新银合欢林土壤理化性质–微生物生物量耦合协调关系研究

研究采用空间代替时间序列的方法,通过方差分析、相关性分析和偏最小二乘路径模型探究向家坝工程扰动区6种不同龄级新银合欢林土壤理化性质与微生物生物量的耦合协调关系。结果表明:①原生草地群落(A1,无新银合欢群落)土壤含水量、养分水平和微生物生物量均最高,新银合欢入侵后在草灌阶段土壤含水量、养分水平和微生物生物量显著下降。新银合欢成为灌丛时(A3,新银合欢2 a群落)土壤含水率、有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮含量分别下降为A1群落的51.2%、33.9%、31.6%、27.1%、72.8%和61.5%,pH上升至8.16,使得土壤更为碱化。②土壤微生物生物量碳与土壤含水率显著相关(P<0.05),土壤微生物生物量碳氮比与pH呈显著相关;土壤含水率、养分水平和微生物生物量三者之间相互影响且作用显著,高土壤含水率有利于土壤养分与微生物生物量的存在和转化。③原生样地结构稳定,协调度D较高(0.7162);新银合欢入侵后,协调度随着新银合欢林龄增大呈现波动下降,至A4群落(新银合欢3~4 a)时协调度降至最小值(0.5012);在乔木阶段土壤养分与微生物生物量缓慢增加且趋于稳定,协调度缓慢上升,最终在新银合欢纯林时稳定趋于勉强协调发展类型。因此,针对不同龄级新银合欢林,要根据不同恢复阶段的土壤生境条件采取不同调控措施,在植被恢复的物种搭配选择上应注重草灌结合,促进土壤以及整个生态系统的健康发展。

金沙江干热河谷新银合欢人工林枯落物层持水特性研究

通过对金沙江干热河谷新银合欢人工林内枯落物层持水特性的试验研究,总结出林内枯落物层的持水特性。结果表明,新银合欢林内枯落物全年凋落总量为7.03 t/hm2,月平均为0.59 t/hm2,枯落物层的厚度为2.14.5cm,其中12月凋落最盛。枯落物的自然含水量月平均为25.27%,最大月出现在8月,与该区域的降水有较好的拟合关系,但存在滞后效应。持水速率在0.5 h内迅速增大,在浸泡48 h后基本达到最大值,在0.5 h内林内枯落物可以吸收1.2 mm的降水,当降水<11.72 mm时新银合欢林内不会产生径流。饱和持水率变化范围在66.94%-182.86%,最大持水量为自重的2倍以上,自然含水量与饱和持水率的关系在雨季呈正相关,而在旱季相关关系不明显。

泥石流频发区人工恢复新银合欢林种内竞争--以云南东川蒋家沟流域为例

采用Hegyi单木竞争指数模型和张跃西改进单木竞争指数模型,于2006年在云南省昆明市陈川区蒋家沟,对干热河谷泥石流频发区人工恢复新银合欢林种内竞争强度进行定量分析。结果表明:无论是内圈还是外圈新银合欢种内竞争强度随林木径级的增大而减小,内圈的竞争强度要大于外圈;内圈竞争强度与对象木胸径之间的关系近似服从双曲线函数关系,外圈竞争强度与对象木的胸径之间的关系近似服从幂函数关系;两个竞争指数模型均能较好地反映干热河谷区新银合欢人工恢复林种内竞争强度,但Hegyi单木竞争指数模型的适用性优于张跃西改进单木竞争模型。

金沙江干热河谷新银合欢人工林物种多样性研究

我国土地退化现象相当严重,主要表现在大面积土壤侵蚀,使系统生产力普遍降低。金沙江干热河谷是典型严重退化区域之一。通过对金沙江干热河谷新银合欢人工林物种多样性方面的研究,讨论了种在退化生态系统功能恢复中的作用及物种多样性与生态系统功能的关系。结果表明,林内郁闭度为0.75,平均胸径为6.67cm,平均高度为8.01mm,物种丰富度,Shannon-Wiener指数,Simpson指数由草层向灌木层、乔木层逐层递减。新银合欢作为生态恢复初期的先锋树种明显改善了生态系统的微环境,为后继种的入侵和定居创造了条件。

新银合欢篱对紫色土坡地土壤有机碳固持的作用

土壤有机碳的固持对保持土壤肥力以及缓解全球温室效应具有重要意义。通过田间定位试验,探讨了新银合欢(Leucaena leucocephala)篱对10°和15°的紫色土农耕地(玉米地)和经济林地(油桃地)表层(0—20cm)土壤有机碳积累的影响。结果表明:种植3a的新银合欢篱的10°和15°农耕地、10°经济林地土壤有机碳密度分别比相应的无植物篱的对照地提高41.53%、43.29%、32.15%。经济林处理土壤有机碳含量、有机碳密度、呼吸强度显著大于农耕地处理;10°比15°农耕地更有利于土壤有机碳、呼吸速率及微生物量碳提高;农耕地比经济林地更利于微生物生物量维持。各处理下坡比上坡更利于土壤有机碳蓄积,且土壤呼吸强度提高,但土壤微生物商基本相同。不同处理下,土壤有机碳与土壤理化性质相关性各不相同:定植新银合欢篱的10°和15°农耕地、10°经济林地土壤有机碳与有机质含量、土壤微生物碳有极显著的相关性,与全钾呈正相关,与pH负相关;定植新银合欢篱的10°和15°农耕地呼吸强度与有机碳相关关系均达到了极显著性,10°经济林地呼吸强度与有机碳显著相关;土壤微生物指标变化与有机碳的变化趋势一致,能反映土壤质量变化。阐明定植新银合欢篱利于土壤有机碳固持,且能增强土壤微生物活性,提高土壤质量。

元谋干热河谷苏门答腊金合欢、新银合欢人工林天然更新初步研究

通过样地调查,比较了苏门答腊金合欢、新银合欢的林分结实量、种子散布格局、种子密度及幼苗、幼树数量,并对影响天然更新的因素以及树种的适应性进行了分析;同时,使用灰色关联度法对两树种天然更新状况进行了综合评价.结果表明,相同年龄新银合欢树种的单株结实量为1199粒/株,苏门答腊金合欢为566粒/株,同一树种单株平均结实量为混交林高于纯林;天然更新的新银合欢林单株结实量介于新银合欢和苏门答腊金合欢之间.随着距母树距离的增加,林地苏门答腊金合欢种子密度减少的幅度较新银合欢小,新银合欢种子的传播距离为90m、苏门答腊金合欢为110m.苏门答腊金合欢人工林、新银合欢人工林及天然更新的新银合欢林关联系数分别为0·7269、0·6000和0·6000,苏门答腊金合欢天然更新效果稍好.

泥石流频发区人工新银合欢林群落特征

采用植物群落学研究方法,对干热河谷泥石流频发区人工新银合欢林进行研究。结果表明:该人工林群落植物种类比较简单,科属组成极为分散,区系成分单调;科级地理成分热带性质较强(41.91%),属级地理成分也以热带性质为主(45.16%);群落物种组成以由中、小型叶面积、单叶、非全缘、纸质和革质的地面芽植物为主;垂直结构单调,虽可分为乔木层、灌木层、草本层,但乔灌层均以新银合欢占优势,草本层盖度低。群落处于不稳定的状态,应在人为干预的手段下进行分化和演替。

泥石流源区新银合欢林地土壤微团聚体分形特征

采用统计分析手段研究了泥石流源区新银合欢林土壤微团聚体分形特征及其与土壤养分之间的关系。结果表明:土壤微团聚体分形维数随土层深度的增加呈现出增加趋势,0-40cm土层尤其明显;大粒径微团聚体(>0.02mm)构成土壤微结构的主体;0.02mm粒径可作为土壤微团聚体分形维数的临界值,大于这一粒径的微团聚体含量越多,土壤微团聚体分维值越小,反之,分维值越大。土壤微团聚体分形维数与土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾呈显著负相关,这说明土壤微团聚体分形维数能够客观地表征本区新银合欢林土壤肥力状况,从而为抑灾林管理提供依据。

新银合欢中单宁提取工艺优化研究

对新银合欢(Leucaena leucocephala)中单宁类物质的提取工艺进行优化研究,选择液料比、提取温度、提取时间、提取剂体积分数等因素分别进行单因素和正交试验。结果表明,在液料比40∶1、提取温度50℃、提取时间60min、丙酮体积分数50%的条件下,单宁提取效果最佳,测得新银合欢单宁平均含量为2.54%。

云南元谋干热河谷新银合欢林昆虫群落初探

于2005年对云南元谋干热河谷新银合欢林昆虫群落进行了调查.结果表明:该区新银合欢林昆虫12目54科132种,其中68种已知种的名录;新银合欢林乔木及灌草层亚群落昆虫物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数及Pielou指数分别为98、3.588、0.050、0.783,地表层亚群落昆虫物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数及Pielou指数分别为49、3.255、0.053、0.836;新银合欢林容纳昆虫种类及个体数量的能力低于当地广泛分布的明油子-扭黄茅灌草丛,而其昆虫多样性水平与后者接近.研究认为,新银合欢林对于一些善飞的昆虫类群具有积极的保护作用,允许一定面积的新银合欢林存在将有利于当地生物多样性的丰富,但如果大面积广泛种植,则对于当地生物多样性的保护不利.

元谋干热河谷地区新银合欢天然更新的初步调查

通过2005年6和10月对元谋干热河谷地区新银合欢人工林的调查，发现新银合欢林下幼苗数量较多，经过对幼苗刨根后，发现林下的新银合欢幼苗均为种子实生苗，表明新银合欢是通过种子繁殖来完成天然更新。新银合欢单株结实量在602—1513粒，树体高大的结实量多；其林下幼苗生长良好，更新密度最低为368株·m^-2，最高达960株·m^-2；新银合欢林缘幼苗最远扩散距离为58．3m，幼苗的扩散范围主要集中在距离林缘10m的区域内，种子受风力和流水的影响，可以沿沟谷传播很远。

新银合欢在不同土壤水分条件下的适生性研究

针对三峡库区消落带淹水变化引起的土壤水分梯度性特征,利用盆栽法模拟各种土壤水分条件,从形态学和生理生化的角度研究了当年实生新银合欢幼苗的不定根数、叶绿素含量及光合生理特性的变化特点。结果表明:新银合欢幼苗受水分变化的影响显著,在水淹条件下,幼苗的株高和不定根数等生长指标均受到明显抑制,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及胞间CO2浓度等光合指标也均显著下降,表现出不利的负向生理生态学响应。而在水分饱和及轻度干旱的水分条件下,幼苗各项指标综合表现最佳,表现出增益的正向响应。因此,新银合欢具有一定耐淹性但相对较弱,耐旱性较强,适宜于土壤水分饱和或偏干旱的环境生长,可考虑列为三峡库区消落带植被恢复建设树种。

蒋家沟泥石流区新银合欢细根固土效应

以蒋家沟泥石流区不同龄级新银合欢根系为研究对象,在分析其垂直分布与构成特征的基础上,运用加筋原理研究其固土效应。结果显示,不同龄级新银合欢根系表聚现象明显,随土层深度的增加呈减少趋势,约80%集中在0—120cm土层范围内;细根(D≤1mm)在整个细根根系中所占比例较大,决定着整个细根的分布趋势;10年生新银合欢D≤1mm细根较5年生增幅明显,15年生1mm<D≤2mm细根较10年生增幅显著。根径越小,根系的抗拉强度越大,根径与根系的抗拉强度呈幂函数相关关系,不同深度、不同树龄新银合欢根系固土能力变化较大,与细根(D≤1mm)关系密切。

泥石流源区新银合欢细根质量动态与垂直分布特征

以中国科学院东川泥石流观测站人工林中3、5、9、14和20年生新银合欢为研究对象,采用分层挖掘法对距树干1.0 m处细根质量动态与细根质量密度分布进行研究。结果表明：新银合欢细根质量在相同范围剖面中并非随树龄的增加而单一增大,而是先减小后增大;不同树龄细根质量密度最大值都出现在0~20 cm土层,呈现出明显的表聚特征,但随树龄的增加,根系集中化特征减弱,表现为向深层化扩张、均匀化方向发展;细根质量密度与土层深度相关性关系明显,垂直分布特征遵循指数函数分布,其中根径D≤2 mm细根在细根分布特征中起主导作用,而2 mm〈D≤5 mm细根对细根分布特性影响不大。研究结果可为生物措施防治泥石流提供重要依据。

蒋家沟新银合欢人工林土壤养分分布及其与细根的关系

采用分层挖掘法对东川蒋家沟新银合欢人工林土壤养分分布特征及其与细根的关系进行了研究,结果表明:除全钾外,土壤表层养分含量相对优越,集聚现象明显,随土层深度的增加土壤养分含量降低且趋于贫瘠;3年生新银合欢林土壤养分表聚程度、土壤养分状况明显优于20年生,20年生与9年生基本一致;新银合欢细根主要集中于0—100cm土层,0—20 cm土层富集明显,且在垂直剖面上呈对数函数递减。回归分析显示,土壤养分(碱解氮、速效磷、有机质、速效钾和全氮)与细根质量间存在极显著的线性关系,其中速效磷同细根质量关系更为密切,在一定程度上决定着新银合欢细根根系的空间分布。

幼龄胶园间种新银合欢对胶树生长和土壤肥力影响

进行了幼龄胶园行间间种新银合欢树作绿肥的试验。试验结果表明 ,间种 3 5a后 ,间种区 4～ 5龄胶树树围比对照区的增加 1.2 3%～ 4 .75 % (其中 ,间种 2行新银合欢的处理胶树增长量最大 ) ;间种 3行新银合欢的处理 ,土壤有机质和全N含量有所增加 ;各种处理胶园土壤的有效P、有效K均有所下降 ;土壤 pH也有所下降 。

不同经营模式下新银合欢的枝系特征差异分析

在中国科学院东川泥石流定位观测站附近,对不同经营模式下新银合欢的枝系特征进行了统计分析,结果表明:新银合欢在不同经营模式下的总体分枝率和逐步分枝率SBR1:2发生显著变化,逐步分枝率SBR2:3则未表现出显著差异;截干新银合欢二、三级枝长度,枝径比2:1及一、二、三级枝倾角显著大于未截干新银合欢;两种经营模式下叶片的分布特征未发生显著差异。通过对各种枝系特征综合分析,发现截干新银合欢的生长对策表现为向上拓展自身生长空间,保持其原有的生态位。

新银合欢种子的萌发检验

通过用4个不同恒温、1个变温及用80℃热水、98%的浓硫酸不同时间分别浸种对新银合欢Leucaenaleucocephala种子进行发芽试验,研究不同处理水平和不同处理组合对新银合欢种子萌发的影响。结果表明:在不同处理水平下,新银合欢种子发芽率、发芽势的最佳温度分别为18℃16 h/28℃8 h变温和20℃恒温,发芽率、发芽势的最佳热、酸蚀处理分别为酸蚀20和45 min;在不同处理组合下,新银合欢种子发芽率、发芽势最佳处理组合均是18℃16 h/28℃8 h变温与98%浓硫酸浸种45 min的组合。

氨化处理对新银合欢的营养成分和人工瘤胃发酵特性的影响

试验对新银合欢枝叶、种子和荚的常规营养成分和含羞草素含量进行了测定;以及氨化对新银合欢养分和含羞草素含量的影响。采用2×2因子试验设计(处理1为氨化新银合欢;处理2为氨化新银合欢+玉米;处理3为未氨化新银合欢;处理4为未氨化新银合欢+玉米),结合双外流连续培养系统研究了新银合欢的发酵特点。结果表明:新银合欢枝叶、种子和荚粗蛋白含量分别为27.33%、27.37%、6.02%,粗纤维含量分别为16.9%、12.85%、47.59%,含羞草素含量分别为2.75%、4.5%、0.22%。新银合欢枝叶氨化后粗蛋白含量显著升高(P<0.05),含羞草素、粗脂肪含量极显著降低(P<0.01),中性洗涤纤维含量显著降低(P<0.05)。氨化处理新银合欢对瘤胃pH有明显影响,提高了氨释放速度;添加玉米共同发酵有利于维持瘤胃稳定和提高对氨氮的利用效率。

金沙江干热河谷局部小气候对苏门答腊金合欢、新银合欢自然更新的影响

通过样地调查,比较了苏门答腊金合欢和新银合欢纯林在金沙江干热河谷不同地段林分结实量、种子散布格局、种子密度及幼苗、幼树数量,并对影响天然更新的因素进行了分析;同时,使用灰色关联度法对2个树种在不同地段、同一地段的天然更新进行了综合评价.结果表明:随着距母树距离的增加,苏门答腊金合欢林地种子密度减少的幅度较新银合欢小,新银合欢种子的传播距离为80～90 m、苏门答腊金合欢为100～110 m.新银合欢在金沙江干热河谷上段(鹤庆)、中段(元谋)、下段(东川)关联系数为0.333 3、0.744 9、0.957 7;苏门答腊金合欢为0.555 6、0.884 3、0.459 0;同一试验点新银合欢的关联系数比苏门答腊金合欢高0.222 2、0.444 5、0.444 5.新银合欢在金沙江干热河谷下段(东川)的天然更新状况最好,在上段(鹤庆)表现最差;苏门答腊金合欢在金沙江干热河谷中段(元谋)的天然更新状况最好,在下段(东川)表现最差;而在整个金沙江干热河谷流域,新银合欢的天然更新情况好于苏门答腊金合欢.