“荒漠化防治工程学”课程教学中存在问题及对策

“荒漠化防治工程学”是水土保持与荒漠化防治专业的核心必修专业课,也是从事水土保持工作的必修课程。目前,“荒漠化防治工程学”课程存在课程教材陈旧,与目前教学需求匹配度不高;实践类课程难以开展,教学效果不佳;教与学均存在短板,师生互馈不流畅等问题。通过完善“荒漠化防治工程学”课程教材体系,加强兄弟院校互通,共享实践类教学资源,线上/线下课程互补以及智慧教学等方面,提出“荒漠化防治工程学”课程的改革对策。改革后,学生的学习兴趣和参与实习的热情明显提高,学生的科研素养和能力得到有效提升,课程实习效果得到学生和同行专家的广泛好评。

广西红壤区桉树林地土壤酸化特征及控酸技术初探

高强度连续种植桉树人工林的土壤酸度呈明显下降趋势,土壤酸化已成为制约桉树林地土壤质量的主要障碍因子之一。然而,单从活性酸角度无法全面评价桉树人工林土壤酸化状况,同时缺乏桉树人工林土壤控酸技术研究。采集广西桂北红壤区桉树人工林土壤样品,测定酸碱度、交换性酸含量、酸缓冲容量等指标,分析土壤游离酸和潜在酸分布特征,并以3种有机控酸剂(腐植酸盐类、黄腐酸盐类和氨基寡糖类)和2种无机缓冲剂(磷酸二氢钾和磷酸氢二钾)为备选材料,两两搭配构建有机无机控酸体系,筛选出缓冲能力较好的3种有机无机控酸体系,开展控酸效果对比试验,探讨上述3种控酸体系对土壤酸度的动态影响。结果表明,广西红壤区桉树人工林土壤呈强酸性,p H值范围为4.50~4.85,交换性Al^(3+)含量为2.60~4.30 cmol/kg,平均土壤酸缓冲容量为38.90 mmol/kg。缓冲性能较好的3种有机无机控酸体系分别为5∶1的氨基寡糖类+磷酸氢二钾、10∶1的黄腐酸盐类+磷酸二氢钾和10∶1的腐植酸盐类+磷酸二氢钾,上述3种降酸体系施用30 d后,与空白对照相比,土壤p H值分别提升1.17、0.98和0.73,增幅分别达25.36%、21.24%和15.82%;交换性Al^(3+)含量分别减少了2.7、0.8、2.2 cmol/kg,下降幅度达74.07%、24.07%和62.04%。广西红壤区桉树人工林土壤呈强酸性,土壤对外源酸稍敏感,稍易受酸害。交换性Al^(3+)是主体致酸因子,其含量高于作物铝胁迫临界点。综合考虑3种控酸体系对土壤酸度的影响,氨基寡糖类与磷酸氢二钾配施对广西红壤区桉树人工林土壤控酸效果最佳,后续田间试验效果有待进一步验证。

基于最小数据集的桂中地区油茶林土壤质量评价

油茶是我国重要的木本植物油料之一,对维系国家的食用油安全至关重要,然而油茶遭遇低产困扰,相关研究表明这可能与土壤养分及其化学计量比相关。为提高油茶产量,研究土壤质量和产量的限制因素,旨在通过最小数据集法和化学计量比为合理施肥提供参考。选取桂中油茶主产区5个县市盛果期油茶林,测定土壤25种物理化学和酶活性指标,运用主成分分析等方法对油茶土壤理化、微生物及其化学计量比特性进行分析。采用土壤质量评价指数(SQI)对桂中地区油茶林土壤进行评价。结果表明:SOC、TN、NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N、AS、ACP等在高产林中值最高,相反TP、AK、AB、AMn在低产林中较低。桂中地区土壤C∶N、C∶P、N∶P均值与亚热带油茶土壤C∶N、C∶P、N∶P均值相比较低,而低产林土壤C∶N、C∶P、N∶P显著高于高中产林。选取SOC、TN、TP、AK、ACu、AMo共6个指标建立MDS,SOC权重最高,土壤质量比较为:高产>中产>低产,其SQI值分别为0.683、0.487、0.370。SQI与产量呈显著正相关(R^(2)=0.93)。土壤SOC是桂中地区油茶低产林的限制因子之一,并且AK、AB相对缺乏,受P限制较为明显。

专业类高校博士研究生课程教学中存在的问题及对策

博士研究生教育是研究生教育体系中专业创新型人才培养的核心,是硕士研究生教育之后在专业领域继续探索与创新的阶段,是研究生学位中最高的一级。近年来,随着研究生招生规模的扩大,博士研究生的人数也逐年增加,由于高校现有师资力量与招生数量之间的矛盾凸显,使博士研究生教育的教学质量提升面临新的考验。目前,博士研究生课程教学中,存在学生数量少,难达到开课条件,学生专业背景多样化和授课深度、广度与形式难统一以及教学场地匮乏和考核过于宽松等问题,制约着专业类高校博士研究生课程教学效果的快速提升。通过建立兄弟院校共享机制下的集中式教学,分类定制培养方案、教学手段智能化、专项设立研究生教学场地以及提高课程考核标准等改革措施,可有效解决专业类高校博士研究生课程教学中存在的问题,成为目前专业类高校博士研究生课程教学中建议采取的方法。

短周期桉树人工林养分的输入输出

【目的】桉树作为一种短轮伐期速生树种在我国广西等南方地区被广泛种植,单一树种连栽经营模式对林地土壤肥力质量产生重大影响,为探究当前短周期高强度连栽桉树人工林炼山经营模式是否可持续,拟对多代连栽桉树人工林的养分输入、输出特征进行研究。【方法】在4种不同代次的桉树人工林设置36个标准地,以胸径为自变量建立回归方程估算桉树人工林生物量;通过林地分等定级观测土壤肥力质量变化状况,运用冗余分析研究桉树养分含量和土壤各项指标之间的相关性;基于施肥量研究各代桉树人工林养分平衡状况。【结果】1)不同代次之间的桉树人工林生物量存在显著性差异,总体呈下降趋势,一代林至四代林的生物量分别为:125.10、151.11、107.71、116.22 t·hm^(-2)。2)桉树人工林各器官养分含量随代次增长呈先升后降趋势,表明林地土壤肥力质量下降。3)忽略大气氮沉降和土壤微生物自身固氮等相关因素的前提下,基于全树利用和施肥量研究发现各代桉树人工林的养分输入和输出不平衡,特别是氮和磷处于养分亏缺状态。4)林地土壤肥力质量等级随代次的增加呈先升后降的趋势,表明土壤肥力质量下降、地力衰退。【结论】随着连栽代次的增加,桉树人工林生物量总体呈现降低的趋势,当前经营模式下桉树人工林的养分处于不平衡状态。同时,多代连栽造成林地土壤肥力质量下降,表明当前短周期高强度多代连栽经营方式存在不合理之处,经营可持续性较差。

立地因子影响桉树人工林土壤质量及材积量的机制

【目的】桉树是重要的用材林树种,因其速生的优点在巴西、印度等地被大面积人工种植。根据前人对其他用材林的研究表明林木的生长不仅受土壤理化性质的影响,立地因子的影响同样也是十分显著的。然而,目前对桉树人工林的研究主要集中在土壤物理、化学或生物学性质的研究,鲜有学者探讨立地因子对其的影响。立地因子如何影响桉树人工林的土壤质量及其材积量尚不明确。本文旨在了解立地因子对桉树人工林土壤质量和材积量的影响。【方法】在中国桉树主产区广西的3个主要桉树种植区设置108个样地,以降水量、海拔、坡向、坡度4个立地因子为变量,测定30个土壤理化生指标用以评价土壤质量(SQI),最后结合冗余分析、随机森林模型和结构方程模型对立地因子、SQI及材积量之间的关系进行分析,探究最优的立地条件及立地因子影响桉树人工林土壤质量和材积量的机制。【结果】海拔和坡度是影响土壤特性的主要立地因子。随着海拔和坡度的增大SQI与材积显著降低。而降水量只表现出与SQI的显著负相关关系。南坡向的SQI和材积均显著高于其他坡向。海拔和坡度主要是通过对土壤物理性质的饱和持水量,化学性质的全磷和生物特性的微生物生物量磷的显著负向影响从而对SQI和材积产生间接的负向影响。【结论】低海拔,低坡度,南坡向的立地因子条件有利于桉树人工林的可持续经营。

桉树人工林土壤细菌群落对不同免炼山林地更新模式的季节动态响应

【目的】桉树人工林单一树种多代连栽的炼山经营模式对土壤质量及其生态环境产生剧烈扰动,已引起社会的广泛关注,而采用免炼山造林这种模式是解决上述问题的重要可能措施之一,然而在免炼山造林模式下,作为土壤生态环境重要组成部分的土壤微生物群落如何响应,仍知之甚少。【方法】以连续经营15年的3代人工林更新迹地为研究对象,分析不同免炼山造林模式下土壤细菌群落结构和功能的季节动态响应。研究对象为3种不同采伐剩余物保留措施的随机区组试验:移除采伐剩余物、平铺采伐剩余物、将采伐剩余物带状堆放,并以采伐前的第3代桉树人工林为对照,结合4个季节对土壤化学性质指标研究,并基于测序结果预测土壤微生物潜在功能差异。【结果】林地更新后3种处理的化学性质均呈现相比于采伐前先下降后随时间恢复趋势,且恢复速度快慢上依次是平铺>带状堆放>移除。3种采伐剩余物处理方式均在秋冬季相比于采伐前降低了细菌群落的丰富度和均匀度并增加了多样性,其中移除处理的变化幅度最大。不同采伐剩余物处理方式和季节一起显著地改变了门水平上的细菌群落组成,且本研究发现Proteobacteria、Actinobacteria、Chloroflexi和Acidobacteria 4种菌门均易受到季节变化的影响。潜在功能预测分析表明,土壤中的细菌群落确实会受到林地更新的影响而激活,并且会随着季节变化出现能量的释放使用和储存维持的现象。Heatmap分析说明了氮含量变化和土壤细菌群落丰度变化存在重要联系。【结论】3种免炼山林地更新模式和季节均会对土壤化学性质和微生物群落环境产生影响,其中移除处理导致的化学性质恢复速度最慢,对微生物群落的扰动最大,而采用平铺采伐剩余物处理方式是三者中相对更优的选择。在季节方面,结果表明,土壤细菌群落中某些菌门和功能基因对季节的变化产生动态响应,这一发现有助于更好地了解自然季节和采伐剩余物管理如何差异影响桉树人工林的土壤微生物生态。

基于MCE-CA-Markov模型的森林景观格局演变和模拟预测——以宁乡市为例

【目的】通过分析景观格局动态变化特征,模拟预测未来的森林景观格局,为区域景观资源优化配置及森林城市创建提供参考。【方法】选择宁乡市为研究区域,以2009、2013、2017年3期Landsat遥感影像解译结果为基础,采用转移矩阵和景观指数对2009—2017年森林景观格局动态变化进行分析,结合高程、坡度、河流、道路、GDP和行政中心6个影响因子,构建MCE-CA-Markov模型,对2021年宁乡市森林景观格局进行模拟预测。【结果】1)2009—2017年,宁乡市森林景观类型以乔木林地和耕地为主,其面积占比从35.95%和51.27%变化为37.13%和49.67%。2)2009—2017年,乔木林地和建设用地显著增加,主要来源于耕地和其他林地,表明城镇化进程加快,森林资源得到有效管理;耕地减少速度明显减缓,得益于保护耕地的力度加强。3)2009—2017年,乔木林地、耕地和建设用地的斑块破碎化程度显著升高,各森林景观类型呈均衡化趋势分布,景观聚集度下降,景观异质性朝着多样性发展。4)2017年森林景观分类预测值和2017年森林景观分类实际值的Kappa系数为0.83,满足精度要求。5)预测结果显示,2021年宁乡市耕地和建设用地面积增加,林地面积减少。【结论】运用MCE-CA-Markov模型模拟森林景观格局演变是可行的,解析省会次中心城市土地开发利用背景下森林景观格局的演变规律,可为同类型区域森林景观格局演变和模拟预测提供参考。

黄檀扦插生根过程中叶片营养物质含量变化研究

研究黄檀扦插生根过程中营养物质含量的变化,为黄檀扦插繁殖提供技术支持和理论指导。以同期生长的母树叶片作为对照,研究了从大量生根期到根系伸长期,插穗叶片中可溶性糖、总淀粉、可溶性蛋白、全氮、全磷等营养物质含量的变化。结果表明:大量生根期,插穗叶片中的全氮含量明显低于对照中的全氮含量;大量生根期到根系伸长期,插穗叶片中的可溶性蛋白、总淀粉含量逐渐升高,全氮、全磷、可溶性糖含量逐渐降低。这说明:低浓度的氮素含量有利于黄檀插穗不定根的形成;根系伸长期,插穗对可溶性糖、氮、磷的需求较大,可通过外部施用糖溶液、氮素和磷素来促进根系的生长。

红壤丘陵区3种林分土壤颗粒粒级分布特征及其对养分含量的影响

【目的】探究红壤丘陵区不同林分林下土壤颗粒粒级分布特征和土壤养分含量,为该地区林分升级、土壤肥力改善和纯林可持续经营提供理论依据。【方法】以红壤丘陵区3种典型林分林下土壤作为研究对象,运用相关性分析和逐步回归分析探讨不同林分类型土壤颗粒粒级分布特征、分形维数及其与土壤养分含量的相互关系。【结果】①3种林分土壤质地类型主要集中在粉壤土、粉土和砂壤土,3种林分分形维数的大小为:桉树×红锥混交林>桉树纯林>红锥纯林。②除土壤全磷以外,不同林分类型和土层均对土壤养分含量具有显著性影响(P<0.05),尤其混交林中更为明显。但两者之间的交互作用仅对有机质、全氮和全钾具有显著性影响(P<0.05),而对pH和全磷无显著影响。③土壤颗粒分形维数与黏粒含量呈极显著正相关,与土壤粉粒、有机质和全氮的含量呈显著负相关性(P<0.05),同时土壤颗粒分形维数与黏粒、粉粒、极细砂、全氮和全钾呈极显著线性相关性(P<0.001)。【结论】土壤颗粒的分形特征可以在一定程度上反映不同林分类型土壤颗粒粒级分布特征及其养分含量,而混交林较纯林土壤分形维数和养分含量均高于纯林,混交林较纯林具有更优越的保水保土功能和更高的土壤肥力水平。

免炼山管理对桉树人工林土壤团聚体养分及稳定性的影响

【目的】在中国南方桉树种植区,炼山作为传统的整地方式正加速桉树人工林土壤养分流失和土壤板结,而免炼山代替炼山可以改善桉树的生长环境并对土壤养分和结构产生积极影响。然而,从土壤团聚体角度来看,免炼山改良桉树人工林土壤结构和提升养分含量的原因仍不明确,需要深入探讨。【方法】研究选取经过炼山和保留采伐剩余物两年后的桉树人工林为研究对象,并以当地常绿阔叶林作为对照,调查了两种林地管理方式下桉树人工林的平均胸径、平均树高和蓄积量,并进一步测定了所有林分中土壤团聚体(>2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和<0.053 mm)的粒径分布及其有机碳、全氮和全磷含量。【结果】相比于炼山,免炼山可以显著促进土壤的团聚化作用并提升各粒径团聚体中有机碳、全氮和全磷含量。相关性分析表明,2~0.25 mm和0.25~0.053 mm的土壤团聚体全氮、全磷含量与团聚体平均重量直径和几何平均直径呈显著的相关关系。主成分分析与线性回归分析进一步表明,土壤团聚体稳定性与桉树人工林平均胸径、平均树高和蓄积量显著正相关,且免炼山的土壤团聚体稳定性在两年时间已超过炼山,但短期内其表层土壤的团聚体稳定性状况仍无法达到常绿阔叶林的水平。【结论】桉树免炼山造林可以提升各粒径土壤团聚体中有机碳、全氮和全磷含量,同时提升土壤团聚体稳定性并最终对桉树的生长产生积极影响。研究结果可为桉树人工林可持续经营过程中加强采伐剩余物的管理利用提供理论依据。

干旱胁迫下杉木叶片吸水及水分逆向运移特征

全球气候变化下降水格局时空分布不均导致亚热带地区季风气候周期性干旱日益严重,而叶片吸水对缓解植物干旱胁迫具有重要的生态和水文效应。本研究以盆栽杉木(Cunninghamia lanceolata)作为对象,利用重水(δD)喷施模拟降水,设置4个土壤水分(自然充沛、自然适宜、轻度干旱和中度干旱,分别对应实际土壤含水量(SWC)21%~26%、16%~21%、12%~16%和8%~12%)和4个叶面湿润时长(10、30、40和60 min),对杉木叶片吸水及逆向运移重水的利用比例进行连续监测。结果表明:当土壤受到干旱胁迫(SWC 8%~16%),叶片持续喷湿时间≥30 min时,叶片会发生吸水,且叶片吸收的水分可沿叶-枝-根的水势梯度逆向运移到木质部和根附近土壤中,改善植物水分状况;叶片对逆向运移重水的利用比例随降水结束后时间的增加而逐渐减小,在降水结束1 h后达到最大值,为10.82%;枝条和根对逆向运移重水的利用比例随降水结束后时间的增加先升高后缓慢减小,其分别在降水结束2 h和2~4 h后利用比例达到最大,为8.36%和0.65%,说明杉木各个部位对逆向运移重水的利用比例不同,响应时间也不同且存在一定的滞后性。因此,杉木可以通过根和叶吸收水分,对季节性干旱地区利用自然水资源、有效缓解自身干旱胁迫具有重要意义。