桂西南岩溶区八种适生植物光合性状的变异与关联

为探究岩溶植物的光合生理适应机制,采用Li-6400XT便携式光合作用测量系统,对广西平果市岩溶区8种适生植物的叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_(2)浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)和气孔限制值(Ls)等光合特征参数进行了测定分析。结果表明:(1)6个光合特征参数在种内和种间均存在不同程度的变异,并且种内变异均大于种间变异。(2)Gs和Tr的变化主要来源于种间变异(46.72%~49.76%),而Pn、Ci、WUE和Ls变化主要来源于种内变异(48.66%~64.50%)。在生活型水平上,Pn、Gs和Tr的种内变异表现为常绿植物小于落叶植物,而Ci、WUE和Ls则相反。(3)各参数的种间变异均表现为落叶植物大于常绿植物。(4)无论在种内还是种间,Gs的总体变异程度最大,其次是Tr和Pn,再次是Ls和WUE,Ci最小。Pn、Gs和Tr三者之间呈显著正相关(P<0.01);Ls与WUE呈显著正相关(P<0.05),而与Gs和Ci呈显著负相关(P<0.05)。这种关系与全球尺度基本一致,反映了植物对资源的权衡策略,验证了岩溶植物叶经济谱(LES)的存在。(5)常绿植物具有较高的Ls、WUE和较低的Gs、Tr、Ci及Pn,在LES中的位置更靠近具有高WUE、低蒸腾、低光合等特点的“缓慢投资-收益”型物种的一端;而落叶植物与之相反,位于低WUE、高蒸腾、高光合等特点的“快速投资-收益”型物种的一端。该研究结果表明,植物通过性状间的协同与权衡,采取了不同的生存策略以适应变化的环境,为后续筛选适生物种,加速植被恢复演替进程提供了科学依据。

广西喀斯特地区不同植被恢复模式土壤质量综合评价

以广西平果县喀斯特山地银合欢Leucaena leucocephala林、柚木Tectona grandis林、香樟Cinnamomum camphora林、顶果木Acrocarpus fraxinifolius林及弃耕地植被自然恢复(对照)等5种植被恢复模式的土壤为研究对象,分析其土壤理化性质变异特征;综合敏感性分析、主成分分析和相关性分析,确定了研究区土壤质量评价指标的最小数据集,对不同植被恢复模式的土壤质量进行了综合评价。结果表明:研究区土壤质量评价指标最小数据集由土壤自然含水率、田间持水量、非毛管孔隙度、有机质、全磷、全钾、碱解氮和速效磷等8个指标组成。速效磷是研究区土壤质量评价的高度敏感指标,也是影响土壤质量的主要限制因子。土壤质量综合评价指数由高至低依次为:香樟(0.355)>顶果木(0.345)>柚木(0.304)>银合欢(0.299)>对照(0.290),表明不同植被对维护和改善其土壤质量的能力存在差异,乡土树种香樟、顶果木优于外来树种柚木和银合欢。因此,在喀斯特地区植被恢复与重建时,应遵循植被分布规律,选择乡土种树,以促进植被自然顺向演替。总体而言,研究区土壤质量贫瘠,土地退化严重。

干旱胁迫对蚬木幼苗表型可塑性的影响

以3年生蚬木Excentrodendron hsienmu幼苗为试验材料,采用盆栽控水法,设置4个水分处理梯度,模拟研究不同强度干旱胁迫下蚬木幼苗生长和形态的表型可塑性。结果表明:干旱胁迫对蚬木幼苗地上部分的抑制作用明显大于地下部分;随着干旱胁迫程度的增加,蚬木幼苗地上部分形态指标均呈下降的趋势,而地下部分根系先升高后降低,在中度胁迫处理条件下达到峰值;各组分生物量积累显著降低,其中,叶生物量对干旱胁迫的反应更为敏感,变化的幅度最大,茎次之,根最小;干旱胁迫下,植株将更多的同化物分配到根系,根生物量比增加,根冠比增大,增强了植株抵御干旱胁迫的能力;综合分析表明,土壤含水量11.23%~14.44%是蚬木幼苗生长、生物量积累受到明显抑制的阈值,在育苗和造林实践中可将该值作为土壤水分含量的下限。

桂西南喀斯特地区优势木本经济植物叶功能性状变异及其适应策略

植物叶功能性状可直接或间接地反映植物对环境变化的响应与适应策略。该文采用野外气体交换测量和实验室分析相结合的方法,以桂西南典型喀斯特灌丛常见种龙须藤和黄荆为对照,对该区域5种优势木本经济植物的叶功能性状指标及其关系进行研究。结果表明:(1)11个叶功能性状指标种内均存在不同程度的变异,除胞间CO 2浓度和水分利用效率外,其余指标均存在显著差异。(2)比叶面积与叶干物质含量、叶组织密度呈极显著负相关;净光合速率与气孔导度、蒸腾速率呈极显著正相关;叶绿素与净光合速率、胞间CO 2浓度和蒸腾速率呈显著或极显著负相关。(3)结合叶经济谱理论分析,毛葡萄、长穗桑和黄荆属快速投资-收益型物种,趋向于选择光合能力强、比叶面积大但寿命短的生存策略;而柠檬、山黄皮、枇杷和龙须藤属缓慢投资-收益型物种,趋向于选择光合能力弱、比叶面积小和寿命长的生存策略;其中,枇杷和龙须藤的功能性状又发生了趋异分化,枇杷具有较高的水分利用效率,而龙须藤具有较高的叶干物质含量。综上结果说明桂西南喀斯特地区5种优势木本植物通过叶功能性状间的权衡采取了不同的适应策略,对于喀斯特退化生态系统植被恢复与重建具有重要的理论指导意义。

基于熵权灰色关联分析的喀斯特石漠化地区植被恢复效应评价

以广西平果县喀斯特石漠化地区7种主要人工植被恢复模式为研究对象,采用主成分分析、相关性分析和敏感性分析方法,对涵盖林分生长、凋落物和土壤3类23个参数进行分析,选取对质量变异敏感、能最大限度代表所有候选参数的最小数据集,应用熵权灰色关联分析法对其植被恢复效应进行定量分析与评价。结果表明:1)研究区植被恢复效应评价最小数据集由胸径、最大拦蓄量、土壤自然含水量、全氮、速效磷和速效钾等6个参数组成。2)植被恢复效应加权关联度由大至小依次为银合欢0.795>任豆0.631>柚木0.583>香樟0.541>顶果木0.433>乌墨0.391>苏木0.381。3)不同模式植被恢复效应存在一定差异,银合欢属Ⅰ级(优),任豆属Ⅱ级(良),柚木和香樟属Ⅲ级(中),顶果木、乌墨和苏木属Ⅳ级(差)。4)银合欢和任豆属固氮类先锋树种占据着演替早期生态位,更能适应演替早期的环境,在生理特征上有明显优势。5)在喀斯特石漠化地区植被恢复初期筛选配置适生先锋树种,率先恢复植物群落的基本结构和功能,有利于演替后续优势物种的入侵和定居,加快植被恢复演替进程。6)实例验证了基于熵权灰色关联分析法用于植被恢复效应评价的可行性,为植被恢复效应定量化评价提供了新的方法,具有一定的实用价值和推广意义。

桂西喀斯特地区3种典型灌丛生物量及生产力研究

采用样方收获法研究了桂西喀斯特地区黄荆、红背山麻杆、灰毛浆果楝3种典型灌丛的生物量及生产力。结果表明:3种灌丛群落的总生物量分别为15.98、16.04和11.86 t·hm-2,其中木本层、草本层、凋落物层的生物量占群落总生物量的比例为:黄荆群落68.9%、14.1%、17.0%,红背山麻杆群落74.7%、9.3%、16.0%,灰毛浆果楝群落47.0%、28.1%、24.9%;群落地上部分生产力分别为3.64、3.02和2.75 t·hm-2a-1;对群落优势种及灌木层根、干枝、叶、果、地上部分及全株生物量进行回归分析,结果表明各组分生物量与基径(D)的平方乘以树高(H)(D2·H)间存在极显著的相关关系,相对生长方程W=a(D2·H)b较好地描述了灌丛的生长过程,可为具有相似立地条件、群落类型及结构的林分生物量估测提供依据。

桂南不同植被模式公益林植物多样性与土壤因子的关系

采用样方调查及取样分析方法,研究了桂南地区4种不同植被模式生态公益林植物群落物种多样性及其与土壤因子的关系,运用逐步回归分析法,筛选出对物种多样性指数影响显著的土壤因子,建立最优线性回归方程。结果表明:(1)不同植被模式乔木层、灌木层、草本层的物种多样性指数存在一定差异。乔木层,Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度均以马尾松×红锥混交林最大,物种多样性相对最高,马尾松纯林和马尾松×椆木混交林次之,大叶栎纯林最低;灌木层,各物种多样性指数的变化趋势为马尾松纯林>马尾松×红锥混交林>大叶栎纯林>马尾松×椆木混交林;草本层各多样性指数无显著差异。(2)不同植被模式对土壤理化性状产生了一定影响。综合比较,马尾松×红锥混交林和马尾松×椆木混交林对土壤的改良作用较显著,大叶栎纯林次之,马尾松纯林最差。(3)速效磷、全氮、全磷、全钾、最大持水量、总孔隙度、毛管孔隙度、自然含水率和容重分别与植物各层物种多样性指数存在极显著(P<0.01)的线性关系,它们是拟合各层物种多样性指数方程的关键因素。

大叶栎苗期生长模型及分析

以大叶栎1年生播种苗为研究对象,利用Logistic曲线方程对其地径和苗高年生长节律进行拟合,决定系数(R2)均大于0.99,达到极显著相关,经卡方(x2)测验也表明方程具有非常高的可靠性,因此利用Logistic曲线方程对大叶栎苗期地径和苗高年生长节律进行拟合是可行的。依Logistic曲线方程上两个曲率最大的点准确地将大叶栎苗期年生长进程划分为:渐增期、速生期和缓增期,并对其不同生长时期的生长特点进行分析,以确定最佳育苗技术措施,为高效培育大叶栎优质苗木提供科学理论依据。

广西任豆优树选择标准研究

采用5株优势木对比法,在广西喀斯特地区任豆7个主要分布县开展人工林优树选择研究,初选任豆候选优树60株,优势木300株。运用t检验进行统计分析,确定了任豆人工林优树综合评价标准:胸径≥5株优势木平均胸径的1.22倍,树高≥5株优势木平均树高的1.13倍,单株材积≥5株优势木平均单株材积的1.63倍,且形质指标(干形+自然整枝能力+分枝)综合得分≥8.0分。符合该标准的任豆候选优树共有19株,入选率32%。该标准适用于广西喀斯特地区任豆人工林用材型优树选择。

广西乡土园林树种种质资源调查

通过对广西区内各主要自然保护区、森林公园、风景名胜区的乡土园林树种种质资源分布状况调查,了解了广西观赏价值较高的乡土园林树种的基本情况。为系统地认识广西乡土园林树种,广泛而合理地利用、保护和发展这些植物资源,提供科学理论依据。

大范围地质体分块建模方法

三维地质建模是一种通过计算机技术将多源地质数据转化为三维地质模型的技术,它揭示着地下各类地质体之间的空间分布关系,可以帮助地质工作者更直观地理解地下地质结构,并为资源勘探、灾害预测和工程建设等工作提供一定支持,然而复杂的地质环境、有效地质数据的稀缺、巨大的计算量等因素使得大范围地质体的构建成为了三维地质建模发展过程中亟待解决的问题之一。针对该问题,提出了一种大范围地质体分块建模方法,该方法基于模型包围盒的水平分布范围将大型建模区域平均划分成若干个相对小型的区块分别进行建模,引入虚拟钻孔和地层分区自动追踪算法实现了对区块模型顶底部及中间地层分块边界的一致性约束,同时,在对每个区块进行建模时,对其建模数据范围进行一定扩充以确保合并后的区块间地层在分块边界处能够实现平滑过渡。研究结果表明各区块模型能合并成为一个地层衔接连贯、顺滑的完整地质模型,进而实现大范围地质体建模。以厦门马銮湾新城区的浅层地下模型为例,构建了厦门马銮湾新城区三维地质模型,并对该方法的建模效果进行了检验。对该模型剖切得到的地质剖面与真实钻孔进行了对比,并从建模效率、地层衔接的连贯性和顺滑性等方面进行了分析,证实了该方法的可行性。

广西平果县喀斯特山地蚬木生存群落物种多样性与环境的关系

基于野外调查和室内实验数据,采取主成分分析和典型相关分析相结合的方法,分析了广西平果县喀斯特山地蚬木(Excentrodendron hsienmu)生存群落物种多样性与土壤养分和地形因子间的关系。结果表明:群落各层的物种数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数表现为乔木层>灌木层>草本层。主成分分析的前3个主成分解释了总变异的78.8%,第一主成分的特征值为5.29,方差贡献率为44.0%,主要反映了土壤养分的综合信息。典型相关分析显示乔木层多样性能敏感指示土壤养分变化,与土壤全磷间呈负相关、与全氮间呈正相关;灌木层物种多样性对地形变化更为敏感,与坡位和海拔间均表现为正相关关系;土壤与地形因子间存在较为密切的耦合关系,土壤全磷与坡位间呈正相关、土壤pH与岩石裸露率间呈负相关。

桂西南喀斯特山地主要植被类型凋落物累积量及其持水特性

基于野外实地调查与室内浸水法,对桂西南喀斯特山地5种具有代表性的植被类型(灌丛林、灌木林、乔灌过渡林、蚬木林和仪花林)林下凋落物的蓄积量进行了研究,并对各植被类型的持水特性和拦蓄能力进行对比研究。结果表明:不同植被类型的凋落物蓄积量变幅在2.73～4.59 t.hm-2之间,从大到小排列为:蚬木林>乔灌过渡林>仪花林>灌丛林>灌木林,差异显著(P<0.05)。自然含水率和最大持水率的变幅分别为15.47%～36.36%和128.23%～168.36%,差异极为显著(P<0.01)。蚬木林的自然含水量最大,仪花林则最小;灌丛林的最大持水率最大,仪花林最小。各植被类型凋落物的最大持水量之间差异不显著(F=1.540,P=0.211>0.05),蚬木林最大,仪花林最小。最大拦蓄率和有效拦蓄率变化范围分别在95.13%～147.49%和75.41%～122.77%之间,差异极为显著(P<0.01),灌木林最大,蚬木林最小;最大拦蓄量和有效拦蓄量变幅分别在377.55～520.62 t.hm-2和313.54～430.74 t.hm-2之间,差异不显著(P>0.05),乔灌过渡林最大,蚬木林其次,仪花林最小。凋落物的蓄积量、持水特性和拦蓄能力因植被类型不同而存在差异。

桂西南喀斯特山地蚬木野生种群结构与动态

通过野外调查和数据统计,分析了桂西南喀斯特山地蚬木种群的数量动态过程;利用生存分析理论,编制了静态生命表,绘制了生存曲线并分析了生存函数变化。结果表明:(1)蚬木种群缺少大径级个体,幼苗幼树占较大比例,种群结构总体呈增长型,不同地段种群结构存在差异。(2)蚬木个体树高生长与胸径增长呈显著指数函数关系,胸径和树高分别为33 cm和13 m左右时是其生长过程中较为明显的转折点。(3)蚬木野生种群存活曲线的变化趋势经统计检验为DeeveyⅡ型,种群整体上处于一个动态稳定状态。(4)蚬木种群幼龄阶段的生存率逐渐下降,随后保持平稳;而累积死亡率逐渐上升,随后趋于平缓,说明蚬木幼龄植株受环境筛选作用,死亡率较高,生存率低,而种群后期相对稳定。(5)蚬木野生种群天然更新良好,该地种群濒危的主要原因在于人为干扰破坏。

桂西不同灌丛植物群落物种组成及其多样性

该研究通过野外设定样方、每木检尺的方法,调查了桂西9个市县的10种不同灌丛类型群落,分析了灌丛群落优势种重要值、物种组成、生长指标和物种多样性指数等生物学特征。结果表明：桂西灌丛资源丰富、分布广泛、类型多样,在调查的10个群落类型中,共有灌木树种87种,隶属于47科78属,以大戟科、蔷薇科和马鞭草科的树种较多;草本56种,隶属于31科48属,以禾本科、菊科和蔷薇科为主。灌丛群落主要分为灌木层和草本层,灌木层盖度为30%-70%,灌木的平均高度介于0.75-3.25 m之间,一般不超过5 m;草本层盖度为3%-90%,草本的平均高度在0.4-1.3 m之间,一般在1 m以下。不同灌丛群落的优势种重要值、物种多样性均不同,单优势种群落的优势种重要值普遍较高;而多优势种群落的物种多样性指数较高,即多优势种群落的物种数量多、分布均匀、结构更加复杂和稳定。物种丰富度S、多样性指数H＇、优势度指数D和均匀度指数E之间存在显著的正相关性。综合分析,群落9（白栎＋马桑＋火棘灌丛）和群落10（黄荆＋灰毛浆果楝灌丛）的组成丰富、多样性水平较高。

模拟喀斯特生境土壤干旱胁迫对蚬木苗木的影响

为揭示喀斯特土壤干旱环境下植物的生长及形态适应性,模拟构建了喀斯特"土壤层-岩石层-岩溶水层"水分供应装置,以2年生蚬木(Excentrodendron hsienmu)苗木为试验材料,研究了岩溶水层岩溶水分(有/无水分)和土壤水分2个因素对蚬木幼苗生长及形态发育的影响。结果表明:岩溶水分和土壤水分极显著影响蚬木幼苗生长,苗木净生长量随土壤干旱增强显著下降,岩溶水层有水处理下(W)苗木净生长量显著高于无水处理(N)。两者极显著影响着苗木总生物量及茎、叶生物量,岩溶水分极显著影响根生物量;生物量随干旱胁迫增强显著下降,W处理的显著高于N处理。土壤水分极显著影响着根冠比和根、茎生物量比,岩溶水分显著影响茎生物量比,因素间交互作用显著影响根冠比和根生物量比、极显著影响着茎生物量比。中度和重度干旱下根冠比及根生物量比显著高于对照,茎生物量比随干旱增强显著下降,W处理茎生物量比显著高于N处理。两个因素极显著影响苗木地径、株高、根长等,岩溶水分显著影响叶片数和一级分枝数、土壤水分的影响达极显著水平,因素间交互作用对地径产生显著影响、且极显著影响叶面积。蚬木幼苗生长受土壤水分条件影响较大,土壤干旱胁迫下表现为生长下降、生物量分配和形态发育发生改变等适应策略,岩溶水分对苗木的影响与土壤水分条件密切相关。

林型差异对土壤理化性状及其持水能力的影响

为了探明林型差异对土壤理化特征及其持水能力的影响,采集老虎岭水源涵养林区域4种最典型的林型(马尾松林、马尾松-红锥林、马尾松-红锥-椆木林、红锥-大叶栎林)土壤进行理化特征及其持水能力测定分析。结果表明:土壤毛管孔隙度、持水能力和化学性质在4种林型中存在明显的差异,其中马尾松-红锥林土壤容重最小,总孔隙度和毛管孔隙度最大,最大持水量、毛管持水量、有机质、速效氮和速效磷最多;马尾松-红锥-椆木林非毛管孔隙度最大,全氮、全磷、速效钾和代换性镁最多;红锥-大叶栎林全钾最多;马尾松林土壤容重、非毛管持水量和代换性钙最大,总孔隙度、毛管孔隙度、自然含水率、最大持水量、毛管持水量、全量和速效养分均最低。总体表现,混交林型的土壤理化特征及持蓄能力均优于马尾松纯林,尤以马尾松-红锥林型为最佳。

桂西南喀斯特山地蚬木叶片性状对微地形变化的响应

【目的】探究桂西南石灰岩季节性雨林优势树种蚬木叶片性状随微地形变化而变化的规律,为桂西南喀斯特山地植被恢复和生态重建提供理论依据。【方法】通过地形因子调查、样品采集和性状测定,采用相关分析、Kruskal-Wallis检验和灰色关联度分析等方法,研究蚬木叶片功能性状对微地形变化的响应。【结果】蚬木叶面积、鲜重和干重等性状间呈显著(P<0.05,下同)或极显著(P<0.01,下同)相关;叶干物质含量随着海拔的升高显著下降,叶片厚度随着海拔的升高极显著上升,叶磷浓度随着坡度的增加显著下降。坡位对叶鲜重和叶片厚度产生显著影响,上坡位蚬木的叶鲜重和叶片厚度显著高于下坡位。坡向对叶干重、比叶面积、相对叶绿素含量和叶氮浓度产生显著影响,对叶干物质含量产生极显著影响;位于西坡的蚬木叶干重、叶干物质含量和相对叶绿素含量最高,比叶面积和叶氮浓度最低。灰色关联度分析结果显示,除叶氮浓度外,影响其余叶片性状的首要地形因子均为海拔。【结论】不同地形条件下蚬木叶功能性状的差异,是蚬木适应喀斯特高度异质性微生境的策略。

南宁老虎岭马尾松林间伐前后的火行为

以南宁老虎岭马尾松生态公益林为例，应用BehavePlus5．0分析了间伐前后3块不同样地的火行为。结果表明：间伐处理使地表火面强度降低28％～50％，地表火反应强度降低22％～45％，树冠火火线强度降低48％～59％，大幅降低了地表火向树冠火的转化率；在间伐后干旱夏季的12种情景中，仍然有10种情景的火线强度超过手工工具扑灭范围，1种情景下火线强度超出人类使用所有机械能够控制的极限。

红锥种源苗期生长节律研究

对红锥博白、浦北、东兰3个种源苗高和地径生长率2年生苗木生长节律进行了研究。结果表明:3个种源Logistic方程拟合效果都显著,均呈"S"型生长模式。采用有序样本聚类分析方法将苗木的生长过程划分为4个时期:生长初期、速生前期、速生期、生长后期。方差分析及多重比较结果表明,3个种源苗木生长量存在显著差异,博白种源和浦北种源较好,东兰种源次之。