经济林生态种植对石漠化区土壤细菌群落的影响

为探究经济林生态种植对石漠化区土壤细菌群落的影响,选取滇东南石漠化地区两种自然修复样地(灌草自然修复地和乔灌草自然修复地)和两种经济林生态种植修复样地(猕猴桃种植修复地和核桃种植修复地)进行土壤细菌群落结构和多样性实验。结果表明:灌草自然修复地和乔灌草自然修复地土壤细菌群落丰富度和多样性低于猕猴桃种植修复地以及核桃种植修复地,在灌草自然修复地、猕猴桃种植修复地和核桃种植修复地土壤细菌群落中以变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门最丰富,乔灌草自然修复地土壤细菌群落主要以变形菌门、放线菌门、酸杆菌门以及拟杆菌门最丰富。乔灌草自然修复地主要作用菌种是酸杆菌属;灌草自然修复地主要作用菌种是放线菌门和嗜热油菌纲;猕猴桃种植修复地和核桃种植修复地主要作用菌种则分别是芽单胞菌门和绿弯菌纲。将不同修复样地下的土壤细菌与环境因子作相关性分析,结果表明土壤全钾和速效钾浓度随植被由猕猴桃种植修复地、核桃种植修复地到灌草自然修复地和乔灌草自然修复地的变化呈下降趋势,相比之下,土壤氮、磷、有机质、pH值在自然恢复后呈现出微弱的恢复趋势。

基于主成分和聚类分析的云南文山典型石漠化区土壤肥力分析

对云南砚山县和西畴县典型石漠化区土壤肥力状况进行丰缺诊断和综合肥力评价,以期为研究区域土壤品质提升提供科学依据。测定土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、电导率6个土壤肥力指标,对土壤肥力指标变化规律进行分析,通过主成分分析计算土壤肥力综合得分,应用系统聚类法对土壤肥力进行分类。结果表明,研究区域土壤有效磷含量属于中等偏下水平,碱解氮含量属于高水平。采用主成分分析将土壤肥力指标提取为3个主成分,可反映土壤全部信息的80.52%。第一主成分以有机质和pH贡献大,第二主成分以速效钾、碱解氮、有效磷贡献大,第三主成分以电导率贡献大。土壤综合肥力可分为2类,第一类土壤综合肥力属于中等水平,第二类土壤综合肥力水平较低。总而言之,云南砚山县和西畴县典型石漠化区土壤综合肥力属于中低水平,土壤有效磷、有机质和pH是影响土壤综合肥力高低的关键因子,需加强土壤养分管理,合理施肥,提升土壤综合肥力水平。

西南石漠化区地表侵蚀/地下漏失的侵蚀环境特征

西南喀斯特区具有独特的地表地下双重侵蚀环境系统,而基岩明显出露的石漠化区露石与土壤的镶嵌分布塑造该区最复杂的侵蚀环境系统,其侵蚀环境组成和作用特点具有自身独特性,但目前尚缺乏系统认识。以贵州石漠化区的野外调查、定位试验和室内分析等前期研究成果为主线,深入分析和总结地表侵蚀/地下漏失的双重侵蚀环境组成、侵蚀对象、侵蚀方式、侵蚀动力因子及作用特点。结果表明:石漠化区侵蚀环境具有典型的脆弱性、复杂性及速变性;在组成上,侵蚀动力包括水力(降雨、岩面流、地表径流)、重力、风力、人为因素以及岩溶作用和石漠化等营力因子;侵蚀对象包括土壤、腐殖质、岩石及岩石风化物等;侵蚀界面包括地表和地下、水土岩气生等多界面;地表侵蚀多以水力侵蚀形式发生,而地下漏失呈叠加水力侵蚀、重力侵蚀和化学溶蚀的复合侵蚀类型;提出石漠化区土壤侵蚀研究应关注的重点问题和建议。研究有助于深化对石漠化区土壤侵蚀环境的认识,为该区地表侵蚀/地下漏失的研究提供理论参考。

多露石石漠化区岩面流对岩-土界面土壤的冲蚀效应

岩面流在基岩出露的喀斯特石漠化区普遍存在,其容易受岩面形状影响以汇聚或分散的方式对岩—土界面处土壤进行冲刷侵蚀,这是喀斯特石漠化区土壤侵蚀/漏失发生的重要物理过程。为分析不同岩面形状下岩面流对岩—土界面土壤颗粒分布的影响,揭示岩面流对岩—土界面土壤的冲蚀效应,选择具有典型石漠化特征的休耕地(1年岩面流冲刷作用),在其中选取3种典型岩面形状(平直型、外凸型和内凹型岩面)为研究对象,采用激光粒度仪分析法,分析距岩—土界面不同水平距离(0~2,2~4,4~6,6~8,8~10,20 cm)及不同土层(0—10,10—20 cm)处土壤的颗粒分布特征。结果表明:(1)不同岩面形状下岩面流对岩—土界面处土壤的冲蚀影响依次为内凹型>平直型>外凸型;内凹型岩—土界面处土壤中黏粒含量最低,外凸型岩—土界面处土壤中黏粒含量最高;(2)岩面流对岩—土界面土壤冲蚀作用主要集中在距岩—土界面水平距离0~2 cm范围内,在其范围内内凹型岩—土界面土壤的砂粒含量均显著高于外凸型和平直型,而在距岩—土界面其他水平距离处土壤颗粒分布情况无显著性差异;(3)在岩面流影响下岩—土界面土壤颗粒分形维数均值排序依次为外凸型>平直型>内凹型,与土壤中黏粒含量呈正比,砂粒含量呈反比。研究结果可为深入认识基岩出露石漠化区土壤侵蚀/地下漏失发生过程提供科学参考。

石漠化区雨季不同植被类型土壤水分温度动态变化及两者关系

为研究花江石漠化区雨季人工林和天然林土壤水分和土壤温度状况,运用原位监测方法和一般统计学方法分析顶坛花椒(Zanthoxylum bungeanum.)、复羽叶栾树(Koelreuteria bipinnata)和构树(Broussonetia papyrifera)的土壤水分和土壤温度动态变化及两者关系。结果表明:①土壤水分含量均值呈顶坛花椒(34.7%)>复羽叶栾树(33.8%)>构树(33.4%),土壤温度均值呈构树(29.3℃)>复羽叶栾树(27.9℃)>顶坛花椒(27.3℃);顶坛花椒、复羽叶栾树、构树土壤水分含量变异系数分别是:0.13、0.15、0.13,土壤温度变异系数分别是0.04、0.04、0.07。②顶坛花椒、复羽叶栾树、构树各层土壤水分与土壤温度的皮尔逊相关系数如下,0~5 cm:0.275、0.468、0.441,5~10 cm:0.307、0.474、0.462,10~20 cm:0.165、0.450、0.398,20~40 cm:0.181、0.405、0.520;除顶坛花椒10~20 cm和20~40 cm负相关不显著,其他都具有显著负相关(P<0.01)。顶坛花椒土壤水分含量较复羽叶栾树和构树高,时间变异小,受土壤温度影响最小,具有较好的水分保持效益,可继续作为石漠化治理的优选树种加以培育和管理。

岩溶石漠化区四种牧草植物光合生理适应性特征

以类玉米、紫花苜蓿、菊苣和杂交狼尾草4种牧草植物为研究对象,通过测定其叶片结构性状、光合生理特征以及土壤理化特性,研究其对岩溶石漠化环境的生理适应性的差异。结果表明,4种牧草植物的叶面积(LA)、叶干重(DW)、叶绿素含量(Chl)和比叶面积(SLA)差异显著,反映出4种牧草植物叶片结构性状差异种间较大;同科植物类玉米和杂交狼尾草光合能力相近,而不同科植物如菊苣和紫花苜蓿光合能力差异较大,但其水分利用效率(WUE)和潜在水分利用效率(WUEi)相近;相比较而言,类玉米和杂交狼尾草具有较强的光合能力和较高的水分利用效率,而菊苣和紫花苜蓿的光合能力和水分利用效率相对较低。4种牧草对0～10和10～20cm土层土壤含水量的影响差异不大,但对土壤容重的影响存在差异。相关分析表明,4种牧草植物蒸腾速率(Tr)与0～10cm土层土壤含水量为显著的正相关关系,而10～20cm土层土壤含水量对大气饱和蒸汽压亏缺(Vpdl)影响较大。相比较而言,类玉米和杂交狼尾草具有较高的Pn,WUE和WUEi,对岩溶环境具有良好的适应性。

基于Le Bissonnais法的石漠化区桑树地埂土壤团聚体稳定性研究

石漠化区独特的水土流失作用使该区土壤严重退化,地埂植物作为一种独特的农林复合模式对石漠化区土地质量改善和坡耕地土壤生态修复作用明显,能有效保证坡耕地的生态条件和生产性能。选取石漠化区3种不同管理方式的桑树地埂为研究对象,采用传统湿筛(Cаввинов法)和Le Bissonnais法测定土壤团聚体分布与稳定性特征。结果表明:基于Cаввинов法测定的土壤团聚体稳定性以天然林最好,桑埂自然生草地和清草地相对居中,桑埂农地最差;3种管理方式的桑树地埂土壤团聚体稳定性指数(ASI)随地埂距离均表现为ASI90cm>ASI60cm>ASI30cm,主要原因在于桑树地埂对坡耕地土壤团聚体影响的作用范围主要集中在距株30 cm以内,而在地埂30 cm以外田面农耕活动对土壤团聚体结构影响较大,而受桑树地埂影响作用较小。基于Le Bissonnais法快速湿润(FW)处理后土壤团聚体集中分布在0.5—0.25 mm之间,慢速湿润(SW)和湿润振荡(WS)处理后团聚体主要分布在5—1 mm之间。Le Bissonnais法处理后土壤团聚体稳定性表现趋势与Cаввинов法一致,3种处理后的团聚体分形维数D、MWD和GMD均表现为FW<SW<WS。Le Bissonnais法FW和SW处理后团聚体稳定性指标与Cаввинов法达到极显著相关,说明Le Bissonnais法测定石漠化区土壤团聚体稳定性是可行的;石漠化区土壤团聚体稳定性与有机质和粘粒含量呈显著正相关(0.586≤R≤0.864),这说明石漠化区土壤团聚体稳定性是以上两种土壤胶结物质的黏聚作用形成的,且两种土壤胶结物质对土壤消散作用和粘粒膨胀作用引起的团聚体破坏抵抗性强烈,而对低强度机械干扰引起的团聚体破碎没有明显抵抗性,研究结果对石漠化区坡耕地土壤保持具有重要指导意义。

岩溶石漠化区牧草植物地上部分生物量的动态变化

以菊苣Cichoriumintybus、杂交狼尾草Pennisetumamericanun×P.pureum、类玉米Zea diploperennis、混播牧草(菊苣、杂交狼尾草和柱花草Stylosanthes guianensiscv.Reyan No.2)、黑麦草Loliumperenn、紫花苜蓿Medicagosativa和白三叶Trrifoliumrepens为对象,研究了其地上部分生物量的动态变化以及刈割时株高与产量大小的关系,旨在为岩溶石漠化区选择适宜的牧草种类以及牧草的合理种植提供科学依据。结果表明,刈割高度对杂交狼尾草、类玉米、黑麦草和白三叶产量均有显著影响,而对菊苣、混播牧草和紫花苜蓿的影响较小。不同刈割时期牧草鲜、干草产量有显著差异,表明各种牧草无论是鲜草产量还是干草产量均有明显的季节变化。杂交狼尾草适于在牧草高产季节用于青贮,是解决冬季缺草的有效途径之一。仅刈割了3次的类玉米除7月鲜、干草产量与菊苣和杂交狼尾草差异不大,8月与10月鲜、干草产量仅为菊苣和杂交狼尾草的50%和30%。与单播牧草相比,混播牧草具有产量较为稳定的优势。类玉米死亡后轮作的黑麦草、混播牧草死亡后轮作的紫花苜蓿以及同期种植的白三叶均可以作为轮作牧草,不仅可以充分提高土地的利用价值,而且可以丰富牧草种类,是春秋季畜禽的良好草质资源。

石漠化区6种退耕树种光响应曲线研究

以桂西南石漠化山地6种退耕林为对象,采用修正直角双曲线光响应曲线模型比较不同林分光响应曲线及最大净光合速率(Pmax)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(Lcp)、光饱和点(Lsp)等光合生理指标的差异。结果表明:任豆Zenia insignis、柚木Tectona grandis、樟树Cinnamomum camphora光响应曲线存在光抑制现象,其他树种则无该现象。修正直角双曲线模型对6种树种光响应曲线拥有良好的拟合效果,对主要生理指标的预测与实测值相近。弱光下净光合速率与叶片中叶绿素含量间存在显著相关性,但与树木胸径、树高间无显著相关性。

欧李在贵州喀斯特石漠化区的引种观察

为筛选适合贵州喀斯特石漠化区栽种的欧李品种,采用田间试验对4个引进欧李品种的适应性、花期、坐果率和植株高度等进行观察,在室内对其品质进行测定。结果表明:1)欧李3号、欧李4号、欧李5号和内蒙1号4个欧李品种均能在贵州正常生长并安全越冬,栽植成活率分别为93.5%、91.5%、90.0%和92.5%。2)欧李3号、欧李4号和欧李5号的平均坐果率分别为39.2%、43.4%和29.4%,平均植株高度分别为105.7cm、102.1cm和52.2cm。3)欧李3号和欧李4号共检测出17种氨基酸,其总含量分别为2 870mg/100g和3 647mg/100g;维生素B12含量分别为0.29mg/kg和0.26mg/kg。4)欧李4号的植株高度、开花量、平均坐果率等均优于欧李3号和欧李5号,但欧李3号在贵州喀斯特石漠化地区的生长状况最好,在开花期和挂果期对欧李3号进行疏花、疏果,并注重水、肥管理,密度控制和修枝,可促进果实良好生长。结论:引进的4个欧李品种均适宜在贵州种植,而且欧李3号、欧李4号和欧李5号的表现均较好,可在贵州推广种植。

喀斯特石漠化区不同经营类型次生林群落特征及林分结构

以贵州省贵阳市修文县龙场镇沙溪村喀斯特石漠化区为研究对象,分析其封山造林、封山抚育和封山改良3类经营类型群落特征和林分结构。结果表明:(1)不同经营类型的编目统计层次水平物种数量均呈封山改良>封山造林>封山抚育类型,除均匀度指数(E)呈现封山造林(0.761)>封山改良(0.734)>封山抚育(0.654),物种丰富度指数(R)、Shannon指数(D)、Simpson指数(生态度优势指数,H)均呈现封山改良>封山造林>封山抚育;而群落稳定性则呈现封山改良(12.036)>封山抚育(14.891)>封山造林(17.223);(2)封山抚育类型的林分组成为光皮桦、猴樟、木姜子,林木以相对中径级木为主(50.8%),大径级木最少(4.8%);封山改良类型的林木组成为柳杉、木姜子、喜树、厚朴、侧柏,且目标树种柳杉、喜树和厚朴占据大量的比重(87.83%),而木姜子和侧柏仅占有12.17%;封山造林类型的林木组成为猴樟、木姜子、光皮桦,且目标树种所占比重最大(80.70%);(3)封山改良类型更有利于保持治理恢复区的物种组成、丰富物种多样性及维持群落稳定性,可作为今后喀斯特退化生态系统植被建植与恢复的优选经营模式。

典型岩溶石漠化区根系生境及其类型研究

在贵州岩溶石漠化区,根据碳酸盐岩分布、地貌类型及岩石类型分布情况,共计调查152个根系生境剖面,利用岩性、产状、根系分布范围内的岩石斑块数、土层深度、裂缝宽度、垂直剖面土壤分布范围、植物根系分布的长宽幅度等指标,采用RDA排序方法,分析根系生长空间类型及其特征;采用定性和定量分析相结合的方法进行快速聚类,划分植物根系生境类型,并进行生境类型命名及类型特征描述。结果表明:1)石漠化区植物根系生长空间分为表层空间、单层空间、多层空间3种类型,植物根系对多层空间类型利用最多;2)贵州岩溶石漠化区根系生境分为18个类型,各类型特征不同。研究成果加深了对岩溶石漠化区植物根系生境的认识,对植物生态修复与石漠化治理均具有重要的意义。

贵州喀斯特石漠化区白刺花群落主要种群生态位分析

通过对贵州喀斯特区白刺花(Sophora davidii)群落野外样地调查,分析其组成类型中12个优势种的生态位宽度、生态位相似性比例及生态位重叠。结果表明,生态位宽度排在前5位的分别是白刺花、粉枝莓、火棘、灰毛浆果楝、竹叶椒,白刺花利用资源的能力较强;白刺花在喀斯特石漠化生境中的适应能力较强,并且根系发达,具有较强的固土护坡能力;各种对的生态位相似比例在0～1之间不等,物种利用资源的相似程度差异较大;12个种群间并未表现出显著的生态位完全重叠,各种群间利用资源的差异性显著,表明种群对资源的共享趋势并不明显,显示白刺花群落相对稳定。

典型石漠化区不同种植年限桃树下土壤微量元素变化特征

为明确石漠化地区不同种植年限果树根系表层土壤微量元素的变化特征,选择桂林市恭城县大岭山村同一农户的不同种植年限桃树(2a、10a、20a)各5棵,以撂荒地(0a)作为对照,对土壤微量元素铁、铜、锰、锌、硼的全量及有效态变化规律进行研究,并探讨理化性质与微量元素有效态的相关性。结果表明:(1)研究区除全铁的变异系数小于10%,铜、锰、锌、硼的全量及有效态均为中等变异;(2)土壤铁、铜、锌、硼全量种植0~2a间均增加(P<0.05),种植2~10a则下降(P<0.05),种植10~20a间铁元素随年限增加而下降(P<0.05),其余研究元素全量均表现为增加趋势;(3)有效铁、锌、硼在种植0~10a先增加(P<0.05),种植10~20a均有明显下降趋势,有效锰在0~20a间趋势则与其他元素相反,并且与全量锰保持一致性,因此种植10a是果树土壤微量元素变化的转折点;(4)不同种植年限果树根系土壤性质的改变(pH值、有机质、全磷的变化)是微量元素有效态含量随时间变化的主要内在原因,而人为活动如施加有机肥是外在原因。在种植10a后,应重视微肥的施加。

喀斯特石漠化区土地利用方式对土壤质量性状的影响

以贵州省晴隆县喀斯特石漠化生态系统不同土地利用方式土壤为研究对象,采用空间代替时间的方法,以林地(封育)条件下石漠化生境土壤为对照,对比分析灌丛草地、草地和耕地3种土地利用方式对土壤物理、化学性状的影响。结果表明:喀斯特石漠化区不同土地利用方式下土壤物理、化学性状差异明显。不同土地利用方式下土壤物理性黏粒含量表现为林地>耕地>灌丛草地>草地,草地土壤有机质含量(143.36 g/kg)、全氮含量(7.82 g/kg)和碱解氮含量(362.77 mg/kg)明显高于其他土地利用方式。耕地土壤有机质含量(56.22 g/kg)、全氮含量(3.10 g/kg)、碱解氮含量(125.22 mg/kg)明显低于其他土地利用方式。林地土壤速效钾含量最高,为192.15 mg/kg,耕地最低,为112.55 mg/kg,耕地土壤缓效钾含量最高,为277.25 mg/kg;除土壤物理性黏粒、细粉粒和p H值呈弱-中等变异外,其他指标均呈中等变异;土壤物理性黏粒、有机质、碱解氮和速效磷的相关强度较大,在改善土壤物理性质和促进养分循环中起着重要作用,是土壤质量的关键因子;以林地(封育)为对照,草地、灌丛草地和耕地的土壤退化指数(soil degradation index,简称SDI)分别为-1.18%、128.80%、-153.59%,耕地土壤退化指数最低,退化程度最高。研究表明,土地利用变化对喀斯特石漠化区土壤物理和化学性状差异明显,相对林地而言,在提高和维护土壤质量性状方面,草地和灌丛草地具有较好的效果,草地土壤质量相对提高,耕地则相对较差,土壤质量发生了严重的退化。

两种石漠化区退耕林型的土壤呼吸及模型模拟

为了解石漠化区退耕还林林分的土壤呼吸动态及特征,采用Li-8100土壤碳通量测定系统对桂西石漠化区银合欢、柚木退耕林的土壤呼吸进行测定。结果表明:两种林分土壤呼吸速率均呈现夏季高、冬季低的季节动态特征,银合欢和柚木林土壤呼吸年均值分别为(2.94±0.42)和(2.85±0.46)μmol CO_2m^(-2)·s^(-1),土壤呼吸的季节动态主要由土壤温度决定。基于日最低气温的单因子指数模型对两种林分的土壤呼吸拥有良好拟合效果,利用该模型计算得银合欢林和柚木林的土壤呼吸年CO_2通量分别为42.31和39.44 t·hm^(-2)·a^(-1),与同气候带森林土壤呼吸通量相近。

贵州喀斯特峰丛洼地石漠化区土壤物理特征时空分异

喀斯特峰丛洼地在全国8个石漠化治理区中面积(310万hm^2)居第二位,贵州是全国石漠化最严重的地区。喀斯特生境的高度异质性、土被不连续性,导致土壤物理特性的差异,使持水保水能力有较大差异。为了弄清喀斯特峰丛地石漠化区土壤物理特征时空分异,利用环刀法对贵州喀斯特峰丛洼地石漠化实验区不同季节、不同地貌部位的土壤取样,用SPSS19.0数学统计方法对样品进行统计分析,结果表明:(1)土壤物理特征存在较大的时空分异,除了少部分为弱变异外,其它均表现为中等变异程度,这与生境类型复杂多样、生境高度异质性有关。(2)不同坡度土壤物理特征变化不显著,但土壤物理特征在不同地貌部位(上、中、下坡)随季节(春、夏、秋、冬)变化而变化。(3)不同植被类型下,除了非毛管孔隙度外,土壤自然含水量等物理特征变化极显著。以灌木林、人工林(经果林)分布区域土壤较为疏松、透气性好,而以针叶林或荒草地分布区,土壤粘重,透气性相对较差。

植被恢复对岩溶石漠化区土壤有机碳及轻组有机碳的影响

[目的]通过分析石漠化治理区不同植被恢复年限对土壤有机碳(SOC)及其组分影响,为该地区石漠化的治理提供一定的基础数据。[方法]以重度石漠化土地作为对照,运用空间代替时间的方法,研究了广西壮族自治区平果县果化岩溶石漠化区植被恢复5,10,15,20a后土壤(0—30cm)SOC和土壤轻组有机碳(LFOC)的变化。[结果]石漠化土地在进行植被恢复后,SOC和LFOC含量明显增加;植被恢复使表层0—10cm的SOC和LFOC储量明显增加,且随着恢复时间的增长逐渐变大,同时植被恢复对表层(0—10cm)SOC和LFOC储量的影响要远高于下层(20—30cm);植被恢复后LFOC储量的增幅远高于SOC储量。[结论]在石漠化区进行植被自然恢复可以有效防止土地石漠化,增加碳的流通。

广西典型石漠化区旱涝灾害分布特征及防御对策

通过利用石漠化区29个县的1961~2010a降水观测资料,分析近50a来石漠化区干旱和洪涝特征及灾害影响;在分析自然条件、社会状况和石漠化现状的基础上,提出旱涝灾害防御对策。结果表明,广西典型石漠化地区春旱、冬旱发生频率自西向东递减,夏旱、秋旱频率东部大、西部小;洪涝多出现在6~8月;洪涝频率高值区分布在桂东北山区和桂西山区。对广西典型石漠化区旱涝灾害的治理,可根据典型石漠化区自然条件和旱涝灾害分布特征,采取对岩溶石山型（峰丛洼地区）区和岩溶峰林型（平原与谷地区）区分区治理的方式,通过水利工程建设措施和生态环境措施提高石漠化区旱涝防范能力,减缓石漠化进程。

西南岩溶石漠化区水资源承载力研究——以贵州省清镇市为例

在分析岩溶石漠化区生态环境特点的基础上,构建了岩溶石漠化区水资源承载力评价指标体系和概念模型,强调岩溶石漠化区水土流失及石漠化综合防治等生态环境需水。以贵州省清镇市为例,以相关统计数据为基础,对清镇市现状和未来10年水资源承载力进行了评价预测,并分析了其水资源供需的现状和未来趋势。预测结果表明:清镇市水资源处于不可持续发展状态,供需矛盾越来越突出。