保育植物理论及其在南亚热带生态恢复中的应用

保育植物是指那些能够在其冠幅下辅助其他目标物种生长发育的物种,它主要通过对目标物种的种子萌发或者幼苗存活提供较好的微环境,并通过植物种间的正效应使目标植物种成功定居.近些年国际恢复生态学界已开始将保育植物技术应用于植被恢复中并取得了一些成效.文中在概述保育植物与目标植物的定义、保育效应机理、影响保育效应的生态因素、保育植物与生态恢复的关系的基础上,结合南亚热带地区的生态恢复试验,提出了存在的保育植物与目标植物种对,此外,还提出了保育植物研究与应用的趋势.

CERN分布式土壤样品长期保存系统的构建

长期保存的土壤样品是国家科技基础支撑条件的重要组成部分,对于土壤及环境长期变化研究和科学数据开放共享等具有重要价值。近年来,随着我国对农业和生态环境科技投入的不断增长,土壤调查强度逐步增大,土壤样品积累速度明显加快,因此,亟需相关的标准规范来指导土壤样品的长期保存。在国家标准《土壤质量土壤样品长期和短期保存指南》(GB/T 32722—2016)的基础上,结合“十三五”期间CERN分布式土壤样品长期保存系统建设经验,本文对土壤样品保存管理策略、土壤样品保存条件要求和土壤样品信息管理系统进行了介绍,以期为我国土壤样品长期标准化保存,以及第三次全国土壤普查样品库建设提供参考。

浇水频率和凋落物覆盖量对黧蒴锥种子萌发及幼苗存活的影响

黧蒴锥是华南用于人工造林和生态恢复的优良乡土树种.选取浇水频率和凋落物覆盖量两个控制因子,研究在不同的土壤湿度和凋落物覆盖量条件下,黧蒴锥种子萌发及幼苗存活和生长特征.结果表明:凋落物对黧蒴锥种子萌发和幼苗生长的影响与环境的潮湿程度相关.当浇水频率为每天1次时,凋落物覆盖会抑制黧蒴锥种子萌发和幼苗早期生长,导致种子萌发率降低、幼苗死亡率提高;在浇水频率为2 d 1次和3 d 1次时,凋落物覆盖可以改善土壤的水分状况,有助于种子萌发和幼苗存活.凋落物覆盖还可以显著地提高幼苗的生物量.在通过播种来实现亚热带灌木林地更新时,可利用凋落物覆盖促进黧蒴锥的种子萌发和幼苗存活.

凋落物覆盖及掩埋对不同质量的藜蒴种子萌发和幼苗生长的影响

以南亚热带常见的先锋乡土树种藜蒴(Castanopsis fissa)为研究对象,通过室内萌发试验,分析了种子质量、凋落物覆盖和掩埋对种子萌发及幼苗早期生长的影响。结果表明,藜蒴种子能否成功萌发并形成幼苗的决定性因素是种子的掩埋深度。掩埋显著抑制了藜蒴种子萌发及形成幼苗的过程,随掩埋深度的增大,这种抑制作用越明显。掩埋对幼苗的存活和生物量没有显著影响,但可提高幼苗根部生物量的分配。深度掩埋时,质量大的种子在幼苗形成过程中具明显优势;而置于土壤表层或浅埋的种子成苗率与种子质量的相关性较低。大质量种子形成的幼苗更易于存活,在生物量的积累方面也表现出一定的优势。凋落物覆盖未抑制幼苗的出土,且对幼苗的存活和生长具有明显的促进作用,表现在可提高幼苗的相对生长率以及生物量的积累。另外,凋落物的覆盖明显提高了幼苗生物量在其冠部的分配。因而,若利用直接播撒藜蒴种子的方式改造南亚热带退化草坡,理论上应尽可能选用大质量的种子直接播种于地表,并覆以原有的地表凋落物,以促进藜蒴幼苗成功建立。

试论人工林下乡土树种定居限制问题

人工林的生态系统服务功能比天然林差,多数人工林林下难以有乡土树种入侵并定居,如何改造并促进这些人工林向天然林或次生林演替并提高生态效益,已成为制约区域林业可持续发展的关键问题.在阐述定居限制原理的基础上,本文从种类特性、限制发生时间、影响定居的内外因素等方面概括了森林更新或恢复中的定居限制问题,认为人工林林下乡土树种的定居限制主要由种子的可到达性及环境条件所决定.基于恢复生态学中有关森林恢复的理论,提出应对不同时空尺度上植物更新过程中的种子和幼苗存活的影响因素进行整合.

火烧和植造桉林对南亚热带退化草坡土壤种子库的影响

对南亚热带典型火烧草坡迹地和人工造桉林后的退化草坡土壤种子库进行了取样调查,采用种子萌发试验研究了这些不同处理的土壤种子库特征,结果表明:(1)火烧处理对土壤种子库有显著影响,具体表现为种子库储量减小、物种种类减少、优势种组成单一、物种多样性指数和地上植被相似性系数低、土壤种子库物种组成与地上植被物种组成差异显著;(2)种植桉树对土壤种子库储量、物种生活型分布、土壤种子库物种组成与地上植被物种组成差异均没有影响,但能增加草本物种种类;(3)火烧并种植桉树对土壤种子库的影响与火烧处理结果一致,能使土壤种子库中优势物种种子密度增加,但不能增加草本种类在种子库中的密度。该研究表明采用火烧处理有利于南亚热带退化草坡植被恢复;采用种桉树的方法短期内植被恢复的效果不明显;退化草坡的植被恢复需要适度的人为干预与调控。

蚯蚓和三叉苦对亚热带人工林土壤N_2O和CH_4通量的短期效应

在广东鹤山大叶相思(Acacia auriculaeformis)人工林内设置外来蚯蚓西土寒宪蚓(Ocnerodrilus occidentalis)和乡土植物三叉苦(Evodia lepta)野外控制实验,用静态箱-气相色谱法对土壤N2O和CH4通量进行15 d的原位测定,研究蚯蚓和三叉苦对土壤N2O和CH4通量的影响。结果表明:三叉苦并未明显增加土壤N2O和CH4的通量,而假植物(模拟三叉苦的物理效应)则显著促进了土壤N2O的释放通量。整个实验阶段,蚯蚓效应分别使无植物对照和三叉苦处理土壤N2O通量增加了26.7%和66.3%,而在种假植物条件下,添加蚯蚓使土壤N2O通量降低了39.7%;同时,蚯蚓效应使对照处理土壤CH4吸收通量增加了10.3%,使假植物处理土壤CH4吸收通量降低了90.6%,而使三叉苦处理土壤CH4释放通量增加了301.8%。可见,蚯蚓能够促进人工林土壤N2O释放;同时促进人工林土壤从CH4"汇"向"源"转变。三叉苦的物理过程促进土壤N2O的释放,而三叉苦的生物过程抑制土壤N2O的排放。如何减缓人工林中土壤N2O和CH4的排放,必须综合考虑植物物理过程、生物过程以及蚯蚓对土壤N2O和CH4排放过程影响的独立效应和交互效应。

西土寒宪蚓和三叉苦植物对大叶相思人工林土壤CO_2通量的短期效应

西土寒宪蚓(Ocnerodrilus occidentalis)为广东人工林和撂荒地内广泛分布的外来种蚯蚓,因其对水热、pH值及土壤有机质等的变化不敏感,其分布范围有逐渐扩大的趋势。研究西土寒宪蚓对人工林碳循环的影响过程,可以为如何减少外来蚯蚓影响下的人工林土壤碳排放提供思路。在广东鹤山大叶相思(Acacia auriculaeformis)人工林内设置外来蚯蚓和乡土植物野外控制实验,利用静态箱-气相色谱法对土壤CO2通量进行15天的原位测定。结果发现,单独添加西土寒宪蚓及单独种植三叉苦(Evodia lepta),对土壤CO2通量的效应都不明显。植物物理过程(如遮阴作用等)、植物生物过程(如根际化学物质分泌过程等)及植物在未添加蚯蚓样方和添加蚯蚓样方中对土壤CO2通量的效应分别为–32.1%、40.9%、8.8%和–7.2%、30.7%、23.5%。植物的物理过程抑制了土壤CO2排放,但提高了蚯蚓对土壤CO2排放的促进作用(提高了39.3%)。植物的生物过程促进了土壤CO2排放,但减弱了蚯蚓对土壤CO2排放的促进作用(降低了23.5%)。试验期间蚯蚓对多数土壤理化性质的影响并不明显,但是蚯蚓的存在有增强土壤细菌活性的趋势,而且使土壤CO2通量与土壤理化性质的相关性更加密切了;同时,蚯蚓的存在也使土壤CO2通量与土壤水热因子的关系发生了变化。可见,森林土壤CO2通量不仅与水热条件有关,还受地上和地下生物过程的调控。如果只关注森林土壤CO2通量的大小,而忽略影响土壤CO2产生及释放的生物学过程,将无法找到减少森林土壤CO2排放的有效途径。减缓人工林中土壤碳的排放,必须综合考虑植物物理过程、植物生物过程以及蚯蚓对土壤CO2排放过程的独立效应和交互效应。