我国西南山地喀斯特植被的根系生物量初探

在贵州茂兰喀斯特森林国家自然保护区内,选取2种立地条件上(岩石和土壤分别占优势)的5个植被恢复阶段(草本群落、灌草群落、灌木群落、次顶极常绿落叶阔叶林和顶极常绿落叶阔叶林)共10个样地,利用平均标准木机械布点法对根系进行采集,分析了其生物量总量、不同根系径级的分配格局和地下空间的分布规律。结果表明:1)喀斯特植物群落的正向植被恢复进程极显著地增加了地下生物量(p<0.001),从草本群落的2.63Mg·hm–2增加到顶极森林群落的58.15Mg·hm-2;同一恢复阶段的石生和土壤立地上根系生物量的差异不显著(p>0.05),在顶极和次顶极常绿落叶阔叶林阶段,石生立地的根系生物量高于土壤立地,而灌木、灌草和草本群落阶段则相反。2)同一恢复阶段的石生立地的粗根生物量均高于土壤立地,但差异不显著(p>0.05),而细根和小根生物量则从石生到土壤立地显著增加(p<0.05);随着喀斯特植被的恢复,石生和土壤立地上粗根占总根系生物量的比例均逐渐增加。3)石生立地根系的分布以水平扩散和穿梭为主,无垂直层次分布;而土壤立地各恢复阶段的根系生物量主要集中在地面到地下10cm的垂直空间内;在不同的土层深度,粗根占所有根径级生物量的80%,且随土层加深,其比例降低。该研究不仅填补了喀斯特植被根系生物量观测的空白,为估算我国西南喀斯特地区植被的总生物量和生产力提供了本底数据,也为进一步研究喀斯特森林稳定性维持机制和喀斯特石漠化防治与植被适应性修复奠定了基础。

黔中喀斯特植被恢复演替过程中土壤理化性质研究

黔中喀斯特地区石漠化后,植被恢复自然演替过程可分为草丛阶段、草灌阶段、藤刺灌丛阶段、次生乔林阶段和顶级群落阶段。以空间代替时间的方法研究各演替阶段土壤理化性质。结果表明:在黔中喀斯特植被恢复自然演替过程中,土壤容重逐渐降低,空隙度上升;土壤由弱碱性向弱酸性演替;土壤中速效养分、有机质、全氮和全磷含量均随演替进行而不断上升,速效氮、速效钾、全氮、全磷含量在次生乔林阶段达到最大;而全钾含量则随演替进行而不断下降。

黔中喀斯特植被自然演替过程中物种组成及多样性研究--以贵州省普定县为例

根据植物群落的特征,将黔中喀斯特地区石漠化后植被自然演替过程分成草丛阶段、草灌阶段、藤刺灌丛阶段、次生乔林阶段和常绿阔叶林阶段,应用物种丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数分别研究各演替阶段草本层、灌木层、乔木层和群落总体的物种多样性。结果表明:在植被演替过程中,物种多样性从草丛阶段开始增加,草本层到藤刺灌丛阶段达到峰值,随后下降;灌木层、乔木层和群落总体则增长到次生乔林阶段达到峰值。草丛阶段和草灌阶段物种多样性为草本层>灌木层;藤刺灌丛阶段乔木层物种多样性最低,草本层与灌木层物种多样性大小对比因测度方法不同而有差异;次生乔林阶段和常绿阔叶林阶段物种多样性为灌木层>草本层>乔木层。黔中喀斯特地区石漠化后在人为干扰较小的情况下,植物群落由草本植物占优势逐渐向灌木和乔木树种占优势转移,并最终形成喀斯特森林。

滇东喀斯特植被恢复演替过程中物种多样性研究

将滇东喀斯特石漠化地区植被自然恢复演替过程分成草丛阶段、草灌阶段、灌木林阶段、次生乔林阶段、滇石栎和高山栎林阶段、麻栎和高山栎林阶段、高山栎林阶段.以空间代替时间选取典型样地,分析了各演替阶段群落的物种组成;应用物种丰富度、Simpson指数、Shannon指数和均匀度指数分别研究各演替阶段草本层、灌木层、乔木层和群落总体的物种多样性.结果表明:滇东喀斯特地区植被恢复演替过程中,草本层和灌木层物种多样性表现为波浪式前进趋势;乔木层的多样性先上升到滇石栎和高山栎林阶段达到最大,然后下降并逐渐趋于稳定;群落总体的多样性也表现为先上升后下降的变化趋势.除滇石栎和高山栎林阶段灌木层的多样性大于草本层外,其余各阶段均为草本层多样性大于灌木层并大于乔木层,乔木层多样性最低.云南松作为乔、灌层的先锋种,作用突出;壳斗科植物则为乔木层的建群种.

桂西喀斯特植被恢复演替过程中物种多样性变化

桂西喀斯特地区石漠化后,植被自然恢复演替过程可分成草丛阶段、草灌阶段、藤刺灌丛阶段、次生乔林阶段和顶级群落阶段.以空间代替时间选取典型样地,分析了各阶段群落的物种组成,应用物种丰富度、Simpson指数、Shannon指数和Pielou均匀度指数分别研究各演替阶段草本层、灌木层、乔木层和群落总体的物种多样性.结果表明:在植被演替过程中,除草本层外,各生活型物种丰富度从草丛阶段开始增加,到次生乔林阶段达到峰值.草本层物种丰富度和Shannon指数略有波动,Simpson指数和均匀度都逐渐下降,到顶级群落阶段达到最低;灌木层、乔木层和群落总体各测度指数均表现为先增加后下降的趋势,但各测度指数达到峰值的阶段不同.草丛阶段物种多样性为草本层大于灌木层;进入草灌阶段以后,灌木层多样性上升并逐渐超过草本层;当乔木出现后,乔木层多样性最低.

退化喀斯特植被恢复过程中土壤生态肥力质量评价——以贵州花江喀斯特峡谷地区为例

应用多元统计分析方法,建立能够揭示退化喀斯特植被恢复对土壤微生态影响效果的生物学指标评价体系。研究结果表明:细菌、真菌、放线菌、微生物总数等微生物活性指标在评价土壤生物学肥力质量时具有十分重要的作用;氨化细菌数量、微生物熵、代谢熵等微生物活性指标在土壤生物学肥力评价中也具有一定的作用,但对土壤肥力质量评价的影响较小。利用土壤综合肥力指标值综合评价结果表明,不同退化喀斯特植被恢复阶段土壤生物学肥力具有明显的垂直变化特征,均表现A层>B层的特点,这说明各恢复阶段的土壤生物学肥力具有随土壤层次加深而下降的变化趋势。同时,从裸地阶段→草本群落阶段→灌木群落阶段→乔木群落阶段,由于土壤物质循环逐渐加快,微生物活性逐渐增强,土壤生物学肥力逐步提高。

退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量及群落功能多样性的影响

采集不同恢复阶段的土壤样品,采用微生物培养法研究了退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量、群落功能多样性的影响。研究结果表明随着退化喀斯特植被的恢复,土壤微生物数量增加,表现为乔木群落阶段>灌木群落阶段>草本群落阶段>裸地阶段。土壤微生物群落代谢功能分析表明:植被恢复往往导致较高的平均颜色变化率、物种丰富度和功能多样性。乔木群落阶段的平均诱导底物利用率最高,明显地与其他3个恢复阶段不同。总之,植被恢复使得土壤微生物数量增加,碳源平均利用率增强。因此,创造了更好的土壤条件更有利于退化喀斯特植被的恢复。

中国喀斯特植被分类系统

我国喀斯特地貌分布广泛,是全球喀斯特集中分布区面积最大且岩溶发育最强烈的典型区域。喀斯特植被物种组成独特,生物多样性丰富,群落结构复杂,植被类型极其丰富。该文对已发表的喀斯特植被类型和近期的调查资料进行系统整理,依据《中国植被志》的分类原则,在群系尺度上编制了中国喀斯特植被分类系统,包括3个植被型组、13个植被型和554个群系。探讨了喀斯特植被的分类系统与原有分类系统的衔接,并依据相关资料,对喀斯特生境专性群系进行了识别和判定,以期为喀斯特区域的石漠化治理、植被修复提供科学参考。

退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物生物量碳的变化

土壤微生物生物量是表征退化喀斯特植被恢复过程中土壤质量的重要特征之一。笔者以贵州花江喀斯特高原生态综合治理示范区内土壤为研究对象,分析了退化喀斯特植被恢复过程中不同生境、不同层次、根际和非根际土壤微生物生物量碳的变化特征。结果表明:退化喀斯特植被恢复过程中土壤中的微生物生物量碳存在较大差异。随着退化喀斯特植被的恢复,土壤微生物生物量碳明显上升,从大到小表现为乔木群落阶段、灌木群落阶段、草本群落阶段、裸地阶段,反映出土壤质量在逐渐恢复;土壤微生物生物量碳的变化特征在不同生境间从大到小主要表现为裸地和草本群落阶段为石沟、土面、石槽,灌木群落阶段和乔林阶段为石槽、土面、石沟;土壤剖面上均呈明显的垂直分布特征,即随土层深度的增加,呈递减趋势,根际和根外变化明显,表现为根际高于非根际。

滇东喀斯特植被恢复演替过程中土壤理化性质分析

滇东喀斯特地区石漠化后,植被自然恢复演替过程可分为草丛阶段、草灌阶段、灌木林阶段、次生乔木林阶段、滇石栎和高山栎林阶段、麻栎和高山栎林阶段、高山栎林阶段。以"空间代替时间"的方法研究各演替阶段土壤理化性质。结果表明,在滇东喀斯特植被自然恢复演替过程中,土壤容重从草灌阶段开始降低,到麻栎和高山栎林阶段降到最低,在高山栎林阶段有所回升,而空隙度的变化则正好相反;在整个演替过程中,土壤均为弱酸性;土壤中有机质和速效养分含量均从草灌阶段开始增加,到高山栎林阶段达到最大;全氮含量从草灌阶段开始增加,到高山栎林阶段达到最大;全磷含量分阶段增加,两个峰值分别出现在滇石栎和高山栎林阶段、高山栎林阶段;全钾含量随演替进行上升到滇石栎和高山栎林阶段达到最大后逐渐下降。

退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物活性研究--以贵州花江地区为例

退化喀斯特植被的恢复机理一直是近年来土壤学和生态学研究的热点。通过分析退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物数量、土壤生化作用强度、土壤微生物生物量,研究了贵州花江喀斯特高原生态综合治理示范区内土壤微生物活性的变化。结果表明:退化喀斯特植被恢复过程中土壤的微生物活性存在较大差异。随着退化喀斯特植被的恢复,土壤细菌、真菌、放线菌三大微生物数量及微生物总数明显上升,表现为乔木群落阶段>灌木群落阶段>草本群落阶段>裸地阶段,且细菌较真菌和放线菌相比占绝对优势,其在微生物总数中分别占95.95%,93.49%,92.32%和92.48%;各主要生理类群的数量呈上升趋势,且氨化细菌>固氮菌>纤维素分解菌>硝化细菌,土壤生化作用强度增强;土壤微生物生物量碳明显增加,微生物生物量碳与土壤有机碳(P<0.01)呈显著正相关关系。土壤微生物是表征退化喀斯特植被恢复过程中土壤质量的重要特征之一,反映出随着退化喀斯特植被的恢复土壤质量也在逐渐恢复。

桂西南退化喀斯特植被自然恢复研究

采用“空间代替时间“方法结合”相似系统原理“建立退化群落自然恢复演替系列,对桂西南退化喀斯特植被自然恢复过程中群落高度、生物量等结构功能指标的恢复度和恢复速度进行了分析。结果表明：桂西南退化喀斯特植被群落自然恢复在群落演替初期阶段速度很慢,每提高0.1恢复度需要约10.7 a时间;到演替中期出现恢复加速期,每提高0.1恢复度需要2.6～3.5 a;到演替后期恢复速度又下降,每提高0.1恢复度需要3.5～5.3 a。退化群落从草本群落阶段达到群落结构、功能的基本恢复需要30～40 a,但要达到群落结构、功能的完全恢复则需要近100 a。

贵州花江退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物群落AWCD的变化

采用BIOLOG-ECO测试法研究了退化喀斯特植被恢复过程中根际和非根际、不同层次及不同生境土壤微生物群落的每孔颜色平均变化率(AWCD)的变化。结果表明,土壤微生物群落AWCD根际和根外变化明显,4个恢复阶段AWCD表现出R>S的特点;在土壤剖面上,AWCD具有垂直的变化规律,4个恢复阶段A层土壤微生物群落AWCD表现出A>B层的特点。植被恢复过程中不同生境、不同层次、根际及非根际的土壤微生物群落AWCD均随培养时间的延长而增大,土壤微生物利用单一碳源底物的能力表现出"弱—强—弱"的变化趋势,在培养时间48～144 h时利用能力最强,且总体表现为石沟生境利用能力最强;同时,植被恢复过程中AWCD变化均表现为乔木群落阶段>灌木群落阶段>草本群落阶段>裸地阶段。

桂西南喀斯特植被群落特征研究

采用“空间代替时间”方法建立退化群落自然恢复演替系列，以“最优分割法”划分群落演替阶段，对广西西南部喀斯特植被群落特征进行了研究。研究表明森林群落在群落结构上分为乔木层、灌木层和草本层3个层次，乔木层树木高度多在20m以下，胸径在12cm以下个体可达89．85％；灌木层个体高度一般不超过2m，以乔木层幼苗幼树居多；草本层高度在0．5m以下。草本、灌木群落所处生境比较恶劣，多为耐早耐瘠薄单优群落，物种组成单一，群落高度3m以下。群落生物多样性总体呈上升趋势，而均匀度呈下降趋势。Simpson指数在演替初期为0．76左右；演替中期上升为0．81—0．94；而演替后期下降为0．73～0．94。Shannon—Wiener指数由演替初期的1．59上升到演替中期的2．01--3．47，到演替后期下降为1．31～2．67。群落均匀度指数J。在演替初期为0．029—0．095；到演替中期下降为0．016～0．059；在演替后期群落均匀度上升到0．06以上。研究区域植被群落特征与经典演替理论群落特征变化有所不同，但与生态系统在适度干扰下多样性较高的适度干扰理论相一致，说明桂西南喀斯特生态系统经常受到外界干扰。

荔波退化喀斯特植被自然恢复评价

以46个典型样地调查资料为依据,选择与喀斯特植被恢复紧密相关的7个因子构成评价指标,用层次分析法计算各指标的权重值,对植被自然恢复程度进行评价。结果表明:(1)7个因子中群落高度和生物量对植被恢复的影响最大;(2)随着植被恢复由低级阶段向高级阶段发展,恢复程度逐渐增大,至顶极乔林阶段恢复到模式群落的94.12%,这说明群落的结构和功能基本得到了恢复。

黔中喀斯特植被不同演替阶段群落物种组成及多样性

采用空间序列替代时间序列的方法,对贵州省黔中地区共23块样地进行常规群落学调查,分析了黔中喀斯特退化森林植被不同演替阶段的物种组成及多样性变化。结果表明:在草本阶段,占优势的物种是芒、地瓜藤、密毛蕨等先锋物种,灌木阶段主要物种有圆果化香、野扇花、异叶鼠李等,而乔木层主要的树种有猴樟、云南鼠刺、椤木石楠等。黔中喀斯特植被恢复趋势是向组成物种增多,多样性指数上升而生态优势度降低的方向发展,与同是喀斯特地貌的茂兰喀斯特森林植被相比,不同之处是群落的均匀度指数没有随着群落演替而增加,而是呈减小的趋势,这与黔中地区的乔灌过渡阶段、乔林阶段优势种的优势地位突出有关。

贵州喀斯特植被主要营养元素含量分析

对贵州喀斯特地貌上的３０个植物进行营养成分研究，以Ｃａ、Ｍｇ营养为依据，采用聚类分析方法，进行定量分类，结果表明：嗜钙型Ｃａ＋Ｍｇ在４．０％以上；喜钙型Ｃａ＋Ｍｇ在３．０％～４．０％之间；随遇型Ｃａ＋Ｍｇ１．４％～２．５％；厌钙型Ｃａ十Ｗｇ１．３％以下。同时探讨了喀斯特地区植被人工恢复及演替的自身营养依据。

论亚热带喀斯特植被的顶极群落——以贵州喀斯特植被为例

本文以贵州咯斯特植被为例,论述了喀斯特植被的生境特征、喀斯特植被演替的基本模式及喀斯特植被的顶极群落等有关问题,指出亚热带喀斯特植被演替顶极是一种典型的地形一土壤演替顶极,顶极群落的属性取决于喀斯特生境中的地形及土壤条件,如坡度,坡位、坡向、土层厚度和土壤湿润程度等等,其中限制因子是水分条件,在不同生境条件下,其演替顶极表现出一定差异,从而形成不同的顶极群落。

社区发展在喀斯特植被保护中的应用——以茂兰国家级自然保护区为例

喀斯特地区由于成土缓慢、土壤稀少、水分流失快等原因,使植物生境严酷,植被生产力低,农业经济发展受影响,社区处于贫困状态。由于人为活动的影响,使喀斯特植被受到破坏,生态环境更加恶化,社区更加贫困,陷于恶性生态怪圈中。建立自然保护区是很好的保护喀斯特植被的办法,但当地社区主要依赖于森林提供生活必需品,保护区的建立对当地社区利用森林资源产生了一定的影响,保护与利用这一矛盾一直难以协调。茂兰保护区通过多年的摸索,采取引入参与式理念,设置社区发展项目、帮助社区提高生产技能、发展替代性能源、社区参与生态旅游接待、改善社区福利和教育、挖掘社区传统文化、建立环境教育中心等方式逐步实现自然保护社区共管,总结出参与式管理是保护区管理最有效、最便捷、最能持续发展的道路。

退化喀斯特植被不同恢复阶段生境特征研究——以花江地区小生境类型为例

生境是植物生长发育的基础。本文采用"空间代替时间"的方法研究了退化喀斯特不同植被恢复阶段的小生境状况。研究区共存在石面、土面、石槽、石沟、石缝、石洞等6种小生境类型,呈随机和集群两种分布格局,以随机分布为主。6种小生境进一步可分为土面—石面型、石面—土面型、石面型3种组合形式,以土面—石面型小生境类型组合为主的样地裸地(退耕地)阶段占优势,石面—土面型小生境类型组合为主的样地上分布有演替系列的各个阶段,石面型小生境类型组合为主的样地以裸地(石漠化)阶段占为主,不同恢复阶段在小生境组合上的分布与自然历史条件和人为干扰有关。