元谋干热河谷生态恢复区昆虫多样性研究

以元谋退化生态系统初始生态恢复中人工构建植被为研究对象,在样地调查的基础上,对比分析了退化生态系统和恢复生态系统昆虫群落多样性组成与结构的恢复状况及其对人工群落类型的生态响应。结果表明,植物群落组成是影响昆虫群落多样性的关键因子。与天然植被相比,混交林促进了昆虫在退化地的扩散和定居,物种多样性明显增加。主成分分析排序将6种生境分为两大类:第Ⅰ类为赤桉纯林,代表物种单一、林下空旷、环境干燥为特点的植被;第Ⅱ类为扭黄茅草坡、车桑子灌丛及赤桉 银合欢、赤桉 相思、相思 银合欢3种混交林,代表物种相对复杂,生境偏向湿润的植被。不同生境的特有昆虫和优势昆虫种类和数量分析表明,在3种混交林中,相思 合欢恢复的效果较赤桉 相思与赤桉 合欢显著,是最好的先锋群落植物混交模式,能够较快改良生境,提高其物种多样性。但由于造林面积较小,植被恢复时间短,受人为干扰较大,昆虫多样性恢复的效果还不明显。     

地表蚂蚁在云南萨王纳地区植被恢复过程中的指示作用

为了查清地表蚂蚁在萨王纳地区人工植被恢复过程中的指示作用,采用陷阱法调查了云南省萨王纳地区人工林和自然植被地表蚂蚁多样性。(1)群落物种组成:采集蚂蚁40467头,隶属于5亚科19属47种。扁平虹臭蚁Iridomyrmes anceps是保护较好自然植被的常见种;而迈氏小家蚁Monomorium mayri是干扰较大的自然植被及多数人工林的常见种。(2)多度和α多样性:在人工林中,印楝林地表蚂蚁群落多度和α多样性最高,桉树林次之,新银合欢林最低。(3)群落相似性及β多样性:印楝林地表蚂蚁群落与自然植被灌草丛较接近,而其它人工林蚂蚁物种组成不相似;新银合欢林β多样性最高,βCs值在0.481—0.935;印楝林较低,βCs值在0.200—0.478。(4)相关性分析:地表蚂蚁群落物种丰富度S值及ACE值和草本植物群落S值及ACE值均正相关。印楝林和桉树林具有较高的α多样性,在当地生物多样性保护中具有积极意义;而新银合欢林是生境极度退化区域的重要植被恢复模式之一,这3种人工林对于萨王纳地区植被恢复具有重要作用。蚂蚁群落α多样性能够作为生物多样性的指示物,指示云南萨王纳地区植被恢复中生物多样性的状况。     

高温和低湿对干热河谷7个植被恢复树种光合参数的影响

采用人工气候室控制环境条件,研究了高温（30℃和40℃）对印楝（Azadirachta indica A．Juss．）、木豆[Cajanus cajan（Linn．）Huth]、赤桉（Eucalyptus camaldulensis Dehn．）、蓝桉（E．globulus Labillardiere）、柠檬桉（E．citriodoraHook．）、大叶相思（Acacia auriculiformis A．Cunn．）和麻风树（Jatropha curcas Linn．）7个干热河谷植被恢复树种幼苗叶片光合参数的影响,以及低湿条件对麻风树幼苗叶片光合参数的影响,并对高温及低湿条件下各树种叶片光合参数与叶片含水量的关系进行了探讨。结果表明：在高温条件下,供试树种叶片的净光合速率（Pn）和Fv／Fm值均随叶片含水量的提高逐渐增加,但在40℃条件下各树种的Pn以及刚nn值均明显降低,表明叶片含水量高有利于各树种叶片Pn和n／Fm的提高,而40℃高温则对其Pn和Fv／Frn有明显抑制作用。在非干旱条件下,高温对各树种幼苗的Pn、气孔导度（Gs）、胞间c0：浓度（ci）和蒸腾速率（Tr）均有不同程度影响。在40℃条件下,供试树种中印楝和赤桉幼苗的Pn降幅最小;大叶相思、蓝桉和木豆幼苗的Gs明显增加;各树种幼苗的ci均明显提高;除印楝外,其他6个树种幼苗的Tr明显加剧且叶片水分利用效率降低。在叶片含水量较高的状况下,供试7个树种中印楝和赤桉幼苗的FV／Fm值受高温的影响较小。在空气相对湿度20％的条件下,麻风树幼苗的Pn、Cs、ci及Tr均明显降低,且均随叶片含水量的提高而增加,表明叶片含水量下降是麻风树幼苗光合作用减弱的重要影响因素。研究结果表明：干热河谷地区的高温引起的植物光合限制以非气孔因素为主导;在供试的7个树种中,印楝和赤桉对干热河谷高温干旱生境的适应或忍耐能力较强。     

干热河谷印楝和大叶相思人工林根系生物量及其分布特征

以元谋干热河谷10年生印楝和大叶相思为研究对象,采用分层挖掘法对印楝纯林、大叶相思纯林及印楝×大叶相思混交林根系生物量及其分布特征进行研究.结果表明:印楝×大叶相思混交林根系总生物量为2.707 t/hm2,介于印楝纯林(2.264t/hm2)和大叶相思纯林(3.405 t/hm2)之间.混交林内主根总生物量为1.057 t/hm2,为印楝纯林和大叶相思纯林的69.9％和69.7％,而除粗根外,混交林内其它径级的侧根(中根、小根和细根)生物量均介于印楝纯林和大叶相思纯林之间,分别为印楝纯林的228.7％、120.1％、450.0％,为大叶相思纯林的71.3％、65.8％和48.8％.干热河谷印楝和大叶相思人工林根系在土壤表层分布比例大,尤其足0-0.2 m土层内,其根系生物量占根系总生物量的63.6％-76.3％.根系垂直累积生物量与土壤深度可用二次方程拟合,拟合方程的二阶导数表明,垂直方向上,印楝纯林根系分布较混交林均匀,而混交林较大叶相思纯林均匀.     

元谋干热河谷不同人工林中鞘翅目甲虫多样性比较

在元谋干热河谷采用网扫法调查了云南松林、桉树林、新银合欢林、桉树＋新银合欢林、印楝林及多树种混交的人工林鞘翅目昆虫多样性。结果表明,鞘翅目甲虫标本925号,计71种,分属18个科,其中叶甲科种类最丰富,象甲科数量最丰富。人工林鞘翅目昆虫群落物种丰富度在7～23,Shannon—Wiener多样性指数在1．249～2．562,昆虫多样性总体较低。各样地鞘翅目群落之间为不相似水平。云南松林鞘翅目昆虫群落物种丰富度、Shannon—Wiener指数、Simpson指数及Pielou指数分别为20、2．562、0．104和0．855,其多样性最高,多树种混交林较高,印楝林较低,而桉树林、新银合欢林、桉树＋新银合欢林多样性极低。多树种混交的恢复对昆虫多样性提高有显著促进作用。     

云南干热河谷印楝和大叶相思人工纯林与混交林养分循环特征

为了更好地指导干热河谷不同恢复模式下人工林经营过程中的养分管理以及造林模式的筛选,以元谋干热河谷10年生印楝和大叶相思为研究对象,对其纯林及混交林内N、P、K、Ca、Mg主要养分元素的积累、分配和循环进行研究.结果表明： 印楝纯林、大叶相思纯林及印楝+大叶相思混交林5种营养元素的总积累量分别为333.05、725.61和533.85 kg·hm^-2,印楝纯林各器官养分积累量为枝＞干＞根＞叶＞皮,大叶相思纯林与混交林均为枝＞干＞叶＞根＞皮.印楝纯林内5种养分元素的积累量为Ca＞K＞N＞Mg＞P,大叶相思纯林与混交林一致,均为Ca＞N＞K＞Mg＞P.林分养分年存留量为62.72～162.19 kg·hm^-2·a^-1,总归还量为48.82～88.86 kg·hm^-2·a^-1,年吸收量为111.54～251.05 kg·hm^-2·a^-1,均以大叶相思纯林最高,其次是混交林,印楝纯林最低.林分对营养元素的利用系数为0.34～0.39,循环系数为0.35～0.44,周转期为6.54～8.17 a.印楝纯林内N和P的归还量小,循环速率低;大叶相思纯林内N和P的循环速率较大,有利于林地养分的维持;混交林内养分吸收量和归还量为印楝纯林的186.2%和167.2%,N、P和K的循环速率大于印楝纯林,Ca的周转期短于大叶相思纯林的50%.印楝和大叶相思混交种植有利于林地土壤肥力的恢复和生产力的维持.
     

元谋干热河谷20年生人工恢复植被生物量分配与空间结构特征

采用分层收获法,对元谋干热河谷20年生赤桉、新银合欢纯林及其混交林的生物量分配与空间结构进行对比研究.结果表明:混交林林分生物量(82.99t·hm-2)介于赤桉纯林(60.64t·hm-2)与新银合欢纯林(127.79t·hm-2)之间;混交林内赤桉单株平均生物量(44.32kg)较其纯林(29.58kg)提高了49.8%.新银合欢纯林的枝叶生物量分配比例(25.4%)显著高于赤桉纯林(8.9%),且地上部生物量分配比例(78.0%)显著高于赤桉纯林(73.4%).新银合欢纯林及混交林中新银合欢的根系主要分布于0～40cm土层,赤桉纯林及混交林中赤桉的根系则主要分布于0～80cm和0～60cm土层.混交林中新银合欢的侧根(中根、小根和细根)分配比例均高于其纯林,而赤桉则相反.新银合欢的引入在一定程度上可促进赤桉生长,尤其是增加其地上部生物量及表层土壤(0～20cm)中的侧根生物量,对该地区的水土保持具有重要意义.     

5种相思树和尾巨桉人工林土壤养分和酶活性特征

为揭示固氮树种土壤养分转化的酶学机制,对固氮树种[厚荚相思(Acacia crassicarpa)、黑木相思(A. melanoxylon)、卷荚相思(A.cincinnata)、大叶相思(A.auriculiformis)和马占相思(A.mangium)]及非固氮树种尾巨桉(Eucalyptusurophylla×E.grandis)人工林的土壤养分含量、酶活性及其相关性进行研究。结果表明,相思林40～60cm土层的pH均高于尾巨桉林;5种相思林土壤各土层的TP、TK含量均低于尾巨桉林,而20～40 cm土层的TC、TN含量均高于尾巨桉林,黑木相思林和马占相思林各土层的有效养分均显著高于尾巨桉林(P0.05)。0～10 cm土层中,相思林的土壤酸性磷酸酶和纤维素酶活性均高于尾巨桉林,大叶相思林的土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和芳基硫酸酯酶活性显著高于尾巨桉林(P0.05),卷荚相思林的土壤脲酶、纤维素酶、几丁质酶和淀粉酶活性显著高于尾巨桉林(P0.05)。相关分析结果表明,土壤脲酶、蔗糖酶和几丁质酶活性与AP显著负相关(P0.05),蔗糖酶和纤维素酶活性与NH4+-N显著负相关(P 0.05),脲酶、纤维素酶、芳基硫酸酯酶与土壤TK显著负相关(P0.05),几丁质酶活性与TN含量呈显著正相关(P0.05),土壤淀粉酶活性与NH4+-N呈显著正相关(P 0.05),过氧化氢酶活性与土壤TK含量呈显著正相关。可见,与尾巨桉人工林相比,在我国南方退化山地引种相思树可提高土壤关键酶的活性,对土壤有效养分具有明显改良作用,有利于退化地土壤的生态修复及人工林长期生产力的维持。     

云南元谋干热河谷植被恢复初探

根据元谋干热河谷的植被退化、残遗特征,论述了其原生植被类型,并认为呈多顶极分布格局;通过试验表明：元谋干热河谷区只要选择适宜的树种及其正确的造林技术,无论是在砾石层阶地、土石山地和泥岩山地都可以种植乔木成林。     

亚热带树种转换对林地土壤微生物群落结构和功能的影响

通过分析杉木采伐迹地营造阔叶树种尾巨桉和固氮树种黑木相思人工林后土壤微生物群落组成和酶活性,探讨造林树种转换对于改善杉木林地土壤微生物特性的影响.结果表明: 树种转换对土壤微生物群落组成和酶活性的影响主要局限于0～10 cm土壤层.杉木转换为固氮树种黑木相思后,显著提高了0～10 cm土壤层总脂肪酸含量、真菌、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和放线菌生物量.主成分分析表明,黑木相思人工林土壤微生物群落组成与杉木和尾巨桉人工林具有显著差异,土壤中革兰氏阳性细菌、阴性细菌和放线菌丰度显著提高.在0～10 cm土壤层,黑木相思人工林土壤纤维素水解酶、乙酰氨基-葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性均显著高于杉木和尾巨桉人工林.研究表明,杉木转变为固氮树种黑木相思后会显著提高微生物生物量和酶活性,有助于土壤有机质的恢复,加快养分循环过程.     

Effect of Acacia plantations on net photosynthesis, tree species composition, soil enzyme activities, and microclimate on Mt. Makiling

To determine the effectiveness of rehabilitation on improving ecosystem functions, we examined net photosynthetic rate (P _N), tree species composition, soil enzyme activities, and the microclimate (air and soil temperature, relative humidity) of an area on Mt. Makiling that has been rehabilitated and protected from fire for over 12 years. After it was last burned extensively in 1991, restoration was initiated by planting Acacia mangium and Acacia auriculiformis. We selected three areas to study in 2003. Two areas were rehabilitated with A. mangium and A. auriculiformis, and one was still dominated by Imperata cylindrica and Saccharum spontaneum. P _N of A. mangium and A. auriculiformis showed significantly lower values than those of I. cylindrica and S. spontaneum. The Acacia plantations had more naturally regenerated tree species than the grassland. Additionally, more tree species appeared in the A. mangium plantation than in the A. auriculiformis plantation. Ficus spetica was present in all of the study sites. Dehydrogenase and phosphatase activities were significantly higher in soil under the Acacia plantations than under grassland. Grassland showed higher air temperature, relative humidity, and soil temperature as well as a larger variation per hour in these parameters compared to the Acacia plantations. The highest air temperature, relative humidity, and soil temperature were measured in April during the dry season. From the regression analysis, soil temperature was significantly correlated with air temperature. Hence plantations, as a rehabilitation activity for grassland, promote natural regeneration and stabilize the microclimate. This stabilization of the microclimate affects establishment and growth of naturally occurring tree species.     

干热河谷主要造林树种气体交换特性的坡位效应

植物光合与水分生理特征是植物逆境适应能力评价的重要参考指标.极端生境下,坡位的选择有时成为造林成败的关键.探讨了元谋金沙江干热河谷9个主要造林树种光合与蒸腾作用在不同坡位间的空间差异及干热季向湿润季转换的时序差异.结果表明,低的坡位有助于树种维持相对高的净光合速率,且树种不同,由坡位引起的光合增益效应亦具有较大差别;低坡位的光合增益效应在干热季更为明显,而在湿润季,干热胁迫解除,低坡位的光合增益效应具有较大程度的降低;在不同坡位间发生的光合限制主要受非气孔因素主导.无论在干热季或湿润季,与净光合速率的变化情形一致,低的坡位均促进了树种的蒸腾速率.水分利用效率受坡位的影响较为复杂,因树种、季节而异.     

固氮树种旱冬瓜对退化林地土壤修复和林下植被重建的生态驱动效应

固氮树种对退化土壤和森林的结构与功能修复和改良具有重要价值,但是,固氮树种的混交配置、林龄变化和人工与天然起源林分对土壤修复和林下植被重建方面的生态驱动效应与影响机制的认识尚不够深入。因此,在金沙江上游选择退耕地上不同混交配置模式、不同林龄旱冬瓜(Alnus nepalensis)人工林和旱冬瓜天然次生林,对比分析了土壤养分、林下植被生长、林下植被多样性和旱冬瓜材积等指标的差异,以期阐明固氮树种旱冬瓜对土壤养分状况及林下植被重建的生态驱动效应。结果表明：(1)不同旱冬瓜人工林配置模式中,旱冬瓜纯林的土壤养分综合指标显著高于旱冬瓜+云南松混交林和云南松纯林(P<0.05);(2)不同林龄旱冬瓜人工林中土壤有机质、总氮及土壤养分综合指标呈现8年生林均显著大于5年生林(P<0.05);(3)土壤有机质、总氮及土壤养分综合指标均为旱冬瓜天然林>旱冬瓜和云南松人工混交林>云南松天然林(P<0.05);(4)SEM模型分析发现,旱冬瓜材积与土壤养分综合指标呈极显著的正相关关系(R=0.473,P<0.001);(5)在不同旱冬瓜人工配置模式和不同优势种的天然林中...     

云南干热河谷植被与环境研究进展

特殊的地理位置和独特的地形地貌特征组合形成了典型的干热气候环境, 在云南省亚热带高原山地河谷下部发育了一类特有的植被类型, 即干热河谷植被。干热河谷植被具有非地带性和稀有性, 以及由土地利用变化为主的人为活动干扰导致的脆弱性。本文回顾了干热河谷植被的研究历史, 分别从干热河谷的植物群落学和植物区系学、干热河谷植被与土地的关系以及干热河谷植被保护与恢复三个方面进行了总结。植物群落与区系研究主要集中于群落分类、植被分类、群落特征、人为干扰影响、区系特征、性质和起源; 植被与土地关系研究侧重于土壤特性、土地利用/覆盖变化、土地退化及水土流失状况; 植被保护与恢复的热点在植被恢复目标、植被恢复功能区划、植被恢复引种及筛选及植被恢复效益评价研究。未来在这些区域应注重自然灾害及预防、水电工程建设对植被的影响及其响应等方面的研究, 深入开展大尺度植被时空格局的监测和动态服务功能分析。     

云南南涧干热退化山地植被恢复重建及其效益初析

从１９８９～１９９７年,通过对云南南涧干热河谷退化山地生物生态工程治理试验示范研究,筛选出以台湾相思、马占相思、大叶桉、马鹿花、山毛豆、香根草、大翼豆等为主的２０余种适应干热生境和退化山地植被恢复的乔、灌、草植物;并根据不同立地条件营建了多种由这些筛选的物种组合的植物群落,采用内倾式水平带状整地与调控水系统建设相结合的生物治理措施,森林覆盖率从原来的５％增加到６５％,项目投产比为１：２以上,取得了良好的社会、生态和经济效益．     

云南干热河谷水库气候效应对车桑子幼苗生长发育的影响及其作用机制

干热河谷地区水电站建设对当地植被的潜在影响是一个值得关注的生态学问题。车桑子是当地植被灌木层的主要成分,开展水库气候效应对车桑子生长、发育影响的研究具有现实价值。以车桑子的实生幼苗为材料,将土壤含水量控制为13%、7%和1.5%,空气湿度控制为50%、65%和75%,从幼苗生长、构件发育、根系发育、生物量分配等方面研究了降水减少和大气湿度增加的气候效应对车桑子的影响,通过叶绿素含量、Fv/Fm、丙二醛(MDA)含量和叶片可溶性糖含量等指标,从光合系统特性、膜质过氧化和渗透调节3个方面研究了车桑子的受损与适应机制。结果表明,土壤干旱能够抑制车桑子幼苗高生长和根系发育的各项指标,并促进生物量向根系分配;当大气湿度增加时,幼苗高生长和根长虽呈增加趋势,但生物量积累、根系发育指标及RMR却具有单峰效应,显示空气湿度过高时对其生长发育具有抑制作用。综合而言,由于大气湿度增加能够部分补偿土壤的干旱效应,干热河谷区水库建设的气候效应不会对车桑子幼苗的生长和发育产生重要影响。结果还表明,土壤干旱和大气湿度变化对叶绿素含量无影响,土壤水分胁迫和空气湿度下降导致Fv/Fm显著下降,说明光合电子传递链受损是车桑子光合抑制的主要原因;土壤水分胁迫导致MDA含量升高,说明细胞膜质过氧化是车桑子幼苗受损的重要机制;而土壤干旱导致叶片可溶性糖含量升高,说明车桑子幼苗具有较好的渗透调节机制。研究结果对评估干热河谷区水电站建设对植被的影响具有参考价值。     

云南南涧干热退化山地人工植被恢复初期生物量及土壤环境动态

 研究了云南南涧干热河谷退化山地人工恢复植被初期阶段(3～5年)主要植物群落的地上生物量和恢复植被后土壤水分及养分的相关动态。结果表明,几种外来植物的适应性强,早期生长迅速并能很快郁闭。人工群落生物量都高于当地次生的坡柳灌草丛。引进种的地上生物量和总平均生长量分别是坡柳的3～16倍和5～20倍,其生长速度也高于乡土树种云南松。雨季人工植被下土壤含水量比光坡地增加约100％,表土层则增加2倍以上。但在旱季,林地土壤含水量与光坡地相近甚至低于光坡地。植被的恢复使土壤养分朝着良性循环转变。土壤有机质、速效钾含量提高,全氮含量稍有降低但不明显,速效磷含量降低,pH值有所下降。这些变化主要发生在土壤表层,人工植被及其土壤生态系统的恢复仍处于不稳定状态。     

根际促生菌对石漠化地区造林苗木的促生效应

西南岩溶石漠化山区水土流失严重、养分贫瘠,导致植被恢复困难。为探究固氮菌对岩溶石漠化地区造林苗木的生长促进效应,该文以广西石漠化地区常见造林树种香樟、任豆、喜树和台湾相思苗木为材料,利用平板稀释法从石漠化乡土植物根际土壤筛选固氮菌,通过测定固氮酶活性及鉴定固氮菌菌种,选择固氮酶活性较高的菌种制成复合菌剂接种到试验苗木进行盆栽试验。结果表明:共筛选得到6株具有固氮能力的根际促生菌,分别属于根瘤菌属(Rhizobium)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)和黄杆菌属(Flavobacterium),其中归类为根瘤菌属的3株固氮菌酶活性较高。复合菌剂接种试验表明接种固氮菌对造林苗木的生长具有明显促进作用。与未接种处理相比,接种处理苗木的株高、叶面积、生物量以及叶绿素含量均显著增长;同时苗木的氮、磷、钾含量也有不同程度的增加。其中,香樟、任豆、喜树和台湾相思的氮含量分别提高了28.9%、53.1%、37.0%和31.6%;香樟、台湾相思的磷含量分别增加了25.6%和42.5%;任豆、台湾相思的钾含量分别增加了57.5%和49.7%。接种石漠化乡土固氮菌能够显著促进造林苗木生长和养分含量,在石漠化植被修复中具有较好的应用前景。     

Restoring degraded arid Mediterranean areas with exotic tree species: Influence of an age sequence of Acacia salicina on soil and vegetation dynamics

Acacia salicina Lindl. is an Australian leguminous tree widely planted outside its original distribution as a multi-purpose species, and successfully establishes on degraded areas. The objective of this study was to determine how an age sequence of 3, 5, 9 and 13-year-old A. salicina plantations affected soil properties and flora diversity of an arid Mediterranean steppe. Soil samples were taken from the upper 10 cm of soil under tree canopies and in the associated open spaces. The results showed that tree establishment and development enhanced soil contents of total C, total N, available P and exchangeable K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ and Na⁺. These trends increased significantly with increasing plantation age. At the same time A. salicina facilitated the colonization and development of understory vegetation. Indeed, the number of plant species, the total plant cover, the perennial species density, the plant biomass and the diversity all attained higher values under tree canopies and increased with increasing plantation age. The soil dynamic under 13-year-old A. salicina plantations reflected two phases in the restoration sequence, characterized by nominal changes during tree establishment (0–5 years) and showing marked and rapid changes associated with the start of canopy closure (5–13 years). A. salicina establishment could be an effective and applicable measure to restore soil and vegetation and control desertification in the Mediterranean arid steppes.