广西人工林不同类型土壤肥力质量评价及环境驱动因子分析

为明确广西人工林土壤肥力指标环境驱动因子,综合评价土壤肥力水平,本文通过系统收集人工林土壤现状数据,分析主要土壤肥力指标的空间分布规律,并制作全区人工林土壤肥力指数空间分布图。利用典范对应分析方法对土壤肥力指标和环境因子进行分析,获取广西主要土壤类型人工林土壤肥力指标的环境驱动因子。结果显示:全区90%以上人工林的土壤肥力指数处于0.20~0.50,不同土壤类型人工林土壤肥力指数由大到小依次为黄棕壤、黄红壤、黄壤、红壤、石灰岩土、赤红壤、砖红壤。赤红壤人工林土壤碱解氮与有机质和年均气温相关性高,土壤有效磷与有机质和pH相关性高,土壤速效钾与环境因子坡度、海拔、降水量、积温和坡向相关性高。红壤人工林土壤碱解氮与坡度和海拔相关性高,土壤有效磷与积温和降水量相关性高,土壤速效钾与pH相关性高。石灰岩土人工林土壤碱解氮与坡度和有机质相关性高,土壤有效磷与积温和降水量相关性高,土壤速效钾与pH相关性高。综合来看,广西人工林土壤肥力整体偏低,不同土壤类型人工林土壤肥力指标的环境驱动因子各有区别。

不同有机肥对桉树人工林生态和经济效益的影响

为维持桉树(Eucalyptus spp.)人工林长期生产力,设置林下间种山毛豆(Tephrosia candida)(T1)、林下间种田菁(Sesbania cannabina)(T2)、有机肥全替代(T3)和单施化肥(CK)4个模式,综合评价不同模式对桉树人工林的营养物质积累、土壤保育功能和价值及经济效益的影响。结果表明,T1和T2模式能提高人工林营养物质积累量和营养物质积累价值;T1、T2和T3模式土壤固土价值增量分别为18.31、21.80和14.08元/hm^(2),土壤保肥价值增量分别是CK的3.12、2.18和2.22倍,土壤保育功能价值增量分别比CK高出223.99%、130.23%和131.18%,均可有效提升土壤固土、保肥功能和价值。T3和T1模式的利润分别比CK高出2279.15和1425.06元,T3和T1模式经济效益显著。

广西桉树林下植被抚育现状调查与分析

林下植被抚育是桉树人工林经营中的关键环节。采用调查问卷的方式,在广西区直林场开展桉树林下植被抚育现状的调查,对林下草灌保留、除草方式、除草剂使用等情况进行汇总分析。结果显示,各林场通常采取人工和除草剂两种方式相结合进行桉树林下植被抚育;第一年抚育1~3次,第二年至第四年抚育0~1次,采伐前抚育1次;林下植被抚育时草灌保留高度在10~20 cm以下,部分林场林下灌木保留10%~30%;抚育成本675~1275元/hm^(2);使用的除草剂主要是草甘膦、草舒、草乙疏等,均含有草甘膦成分,施用量为7.5~18.75 kg/hm^(2)。采取多样化的桉树林下植被抚育方式,以平衡桉树生长和林下植被多样性的关系,促进桉树人工林可持续经营。

抚育措施对桉树人工林林下植被多样性和养分现存量的影响

通过调查除草剂(T1)、人工带状去除(T2)和人工全去除(T3)三种措施下桉树人工林林下植被多样性、生物量和养分含量等指标,探讨林下植被多样性和养分现存量对抚育措施的响应,为桉树人工林林下植被的科学管理提供技术指导。结果表明:桉树人工林林下植被Margalef丰富度指数(M)、Simpson优势度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H)和Pielou均匀度指数(Jsw)的变化范围分别为1.67~4.67、0.46~0.53、0.69~1.03和0.77~0.94;T2的M、D、H指数最高;林下植被生物量的变化范围为241.74~1046.02 kg·hm^(-2),以T2最大;不同抚育措施对林下植被N、Ca、Zn、Fe、Mn产生显著影响,而对其他元素无显著影响;林下植被养分现存量的变化范围为79.2~509.80 kg·hm^(-2),其变化规律与生物量相似,以T2最大;林下植被养分现存量仅与生物量呈显著正相关(0.740),林下植被生物量与多样性指数H呈显著相关(0.564),林下植被多样性主要通过影响生物量间接影响林下植被养分现存量。结合研究结果,维持桉树人工林林下植被多样性的措施以人工带状抚育为佳。

不同萌芽代次桉树根际和非根际土壤养分的变化特征

萌芽更新是除植苗更新外桉树人工林再造林的最主要方式,且省时省力、成本低、短期内可取得较高的经济收益。探讨萌芽更新对桉树根际和非根际土壤养分的影响,可以为桉树人工林土壤健康和可持续经营提供理论依据和技术支持。采用时空代换的方法,以桉树新造林、一代萌芽更新林和二代萌芽更新林根际和非根际土壤为研究对象,探究不同萌芽代次桉树根际和非根际土壤的养分变化特征。结果表明,根际和非根际土壤pH随萌芽代次增加而下降,但不同萌芽代次间根际土壤pH差异不显著(P>0.05),非根际土壤pH差异显著(P=0.015)。土壤有机质随着萌芽代次的增加呈现先下降后上升的趋势,新造林根际和非根际均显著高于一代萌芽林(P=0.001和P=0.026)。随着萌芽代次的增加,根际和非根际土壤中氮元素大体上呈增加的趋势,但不同代次间差异不显著(P>0.05)。不同萌芽代次的根际和非根际土壤磷元素大体上呈先下降后上升的趋势,一代萌芽林根际和非根际土壤磷元素含量均最低,且与新造林之间差异显著(P=0.025,0.015和P=0.037,0.010)。不同萌芽代次之间钾元素含量的变化趋势与磷元素完全相反。不同萌芽代次桉树根际和非根际土壤养分的主成分分析结果表明,根际土壤前两个主成分的累积贡献率达到86.92%,在主成分1方向,萌芽代次对桉树人工林根际土壤养分的影响主要体现在有机质、磷和钾养分含量等指标;非根际土前两个主成分的累积贡献率达到72.77%,在主成分1方向,萌芽代次对桉树人工林非根际土壤养分的影响主要体现在磷和钾养分含量等指标。综上,土壤有机质和磷、钾元素在评价萌芽更新桉树人工林综合地力中占首要地位,提高多代萌芽更新桉树人工林土壤有机质和磷、钾养分含量对保持桉树人工林土壤健康和可持续经营具有积极的意义。

广西猫儿山水青冈林土壤剖面有机碳垂直分布特征及影响因素

通过分层采集水青冈林0～100 cm土壤剖面样品,测定不同土层有机碳含量,分析其垂直分布特征,并通过相关分析探讨土壤容重、总孔隙度、机械组成等物理性质及土壤pH值、速效养分等化学性质对土壤有机碳的影响。结果表明:水青冈林地不同土层土壤有机碳含量和有机碳密度变化范围分别为28.66～76.75 g/kg和5.52～10.77 kg/m2,且均表现出随土层深度的增加大致呈逐渐降低的变化趋势,其中0～20 cm土层有机碳总含量和有机碳密度最大,分别占据整个土壤剖面的33.82%和27.94%,具有明显的表聚性;水青冈林地土壤容重和总孔隙度的变化范围分别为0.71～1.05 g/cm3和54.58%～73.16%,0～20 cm土层其值与其他土层差异显著;水青冈林地各级粒径土壤颗粒含量从大到小的排列顺序为砂粒(53.51%)>粉粒(29.93%)>粘粒(16.56%),土壤质地为砂质壤土;水青冈林地不同土层土壤p H值的平均值为4.16,且土层之间变幅很小;速效氮、速效磷和速效钾养分平均含量分别为309.48 mg/kg、1.61 mg/kg和40.81 mg/kg,其随土层深度的变化趋势与土壤有机碳含量和有机碳密度相似;相关分析结果表明,土壤有机碳含量和有机碳密度均与p H值、粘粒(<0.002 mm)呈显著负相关,与土壤总孔隙度、速效氮、速效磷和速效钾呈显著正相关;pH值、粘粒含量、总孔隙度、速效氮、速效磷、速效钾与有机碳关系密切,可以用于预测土壤有机碳的变化。

广西红壤区林木根际溶磷菌的筛选与鉴定

南方速生丰产林多为人工纯林,生态系统薄弱,林地产出多,施用大量的化肥,造成林地生态环境恶化,速效磷已成为南方红壤区林木生长的主要限制因子之一,为了减少化肥的施用量,提高南方林木对土壤磷素的利用率,开发林木微生物肥料,利用以磷酸钙为磷源的难溶性无机盐培养基从南方不同红壤区林木根际土壤中筛选分离得到42株溶磷菌,获得其中6株高效菌株探讨其溶磷机理,并用测序技术进行菌株鉴定。结果表明:所筛选得到的6株D/d值大于1.2的菌株在液体发酵条件下均有明显的溶磷能力, L205菌株溶磷量最大达到203.04mg·L^-1。各菌株在发酵过程中pH值不断降低,从6.50~6.78降低到3.13~4.12,与其溶磷量具有一定的相关性。通过16S rDNA序列测序确定L205的系统发育地位,发现该菌株为巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium。L205菌株具有很好的溶无机磷效果,在南方林业生产实践中具有较好的应用潜力,同时也为南方速生丰产林的减肥增效扩宽了思路。

基于森林气候与土壤类型的广西人工林土壤分区及其肥力演变

为给广西人工林土壤管理和施肥策略制定提供理论依据,保证林业产业高效和可持续发展,基于土壤类型、广西森林气候分区及土壤养分特征等林地土壤环境数据,对广西人工林土壤进行分区及区域化肥力评价。首次将广西人工林地分为7个区,分别为北热带季雨林赤红壤西区、北热带季雨林赤红壤东区、南亚热带常绿阔叶林赤红壤区、半湿润南亚热带常绿阔叶林红壤区、中亚热带常绿阔叶林红壤西区、中亚热带常绿阔叶林红壤东区和南亚热带常绿阔叶林石灰(岩)土区。区域化肥力评价结果显示,各区域土壤pH均值比历史均值均有不同程度下降,其中红壤东区下降幅度最大(17.14%);各区土壤有机质含量均值均比历史均值高,其中南亚热带赤红壤区上升幅度最大(59.63%);各分区土壤碱解氮和有效磷含量均值均比历史均值高,其中南亚热带赤红壤区碱解氮含量上升幅度最大(103.89%),半湿润红壤区和赤红壤西区有效磷含量上升幅度较大,分别为160.29%和155.41%;大部分区域土壤速效钾含量均值比历史均值高,高纬度两个分区(红壤东区和红壤西区)上升幅度较大,分别为106.89%和121.68%。

不同土壤培肥处理对桂南桉树产量及土壤肥力的影响

为解决桂南地区桉树高代次纯林投入产出比逐年提高及土壤酸化严重、有机质含量和土壤肥力下降等问题,采用林下套种山毛豆(Tephrosia candida)和田菁(Sesbania cannabina)(T1和T2)、剩余物还林(T3)、施用有机肥(T4)、测土配方施肥(T5)和常规施肥(CK)6种不同处理,研究不同处理下桉树人工林产量和土壤肥力的变化,综合评价各处理对桉树人工林的影响。结果表明,T1~T5处理下,除T5处理的平均树高增量外,桉树的平均胸径、树高和蓄积增量较CK处理均有一定程度的提升。T1处理的桉树平均蓄积增量最大,其次为T5处理。T1、T2、T3和T5处理均能提高人工林土壤有机质含量和土壤肥力,T4处理对土壤有机质含量和肥力的短期促进效应不显著。在实际生产过程中,林下套种绿肥和剩余物还林处理在可操作性和适用性上欠佳,施用有机肥和测土配方施肥处理是广西桉树人工林林地生产力提升和土壤提质增效的较好选择。

猫儿山不同海拔森林群落草本植物高度的影响因素

高度是草本植物生长状况与环境适应性的重要指标。基于猫儿山不同海拔森林群落草本植物调查数据,分析林下草本植物物种组成和平均高度特征;采用多元线性逐步回归法,研究草本植物高度与环境因子的关系。研究发现,低海拔(1100 m)常绿阔叶林草本层优势植物有狗脊(Woodwardia japonica)、里白(Diplopterygium glaucum)等,来自乌毛蕨科、里白科等;中海拔(1500 m)常绿落叶阔叶混交林草本层植物主要有宽叶薹草(Carex siderosticta)、瘤足蕨(Plagiogyria adnata)、狗脊等,来自莎草科、瘤足蕨科、乌毛蕨科等;高海拔(1900 m)常绿针阔叶混交林草本层植物主要有匙叶草(Latouchea fokiensis)、间型沿阶草(Ophiopogon intermedius)等,来自龙胆科、百合科等。随海拔升高,森林群落草本植物高度不断降低。草本植物高度在常绿阔叶林(1100 m)和常绿落叶阔叶混交林(1500 m)之间差异不显著,两者与常绿针阔叶混交林(1900 m)差异显著。不同海拔森林群落草本植物高度与空气温度呈极显著正相关(P<0.01),且空气温度对草本高度有较高的解释率(Radj2=0.748)。综上,空气温度是影响不同海拔梯度森林群落草本植物高度的主要驱动力。

广西猫儿山水青冈天然林凋落物的持水特性

采用野外调查和室内浸泡法对猫儿山水青冈(Fagus longipetiolata)天然林不同分解层凋落物的储量、持水量、持水率和吸水速率进行研究。结果表明,未分解层、半分解层和全分解层的干凋落物储量分别为1.02、1.07、2.28 t/hm2。不同分解层凋落物的持水量和吸水速率在整个浸泡试验过程中均表现为全分解层>半分解层>未分解层;持水率表现为半分解层>未分解层>全分解层。方程拟合结果表明,不同分解层的凋落物持水量、持水率与浸泡时间呈对数关系;凋落物吸水速率与浸泡时间呈幂指数关系。

南亚热带多代连栽桉树人工林根际土壤FTIR特征分析

连栽障碍是制约中国南方地区桉树Eucalyptus(桉属植物)人工林发展的重要因素之一,由此带来的生态环境问题也让桉树人工林经营备受争议。根际土壤是植物与环境交互最为频繁的区域,正确评估多代连栽对该区域土壤有机环境特征及演变趋势的影响,对于解决桉树人工林连栽问题具有重要意义。以南亚热带新造林(T0)、萌芽1(T1)、萌芽2(T2)、萌芽3(T3)代尾叶桉(Eucalyptus urophylla)人工林根际土壤为研究对象,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征各代次桉树人工林根际土壤有机组分结构及含量特征,同时对有机官能团进行半定量分析,探讨多代连栽对土壤有机环境演变趋势的影响。结果表明:不同代次桉树人工林根际土壤有机组分大致相同,酯、芳香族以及酚醇类物质占比较大,醛、多糖类物质及碳酸根离子占比较小。但不同代次桉树人工林根际土壤有机组分含量具有显著差异(P<0.05),其中高代次(T2、T3)林分土壤的红外吸收谱图2929、3423、3620 cm^(−1)处,峰面积积分显著高于T0、T1处理(P<0.05),这主要是由于酚、醇类以及脂肪烃类物质的含量差异而引起的。主成分分析结果2轴(PC1、PC2)共解释了77.59%的方差,表明上述官能团能反映土壤有机官能团分布特征。T3处理中,主效官能团为2929、3423、1631、3620、469 cm^(−1),官能团分布相对T0、T1、T3处理更集中。综上,多代连栽促进了土壤中酚、醇类物质及脂肪烃类物质的增加,同时高代次桉树人工林土壤有机组分主效官能团逐渐由饱和态向不饱和态(C=C、C=O)演变,有机官能团结构趋于单一。该结果可为进一步阐明根际土壤有机组分结构演变对微生物群落结构的影响以及与植物根系交互作用提供前期理论基础。

基于灰色关联分析的马尾松采脂林土壤肥力评价

2017—2018年,对广西不同区域、不同林龄的马尾松采脂林土壤的主要肥力指标进行测定,并采用灰色关联分析方法对其土壤肥力进行综合评价。结果表明:6个马尾松采脂林样地的根际土和非根际土均呈酸性至强酸性,有机质、全N、碱解N含量处于中等水平,土壤全P、有效P、全K和速效K含量均处于极贫乏水平;土壤中量元素:交换性Ca、交换性Mg含量大部分处于极低水平;土壤微量元素:有效Cu和有效Zn含量处于中等水平,有效Fe含量处于极丰富水平,有效B和有效Mn含量大部分处于极贫乏水平。各马尾松采脂林根际土和非限际土的土壤肥力综合指标值关联度主要分布在0.379~0.647,其中乐里林场15年生的马尾松采脂林土壤综合肥力最高,派阳山林场13年生的马尾松采脂林土壤综合肥力最低。不同区域、不同林龄马尾松采脂林的土壤综合肥力普遍较低。

施用新型肥料对幼龄期马尾松人工林生长的影响

为科学评价新型肥料对幼龄期马尾松人工林生长的影响,本研究以广西国有派阳山林场鸿鸪分场造林点的幼龄期马尾松人工林为研究对象,采用随机区组试验设计,设置袋控缓释肥、生物质炭基肥、非袋控肥和不施肥4种处理方式,跟踪测定林木生长状况。结果表明:对于广西国有派阳山林场鸿鸪分场的幼龄期马尾松人工林而言,施用新型肥料的效果均优于非袋控肥。与非袋控肥相比,施肥19个月后,施用0.5 kg袋控缓释肥和0.5 kg生物质炭基肥处理平均立木蓄积增长率分别提高了2.67%和16.36%。因此,施用新型肥料对幼龄期马尾松人工林的生长有明显促进作用。

Primary Investigation of Diseases and Pests on Oil Camellia (Camellia oleifera Abel) in Guangxi Province of China and Suggestions for Prevention and Control

The occurrence condition of pests and diseases in major production areas of oil camellia（Camellia oleifera Abel）in Guangxi Province of China was preliminarily investigated from 2010 to 2012.The investigation results showed that there were seven species of major pests on oil camellia in Guangxi Province,including six species of leaf pests,one species of branch pest and one species of fruit pest;there were seven species of major diseases on oil camellia.It was the first report that Mytilaspis camelliae（Hoke）and Empoasca pivisuga Matumura could damage C.oleifera.The occurrence status of pests and diseases on oil camellia in Guangxi Province was summarized,and suggestions for prevention and control against pests and diseases were also put forward.

猫儿山常绿阔叶林土壤微生物群落功能多样性的季节动态

为研究不同季节猫儿山常绿阔叶林土壤微生物群落功能多样性的变化规律,采用Biolog-Eco平板的方法对其碳代谢功能多样性进行了分析测定。结果表明:随着培养时间的增加,土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)也逐渐增大。不同季节土壤微生物的AWCD排序为:夏季>秋季>春季>冬季。不同季节6类碳源的利用强度排序与AWCD一致,氨基酸类、酯类和胺类碳源有较高的利用强度。不同季节土壤微生物群落碳源利用多样性指数分析结果表明不同季节间的Shannon指数差异显著,夏季与其他3个季节之间的差异显著(p<0.05);秋季土壤微生物Simpson优势度指数最高,夏季最低。主成分分析(PCA)结果表明,季节变化对土壤微生物群落碳源代谢有显著影响,氨基酸类、醇类和羧酸类是不同季节土壤微生物群落代谢特征起分异作用的主要碳源。相关性分析结果表明,土壤有机质、全磷、全钾和速效磷含量等土壤理化性质与微生物群落功能多样性指数之间密切相关,其可能是造成不同季节常绿阔叶林土壤微生物群落功能多样性差异的主要原因。

猫儿山自然保护区沿海拔分布植被带土壤硝化-反硝化和呼吸作用分析

【目的】揭示环境因子对猫儿山自然保护区不同海拔植被带土壤呼吸和硝化-反硝化作用的影响。【方法】以广西猫儿山自然保护区不同植被带为研究对象,应用气压过程分离系统BaPS(barometric process separation system)研究了不同海拔植被带的土壤呼吸速率(SRR,soil respiration rate)、总硝化速率(GNR,gross nitrification rate)、反硝化速率(DR,denitrification rate),及其对土壤温度等环境因子的响应规律。【结果】在自然土壤温度下,土壤呼吸速率杉木人工林(Chinese fir plantation,CFP)>常绿、落叶阔叶混交林(evergreen and deciduous broad-leaved forest,EDBF)>毛竹人工林(bamboo plantation,BP)>山顶灌丛(mountaintop shrub,MS)>南方铁杉林(southern hemlock forest,SHF)>水青冈天然林(beech natural forest,BNF),CFP最高为361.6μg/(kg·h);总硝化速率SHF最高为275.3μg/(kg·h),BP最低为58.3μg/(kg·h);反硝化速率为BP>CFP>EDBF>BNF>SHF>MS,BP最高为172.2μg/(kg·h)。土壤温度在5~20℃变化时,6种植被带的土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率均随着温度的上升而增加。相关性分析表明,海拔、土壤温度、含水量、pH、有机质、全氮、全钾、速效氮磷钾是影响土壤硝化-反硝化和呼吸作用的重要因子。【结论】低海拔人工林在自然温度下具有比高海拔天然林更高的土壤呼吸速率和反硝化速率,但是高海拔植被带土壤硝化-反硝化和呼吸作用对温度变化具有更高的敏感性,在气候变暖过程中,高海拔植被带土壤可能会释放更多的温室气体增量。

广西红壤土壤微生物溶磷基因的克隆与表达

本研究对广西红壤土壤微生物溶磷基因进行克隆,并在大肠杆菌中诱导表达。从广西红壤中提取宏基因组DNA,克隆了GabY基因,构建大肠杆菌原核表达载体p ETDuet-1,转化大肠杆菌DH5α得到重组工程菌。通过酶切验证重组体。重组体在诱导条件下24 h对难溶矿物质磷Ca_3(PO_4)_2的溶磷量为(40.73±1.32)μg/mL,而对照组仅为(5.11±0.08)μg/mL。重组体和对照随着诱导时间的增加,培养基pH值均有下降趋势,但重组体培养基pH值变化显著大于对照组,产酸能力显著优于对照组。证明成功克隆得到土壤微生物溶磷基因,并在大肠杆菌中得到表达。