应分析(detrended canonical correspondence analysis,DCCA)排序法,分析群落与环境因子的关系。结果表明:赤水河上游黔西北段样地中,共调查到79科183属262种物种,植物组成丰富。不同植物群落乔木层、灌木层、草本层的多样性指数差异较大,以灌木层的多样性指数变化最小。银白杨( Populus alba )和亮叶桦( Betula luminifera )为优势树种的林分具有更为复杂的结构,但优势树种分布亦趋于集中。经度、纬度和海拔对样地分布的影响效应较强,坡位、坡向对群落分布的影响效应较弱,坡度越低则群落组成越丰富。研究区群落多样性受到丰富度在内的诸多因子影响,因此建议对该区森林群落进行综合管理和科学经营。

贵州省表土生态化学计量特征

【目的】探讨土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征,揭示土壤营养元素的生态化学计量特征,为改善贵州省土壤养分含量提供科学依据。【方法】以贵州省为研究对象,采用文献收集的方法,利用单因素方差分析等方法分析贵州省表土生态化学计量特征。【结果】研究区域土壤SOC、TN、TP的平均值分别为27.34、2.11、0.74 g·kg^-1,C∶N、C∶P、N∶P分别为14.27、50.92、3.75,SOC、TN、TP、C∶N、C∶P、N∶P的变异系数分别为71.22%、61.61%、79.73%、75.54%、90.67%、78.93%,以TP与C∶P的空间变异性最大;土壤SOC、TN、TP及其生态化学计量特征间多存在显著相关关系。【结论】贵州省土壤SOC、TP、C∶N分别高于中国陆地土壤SOC(17.12 g·kg-1)、TP(0.56 g·kg-1)、C∶N高于中国陆地土壤C∶N(12.30);土壤SOC、TN、TP及其化学计量比的变异系数均介于0.1~1;SOC是影响TN、C∶N、C∶P的主要因素。

喀斯特区河流型水源地水化学分析

本研究以遵义市绥阳县观音岩景区内芙蓉江流域为研究对象,以基本化学指标、金属元素、非金属元素进行分类,阐明喀斯特区河流型水源地水化学特征,探讨了各指标间的差异及其相关性,对揭示喀斯特地区水化学过程具有重要意义。结果表明:各采样点之间的基本化学指标存在差异,但变幅不大;非重金属元素Ca、Mg含量较其他金属元素含量偏高;各指标之间存在一定的相关性,多表现为增强效应,尤其是Cr、Ni、Zn、Sr、As、Cd之间相关性较密切;水环境质量综合指数依次为芙蓉江源头(2.801)>酒店进水(0.410)>洗浴用水(-1.170)>贵妃池上游300 m(-0.211)>贵妃池上游1 000 m(-0.834)>长生潭(-0.846)>长生潭汇合口(-1.149)。研究结果对于喀斯特河流型水源地水资源利用和保护具有较强的理论和实践意义。

人工林水肥耦合研究现状及展望

水分和肥料是植物生长的必需因子,水肥管理是人工林培育的核心问题,水肥耦合能够促进植物生长发育、提高资源利用效率。进行人工林水肥耦合研究,可为制定水分和养分调控措施提供理论与实践依据,探索结合区域生境特征的节水、节肥模型,构建结构稳定和功能高效的生态系统。文中综述人工林水肥耦合效应的研究现状,分析水肥耦合对植株功能性状的影响,探讨土壤肥力与植物养分利用对水肥耦合的响应,以及人工林产品的产量和品质与水肥耦合的关系。我国水肥耦合的相关研究还需要不断推进和深入,为集成基于水肥耦合的人工林可持续经营技术体系,未来需要加强以下3个方面的研究:一是结合植物水肥需求规律深入研究,二是深化水肥耦合对人工林产品质量提升的影响研究,三是揭示水肥耦合对人工林生长衰退的影响机理与驱动机制。