喀斯特高原石漠化区植物光合特性及其环境响应

【目的】为科学治理喀斯特高原石漠化提供理论依据。【方法】以优势种植物翅荚香槐(Cladrastis platycarpa)、黄栌(Cotinus coggygria)、光皮桦(Betula luminiferal)、银白杨(Populus alba)及核桃(Juglans regia,峡谷核桃和山地核桃)为材料,通过分析植物光合生理指标和环境因子监测值,研究其光能利用效率与环境响应规律。【结果】银白杨的光能利用率与生产力较高,分别为0.0159 mol/(m^2·s)与8.83μmol/(m^2·s);核桃在高原山地环境的光能利用率与生产力较高原峡谷更高,分别为0.0127 mol/(m^2·s)和7.18μmol/(m^2·s),达到该地乔木优势种平均水平。【结论】喀斯特高原山地石漠化区植物的净同化速率和光能利用率整体高于高原峡谷植物,6种植物光合同化作用生产力均显著受控于空气温度,高原峡谷植物对土壤含水量与空气相对湿度的响应更敏感,而高原山地植物对光合有效辐射响应最敏感。银白杨适宜作喀斯特高原石漠化生态修复的先锋林种,核桃相较高原峡谷地区更适宜作为石漠化治理的经济林种。

不同等级石漠化地区植物群落物种多样性及优势种叶片性状对环境因子的响应

为探讨不同等级石漠化对植物群落物种多样性和优势种叶片性状的变化规律及其对环境因子的响应,该研究以无、轻度、中度和重度石漠化地区植物群落为对象,通过Shannon-Wiener多样性、Margalef丰富度、Pielou均匀度和Simpson多样性等指数以及优势种LA、LT、LDMC和δ13C等叶片性状分析了石漠化梯度上的物种多样性和叶片性状变化规律。结果表明:36个样方共有维管植物188种,隶属69科141属。随着石漠化程度加剧,各物种多样性指数总体呈现下降趋势;不同等级石漠化物种多样性差异:乔木层>灌木层>草本层。优势种LA随着石漠化程度的加剧呈现降低趋势,而LT、LDMC和δ13C呈现升高趋势,不同等级石漠化优势种叶片性状具有显著差异(P<0.05)。结合CCA分析表明,土层厚度和土壤含水量是影响石漠化地区植物空间分布最主要的影响因素;通过RDA分析显示,物种多样性指数与环境因子之间具有显著相关关系,其中速效钾、土壤含水量、碱解氮、土层厚度和有机质是影响物种多样性和优势种叶片性状的主导因素。这对西南喀斯特植被生态保护和石漠化生态系统植被恢复具有一定的理论意义和指导价值。

森林生态系统碳储量研究进展与展望

回顾了近30a来国内外森林生态系统碳储量的研究现状与进展,通过对已发表文献的年度分布、研究内容、研究区域、研究机构进行分析,将森林生态系统碳储量研究划分为2个阶段,1991-2006年为萌芽阶段,2007年至今为快速发展阶段,依据研究内容从理论研究、技术研发、监测评价、模型构建与格局揭示5个方面进行了归纳总结,提出今后应开展多途径交叉验证以减少碳储量估算误差;研究碳汇林培育的人为影响因子与技术体系;进行长时间序列的连续监测;建立凋落物与根系的完整数据库;开发适合中国实际情况的大气反演模型;探讨森林固碳与生物多样性保护等生态功能之间的关系;揭示植物功能性状对固碳功能的指示作用。

典型石漠化生态系统演替过程优势植物种叶片功能性状特征及影响因素

为了明确喀斯特石漠化生态系统不同演替阶段优势种的叶片功能性状特征及其影响因素,探讨石漠化梯度上优势种的适应策略,在中国南方喀斯特2个典型石漠化地区(贵州关岭-贞丰花江、毕节撒拉溪),以不同等级石漠化地区植物优势种为研究对象,运用单因素方差分析、主成分分析、相关性分析和冗余分析,对优势种叶片功能性状以及与环境因子的关系进行分析。结果表明,随着石漠化的加剧,比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE)呈先增后降的趋势,变化范围分别为101.89-195.68cm^2·g^-1、0.40-0.32g·g^-1、6.44-12.82μmol·m^-2·s^-1、0.36-0.95mol·m^-2·s^-1和2.49-4.99μmol·mmol-1,而叶厚度(LT)、叶面积(LA)呈降低趋势,变化范围分别为0.35-0.18 mm和357.41-15.90 cm^2。环境因子中,pH(6.24-7.13)和岩石裸露率(PER)随着石漠化的加剧逐渐升高,而SWC(46.90%-29.10%)呈逐渐下降的趋势,TN、AN和AK呈现先升高后降低的趋势;TP、AP和光和有效辐射(PAR)呈先降低后升高的趋势。主成分分析显示无石漠化地区优势种具有较高的LT和LDMC,较低的SLA,而强度石漠化地区优势种具有较高的Pn、SLA,较低的LMDC。相关性分析显示SLA与Pn、Gs和WUE呈显著正相关,与LT呈显著负相关,WUE与Tr呈显著负相关;TN与AN和TP呈显著正相关,与AP呈显著负相关,PER与SWC呈极显著负相关(r=-0.62,P=0.001),与PAR呈极显著正相关。结合RDA分析,环境因子对优势种叶片功能性状和光合的影响大小为PER>SWC>pH>TK>TN,表明PER是最大影响因子,随着石漠化的演替,SWC、pH和土壤养分随之发生变化,SWC、pH、TK和TN是石漠化梯度上优势种功能性状变化的主导因素。综上,石漠化生态系统正向演替伴随着植物生境条件的改善,但优势种适应策略由演替早期的开拓型适应策略转变为演替后期的保守型适应策略。

喀斯特石漠化地区不同退化程度花椒光合日动态及其与环境因子的关系

花椒是中国喀斯特石漠化地区重要的生态经济树种。为分析花椒在石漠化脆弱生境中光合生产能力,以轻度退化(LD)、中度退化(MD)、重度退化(SD)花椒为对象,研究花椒日光合特征变化及其与环境因子的关系,并采用通径分析法分析各环境因子对花椒净光合速率的直接或间接作用。结果表明:不同退化花椒的净光合速率日均值分别为3.53(LD)、2.85(MD)、2.32(SD)μmol·m^-2·s^-1;LD、MD、SD日光合同化量分别为141.21、113.44和94.97 mmol·m^-2,SD光合同化能力显著低于LD、MD;LD表现出较高水分利用效率和叶片羧化效率,其值均高于MD、SD;各退化花椒气孔限制值日均值没有明显变化;LD净光合速率主要受空气CO2浓度和光合有效辐射的影响,同时空气温度与空气相对湿度之间的相互作用共同制约着净光合速率大小;光合有效辐射、空气相对湿度分别是MD、SD净光合速率的主导因子,而空气温度为其主要限制因子。因此,不同退化花椒光合作用对生理状况和自然环境条件的变化敏感性较强,光合生产力总体偏低。

喀斯特地区不同等级石漠化金银花有效成分及其与土壤养分的关系研究

目的:分析不同等级石漠化条件下金银花有效成分积累变化特征,揭示金银花有效成分与土壤养分的关系。方法:以轻度石漠化(LD)、中度石漠化(MD)、重度石漠化(SD)条件下金银花为研究对象,通过方差分析、回归分析、通径分析,阐明不同等级石漠化金银花有效成分变化特征及其与环境因子的关系。结果:黄褐毛忍冬皂苷甲、黄褐毛忍冬皂苷乙表现为LD>MD>SD,相互之间差异有统计学意义,川续断皂苷乙和绿原酸均表现为LD显著低于MD和SD石漠化,3,5-二咖啡酰基奎宁酸含量在3种条件下差异无统计学意义。SD下4,5-二咖啡酰基奎宁酸含量与MD差异有统计学意义;AP对黄褐毛忍冬皂苷甲和黄褐毛忍冬皂苷乙的影响较大,TP是4,5-二咖啡酰基奎宁酸的主要限制因子,同时pH值对其反向间接作用较强,回归分析表明TK、TN分别影响川续断皂苷乙和绿原酸含量。结论:金银花各成分在不同等级石漠化下具有不同变化特征,控制各有效成分积累的关键环境因子具有差异性,土壤养分与药材成分之间具有多元、多维、多向的相互影响关系。