基于土壤生态化学计量的红壤侵蚀退化区植被恢复过程中的养分平衡机制

土壤化学计量对退化地植被恢复后土壤养分限制变化有重要的指示作用,目前红壤退化生态系统恢复过程中的养分限制机理还不清楚,以福建省长汀县红壤侵蚀区不同植被恢复阶段马尾松(Pinus massoniana)林为研究对象,调查测定不同恢复阶段马尾松林植被组成和土壤理化特性,分析不同植被恢复阶段群落特征与土壤化学计量间的内在关系。结果表明,随着植被的恢复,植物丰富度(DG、DM)、植物多样性(H′)、植物优势度(DS)及植物均匀度(E)均明显提升,针叶林(CF)和针阔混交林(CBF)与阔叶林(BF)恢复阶段的灌木层和乔木层差距主要体现为植物种类变化显著,说明恢复后期植物多样性提升变缓;随着植被的恢复,土壤理化特性逐渐改善,土壤持水特性、孔隙性、TC含量和TN含量呈逐渐增加趋势,而土壤TP含量不同恢复阶段间无显著差异(P>0.05);与全国土壤平均值相比,土壤C∶N、C∶P总体较高,而N∶P总体较低,N、P是研究区持续存在的限制性营养元素;植物多样性与土壤C、N、P及其化学计量显著相关,土壤化学计量的决定系数为32.4%~65.1%;灰色关联分析结果表明,C∶P、N∶P对DG、DS变化的响应效果要比单个因子TC含量、TN含量更好,E与C∶N最为相关(关联度为0.777),DG与土壤TC含量、TN含量和N∶P变化关联度最高,其次为DS。综上,土壤化学计量与植物群落组成多样性密切相关,可作为退化地植被恢复后期土壤养分平衡的重要评判指标。

退化红壤区不同生态修复措施对土壤理化特性的影响

以裸露地为对照,对江西省严重退化红壤区不同生态修复措施（强烈干扰马尾松林、封禁、竹节沟、种草竹节沟、谷坊、无谷坊）下马尾松林分的土壤理化性质进行了研究。结果表明：与裸露地相比,不同恢复措施的马尾松林0～20cm土层的容重明显降低,最小的为谷坊马尾松林,容重为1.21g/cm3;种草竹节沟马尾松林对水分的改善效果最好,其0～20cm土层的最大持水量、毛管含水量和土壤含水量分别为44.27%、48.24%和46.28%。与裸露地相比,6种马尾松林分的土壤有机质和养分含量明显增加,强烈干扰马尾松林、封育马尾松林、竹节沟马尾松林、种草竹节沟马尾松林、谷坊马尾松林和无谷坊马尾松林的土壤有机质含量分别比裸露地高1.41、4.51、2.73、5.66、8.91和3.66g/kg;裸露地的N、P、K含量最低,种草竹节沟马尾松林的N含量最高,而竹节沟马尾松林的P和K含量最高。

江西退化红壤区3种森林恢复模式的枯落物和土壤表层水文功能研究

为探讨退化红壤区植被恢复对枯落物层及土壤层的水源涵养功能影响,进一步揭示退化生态系统植被恢复的功能效应,采用室内浸水法和环刀法分别测定了3种恢复模式(木荷纯林、马尾松纯林、马尾松间伐补木荷林)的枯落物层与0—20 cm土层的持水能力。结果表明:(1)马尾松纯林的枯落物层蓄积量最大(7.91 t/hm2),持水能力最强(15.39 t/hm2),但持水率不如木荷纯林(246.69%)。(2)马尾松纯林的枯落物层有效拦蓄量和最大拦蓄量均为最大(7.75,10.02 t/hm2),木荷纯林的最小(3.83,5.36 t/hm2)。(3)3种恢复模式的枯落物层持水量随浸水时间的变化均遵循对数函数Q=aln(t)+b,R2>0.90,枯落物持水速率随浸水时间变化均符合幂函数:V=atb,R2>0.95,拟合效果均较好。(4)马尾松间伐补木荷林、马尾松纯林、木荷纯林0—20 cm土层的水分最大滞留量分别为10.49,9.83,8.28 mm;木荷纯林土壤最大吸持贮水量(38.39 mm)高于马尾松间伐补木荷林(31.13 mm)和马尾松纯林(30.35 mm)。从枯落物最大持水量、有效拦蓄量及土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度多个因素的计算综合推断可知,3种恢复模式中马尾松纯林的枯落物和土壤表层的水源涵养能力最佳,马尾松间伐补木荷林次之,木荷纯林第三。在水土流失较为严重的退化红壤区,种植合适密度的马尾松林,可以通过地表枯落物层有效减缓水土流失。

退化红壤区植被恢复过程中灌木层主要种群的生态位特征

选择闽西典型退化红壤地区,对6个不同恢复阶段的封育马尾松群落灌木层主要种群的生态位特征进行了分析,结果表明,多数种群的生态位宽度较窄,对资源的利用不充分,生态位宽度较大的种群顺序与其重要值大小顺序存在一致性,同时种群间生态位重叠较为普遍,对资源的利用方式相对一致。这些结果与退化红壤区植被恢复过程中生境条件的变化密切相关,有助于理解植被恢复动态规律,指导运用人工措施以加快恢复进程。

江西退化红壤区马尾松液流特征及其对气象因子的响应

运用Granier热扩散法对马尾松树干液流速率及气象因子进行长期连续测定,探讨马尾松水分生理生态特征及其对气象因子变化的响应,为马尾松林水资源的有效利用和科学管理提供依据.结论如下：（1）不同胸径大小马尾松树干液流昼夜节律呈基本一致的单峰型变化,但液流启动和开始下降的时间存在差异；（2）不同月份晴天马尾松树干液流昼夜节律存在差异,4、9、10月呈单峰型变化,5-8月则呈宽峰型变化.5-9月液流启动时间比4、10月提早1～2h,迅速上升达到峰值后保持较大液流速率至少5h以上.平均液流速率关系依次为：7月（0.002 182） ＞6月（0.001 937） ＞8月（0.001 895） ＞9月（0.001 561） ＞5月（0.001 367） ＞4月（0.001 206）＞ 10月（0.001 123）.雨天马尾松树干液流明显低于同时期晴天液流水平,但树干液流昼夜节律由于降雨时段和降雨强度不同存在差异；（3）偏相关分析结果表明,液流速率与相对湿度呈显著负相关,与空气温度、平均净辐射和风速呈显著正相关,相关程度顺序为：平均净辐射（0.823＊＊）＞相对湿度（-0.744＊＊）＞空气温度（0.683＊＊）＞风速（0.411＊＊）.建立液流速率与上述气象因子的多元线性回归方程,回归方程和回归系数的相关性检验均达到极显著水平.

退化红壤区不同退耕还林模式昆虫群落结构及其多样性特征分析

本文以江西省瑞昌市4种不同的退耕还林模式为例,系统调查4种退耕地中的昆虫种类组成,并运用物种多样性指数(物种丰富度,Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数)对退化红壤区4不同退耕地中的昆虫群落多样性进行比较,分析不同的退耕还林模式对昆虫群落多样性的影响。结果表明:在现有的4种退耕模式中,昆虫的种类和结构组成、物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均明显高于相应的对照组,其中以多树种混交模式中最高,速生丰产林模式中最低,林药套种模式和竹阔混交模式介于两者之间。昆虫群落的Simpson优势度指数在4种退耕地中则明显低于相应的对照组,其中以多树种混交模式中最低,速生丰产林模式中最高,林药套种模式和竹阔混交模式介于两者之间。这些结果表明,实施退耕还林可以增加退化红壤区中昆虫的种类和结构组成,而且昆虫多样性随着林木种类的增加而增加。

退化红壤区针阔混交林3种优势树种树干液流特征比较

运用Granier热扩散法对退化红壤区针阔混交林3种优势树种杉木（Cunninghamia lanceola-ta） 、马尾松（Pinus massoniana）和木荷（Schima superba）树干液流速率进行测定,结合自动气象站同步监测太阳净辐射、空气温度、空气相对湿度等气象因子,为退化地区植被恢复林分结构配置以及林地水分管理提供理论依据.结果表明：3树种晴天树干液流呈“昼高夜低”的单宽峰型曲线,但液流启动、到达峰值的时间以及数值大小存在差异.木荷比杉木、马尾松提前0.5h 启动、到达峰值.木荷液流速率平均值分别为杉木、马尾松的4 倍和1.5 倍.3 树种雨天树干液流呈多峰型曲线,液流速率值明显低于同时期晴天水平.3 树种树干液流与太阳净辐射、水汽压亏缺昼夜变化间存在时滞时间,表现为树干液流滞后太阳净辐射,而提前于水汽压亏缺.偏相关分析结果表明：树干液流速率与空气温度、太阳净辐射、水汽压亏缺呈极显著正相关,与空气相对湿度呈极显著负相关.在考虑液流速率与气象因子间时滞现象的情况下,采用逐步剔除法建立各生长时期液流速率与气象因子的多元线性回归方程.所有回归方程的拟合效果良好,复相关系数基本在0 . 8 以上,经F检验,均达到极显著水平.在整个生长季,太阳净辐射、空气温度和空气相对湿度共同解释杉木液流速率的8 1 . 3 % - 9 2 . 2 % ,太阳净辐射和水汽压亏缺共同解释马尾松液流速率的91.9%-93.6%.对于木荷而言,在4 、5 、6 、7 月,太阳净辐射和水汽压亏缺共同解释液流速率的72.1%-92.5% ,而在8、9、10月,太阳净辐射和空气相对湿度共同解释液流速率的80.7%-92.7% .因此,在整个生长季,太阳净福射为影响3 树种液流速率的主导因子.

江西退化红壤区不同径级湿地松树干呼吸特征

采用全自动便携式光合仪与自制PVC呼吸环相连，退化红壤区湿地松3个径级（17．9～22．9、23．6—26．8、27．5，32．5cm）的树干呼吸进行为期1a的活体原位监测，同时监测树干温度。结果表明：3个径级树干呼吸呈现出一致的单峰型季节变化趋势，最大值均出现在2013年7月份，最小值均出现在2014年2月份；湿地松树干生长季最大呼吸速率可达非生长季最小呼吸速率的5．0～12．9倍，季节变化差异显著；树干呼吸与树干温度间具有显著的自然指数关系（p〈0．01），但相关程度因径级大小而异；树干呼吸的9，。按径级由小到大依次为1．77、1．95和1．79，中等径级树干呼吸对温度的变化最敏感；树干呼吸与胸径间呈极显著的线性相关关系（R^2=0．97），胸径大小显著影响树干呼吸。同时，树干维持呼吸占树干总呼吸的平均比例为46．24％，而且径级越大，维持呼吸所占比例越大．

六种植被恢复模式对江西退化红壤理化性质及团聚体稳定性的影响

【目的】探究植被恢复模式对退化红壤区土壤理化性质及团聚体稳定性的影响,为中国南方的退化红壤区选择植被恢复模式及土壤结构改良提供依据。【方法】选择江西省泰和县6种植被恢复模式(马尾松纯林、木荷纯林、湿地松纯林、湿地松补植木荷林、马尾松补植木荷林及湿地松木荷混交林)的土壤作为研究对象,比较分析各种植被恢复模式的团聚体粒级分布及稳定性特征。【结果】(1)湿地松纯林在土壤表层的pH值显著小于其它恢复模式(P<0.05),湿地松补植木荷林在土壤表层的有机质含量最高,各恢复模式的土壤表层TN含量显著大于其它土层(P<0.05)。(2)0~10 cm表层土中>2 mm粒级的马尾松补植木荷林水稳性团聚体含量显著高于木荷纯林(P<0.05),马尾松补植木荷林和湿地松木荷混交林的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著大于马尾松纯林、湿地松纯林以及木荷纯林(P<0.05),马尾松纯林的破坏率(PAD)大于其它恢复模式。(3)土壤中的水稳性大团聚体含量(WR_(0.25))与破坏率(PAD)、分形维数(D)呈负相关,与团聚体平均直径(MWD、GMD)呈正相关。【结论】通过对6种植被恢复模式的研究比较,结果表明在江西退化红壤区种植混交林对土壤团聚体结构的改善效果比纯林更好,混交林恢复模式比纯林模式更有利于土壤团聚体稳定性的提高。

针叶林补阔对土壤有机碳、氮含量的影响

为改善马尾松人工纯林林分结构单一、地力衰退等现象,文章以乡土树种木荷(Schima superb)进行补阔的马尾松木荷混交林分土壤为研究对象,马尾松纯林和木荷纯林做对照,研究马尾松纯林补阔后不同林分土壤全碳、氮含量变化及差异,研究结果表明:(Ⅰ)木荷林具有较高的土壤全碳含量,马尾松木荷混交林次之,马尾松林相对较低,马尾松纯林补植木荷阔叶树后显著提升了土壤全碳含量;(Ⅱ)土壤全氮含量均表现为木荷林>马尾松木荷混交林>马尾松林,表明马尾松林补植木荷阔叶树后提升了土壤N储量;(Ⅲ)马尾松木荷混交林、木荷林的C/N均低于马尾松林,表明马尾松林补植木荷阔叶树后降低了土壤C/N.

Snstainable Land Use in Hilly Red Soil Region of South-eastern China

In the Present work, an integrated analysis of natural and socio-economic conditions in the hilly redsoil region of southeastern China is made by nieans of a Geographic Information System. Particular em-phasis lies on soil degradation and other adverse ecological and environmental effects of the prevalent andirrational land-use systems of mono-and valley-agriculture in the region. Moreover, taking into account thesimultaneous existence of enormous potentials and serious constraints and the high diversity and complexityof the biophysical and socio-economic environments, a set of strategies and counterineasures are also prc-posed for appropriate management of environmental resources, in terms of maintaining harmony betweenutilization and conservation of the natural environment, including 1) adjustment of the agricultural structureand optimization of ecological patterns of stereo-agriculture; 2) improvement and integrated exploitation ofthe low-yield lands and wastelands; 3) rehabilitation and conservation of soil and water resources; and 4)establishment of production bases of tropical and subtropical cash crops and fruits.