西南典型喀斯特地区石漠化时空演变特征——以贵州省普定县为例

为揭示我国西南典型喀斯特地区石漠化时空演变特征,选取贵州省普定县为研究对象,基于Landsat、DEM等影像数据,提取了坡度和4期植被覆盖度、岩石裸露率分布图,并利用地理探测器获得各自的贡献率,反演了1990—2015年4期石漠化空间分布信息,进而讨论了石漠化时空演变特征。结果表明:(1)在1990—2015年间,普定县石漠化演变复杂,经历了由好转到恶化再到好转的阶段,总体趋势在好转,局部恶化,石漠化治理仍需加大力度;(2)中度以上石漠化集中分布在三岔河沿岸附近,轻度以下石漠化则分布较散乱;(3)潜在和轻度石漠化演变方向复杂,潜在石漠化平均变化速率最大(2.75 km2/a),在1997—2006年间更是达到了16.5 km2/a;(4)植被覆盖度与岩石裸露率的变化主要呈负相关,前者的增加主导了石漠化的好转,而后者的增加则控制了石漠化的恶化;(5)石漠化演变存在突变,在三岔河沿岸附近,存在无/潜在石漠化突变为重度以上石漠化的现象;在靠近城乡居民地附近,存在重度以上石漠化突变为无/潜在石漠化的现象;(6)植被覆盖度、岩石裸露率、坡度能较准确反演石漠化,贡献率分别为44%、42%、14%。本文提供的石漠化反演方法快速高效,制作的图件、数据为同行提供了参考,得出的结论为石漠化治理提供了科学支撑。     

典型喀斯特峰丛洼地不同植被恢复对土壤养分含量和微生物多样性的影响

以桂西北典型喀斯特峰丛洼地植被恢复过程中草丛、灌丛、次生林、原生林4个植被恢复阶段为研究对象,通过测定优势种的根际与非根际的土壤p H、养分含量及微生物多样性,探讨不同恢复阶段根际土壤养分的富集效应及土壤微生物多样性的变化特征。研究结果表明:(1)4个恢复阶段的根际与非根际土壤养分均呈现显著差异;土壤有效态养分较全量养分对植物根际微小的变化响应更为灵敏;大多数养分表现出明显的富集效应,AP和AK在原生林的富集率明显高于其他恢复阶段;(2)4个恢复阶段细菌Shannon-Wiener指数(H)、丰富度指数(S)均高于真菌,根际土壤细菌与真菌Shannon-Wiener指数(H)、丰富度指数(S)与Pielou均匀度(EH)都高于非根际土壤;(3)4个恢复阶段土壤TN分别与p H、SOC、AN呈极显著正相关(P0.01),磷素、钾素与土壤微生物多样性呈显著相关(P0.05)。可研究结果为西南喀斯特脆弱区土壤生态功能恢复与植被恢复重建提供科学依据。     

Fruit types and seed dispersal modes of plants in different communities in Shilin Geopark,Yunnan, China

喀斯特植物群落果实类型和种子散布特征的研究, 对于理解喀斯特植物群落更新与拓展特征, 进而揭示喀斯特石漠化地区恢复植被的自然扩展机制及制定植被恢复规划具有重要意义。该研究以石林地质公园不同群落类型为对象, 研究不同群落的果实类型谱与种子散布谱, 以揭示果实类型与种子散布方式对恢复植被的影响。采用石林地质公园不同群落各1 hm ²样地记名计数法调查的维管束物种名录, 依据Flora of China对物种果实的描述确定其果实类型; 根据文献、数据库以及果实、种子形态性状确定种子散布方式。结果表明: (1)石林地质公园282种维管束植物共16种果实类型(含孢子), 其中瘦果、蒴果、浆果和核果的物种比例均大于10%。木本植物、草本植物、藤本植物的优势果实类型分别为核果、瘦果和浆果。石林地质公园各群落的木本植物、草本植物和藤本植物的果实类型谱差异不显著。在原生林、次生林、灌丛、灌草丛和人工辅助云南松林不同群落中, 浆果和核果的物种比例减少, 瘦果、颖果和蒴果的物种比例增加。(2)石林地质公园植物种子以动物传播为主, 其次为风传播。在原生林、次生林、灌丛、灌草丛和人工辅助云南松林不同群落中, 风传播的物种比例增加了73%-87%, 动物传播(包括鸟类传播)减少了31%-36%。(3)物种的种子散布方式直接影响到植被恢复物种和恢复策略的选择。基于恢复目标, 选择自然传播能力强的乡土物种或地带性植被关键种, 辅以传播廊道, 有助于喀斯特的植被恢复。     

广西中越边境喀斯特地区叶附生苔类植物物种多样性研究

为了解日益恶化的喀斯特环境下叶附生苔类植物的分布状况,对广西中越边境喀斯特地区叶附生苔类植物多样性展开调查。结果表明,广西中越边境喀斯特地区有叶附生苔类植物5科15属43种,其中,九洲疣鳞苔(Cololejeunea yakusimensis)、巴氏薄鳞苔(Leptolejeunea balansae)、斯氏唇鳞苔(Cheilolejeunea streimannii)、麦氏细鳞苔(Lejeunea micholitzii)、巨齿细鳞苔(L.kodamae)和纤细细鳞苔(L.exilis)为广西苔藓植物新记录。该地区叶附生苔类植物区系具有热带性质和东亚分布特点。与邻近地区比较,该地区叶附生苔类植物与贵州茂兰的亲缘关系和区系关系最紧密。该地区叶附生苔类植物分布随海拔增加呈增加趋势。那坡老虎跳保护区、龙州和宁明弄岗保护区以及靖西龙邦镇风水林是叶附生苔类植物分布最丰富的地区,因此,建议应对这些地区的叶附生苔类植物进行优先保护。     

茂兰喀斯特森林生物量构成初步研究

 本研究用收获法测定了30株样木的生物量,建立相对生长关系式用以估测群落生物量。茂兰喀斯特森林的典型群落圆果化香、青冈栎林地上部分生物量为168.02t／hm2,属低生物量的森林生态系统。研究了山脊,坡地,漏斗喀斯特森林的生物量变化;乔木层生物量按生活型、层次和物种的分配;喀斯特森林树种的生产结构的特点及其形成原因。     

喀斯特坡地基岩起伏对土壤剖面水分格局的影响

研究了喀斯特地区典型坡地3条人工开挖样沟(投影长21 m、宽1 m)的岩土结构特征、土壤剖面平均含水量和土岩界面含水量沿坡面向下的变化趋势,探讨了喀斯特坡地基岩起伏对土壤水分格局的影响.结果表明: 喀斯特坡地地表地形与基岩地形不一致,基岩深度变异系数最大为82%,基岩起伏较大.基岩起伏程度明显影响到土壤剖面水分分布格局: 基岩起伏较小时,土壤含水量呈上坡位至下坡位逐渐增加的趋势,且土壤剖面平均含水量和土岩界面含水量与基岩深度相关性均不显著;基岩起伏越大,土壤含水量沿坡向下线性增加的趋势越不明显,土壤水分空间连续性越差,基岩凹陷、裂隙处土壤含水量较高,土壤剖面平均含水量和土岩界面含水量与基岩深度呈极显著正相关,但后者对基岩起伏的响应更明显.     

湘西南喀斯特地区灌丛生态系统植物和土壤养分特征

以湖南省邵阳县轻度、中度(弃耕地)和重度石漠化的灌丛生态系统为研究对象,采集3种不同石漠化程度的灌丛植物样品以及0～15、15～30、30～45 cm 3个土层土壤,研究土壤、植被养分的分配格局及相互关系.结果表明:土壤有机碳、全N含量在不同土层中差异显著,且其含量均随土层深度增加而减少,而全P、全K、全Ca、全Mg含量在各土层间无显著差异;3种石漠化程度灌丛土壤全N、全P、全Ca、全Mg含量差异显著,且中度石漠化样地土壤有机碳、全N和全P含量相对较高.轻度和重度石漠化土壤各元素含量排序均为有机碳>全K>全Ca>全Mg>全N>全P,而中度石漠化样地土壤各元素含量排序为有机碳>全K>全Ca>全N>全Mg>全P;3种石漠化程度植物各养分含量由高到低依次为Ca>N>K>Mg>P,且植物N、P含量和土壤全N、全P含量均呈显著正相关.土壤养分状况与植物生长密切相关,根据不同石漠化程度土壤养分状况,应该采用封山育林与人工造林相结合以及针对性施肥的方法来治理石漠化.     

喀斯特石山生境中熊猴的雨季食物组成

开展食物组成研究为人们了解灵长类对栖息地的反应提供了很好的途径,对深刻理解动物的行为可塑性及适应性具有重要意义。猕猴属(Macaca)为果食性灵长类,但是不同种类的食性差异很大;即使便同一物种,其不同地理种群也因其栖息环境不同,食物组成存在差异。一般说来,热带地区的种类比生活在较高纬度的种类采食更多的果实。于2012年7—9月,采用瞬时扫描法对广西弄岗自然保护区石山中的两群熊猴(Macaca assamensis)进行了跟踪和观察,对猴群的雨季食物组成及其日时段变化规律进行了研究。结果表明:研究期间熊猴共采食45种植物,其中乔木30种,灌木3种,藤本11种,草本1种。平均每月采食植物22.3种。嫩叶和果实是熊猴的主要食物,分别占食物组成的52.4%和46.1%(其中未成熟果实占21.3%,成熟果实占24.8%)。另外,花占食物组成的0.9%,成熟叶和其它部位分别占0.3%。石山特有植物芸香竹(Bonia saxatilis)的嫩叶提供了43.8%的食物。9种主要植物分别占食物组成的2%,共为猴群提供了85.5%的食物。分析还发现熊猴并不是严格按照环境中的植物生物量来选择食物。嫩叶在弄岗熊猴的食物中的比例高于其他地理种群,而果实低于其他地理种群,这可能与喀斯特石山中果实的丰富度和可利用性较低有关。熊猴一天中不同时间段的食物组成并不相同,主要表现在:熊猴上午时间段对成熟果实和总果实的采食比例高于下午时间段,而嫩叶的采食比例低于下午时间段。另外,不同时间段的食物组成受外界温度的影响,表现为温度与嫩叶的觅食比例成正比,与成熟果实和总果实的觅食比例成反比。这可能与猴群采取的能量平衡策略有关。对熊猴的食物组成的日时段变化规律进行首次报道,研究结果将有助于深入理解熊猴对喀斯特石山生境的适应策略。     

桂西北喀斯特区原生林与次生林鲜叶和凋落叶化学计量特征

研究喀斯特生态脆弱区植物新鲜叶片与凋落叶的元素化学计量学性状,对该地区森林生态系统的恢复与重建具有重要指导意义。在桂西北喀斯特区分别选取了3个原生林群落与3个次生林群落,研究其建群种植物新鲜叶片和凋落叶的C、N、P元素含量及其生态化学计量特征。结果发现,6个群落建群种新鲜叶片C、N、P含量(其平均含量分别为404.3、22.5、1.75 mg/g)均大于凋落叶(平均含量分别为376.5、19.0、1.35 mg/g),鲜叶C:N、C:P、N:P比值(均值分别为17.8、244.9、13.8)均小于凋落叶(均值分别为19.3、315.3、16.3)。6种植物新鲜叶片N、P含量大于凋落叶,而N:P比小于凋落叶,表明喀斯特区植物对N的再吸收率大于P。3个原生林群落建群种鲜叶与凋落叶的平均C、N含量均大于次生林,而P含量则略小于次生林;原生林鲜叶与凋落叶的C:N比均小于次生林,C:P、N:P则大于次生林,推测次生林相对于原生林有更快的生长速率。原生林鲜叶N:P比为13—15之间,次生林鲜叶N:P比为11—12之间,次生林鲜叶与凋落叶的N:P比均小于原生林,说明原生林凋落物分解相对较慢,原生林能相对多的保留养分以供植物吸收,更能适应喀斯特石生环境。植物鲜叶和凋落叶的C:N与N:P比值均呈极显著正相关,说明叶片养分元素间具有共变的特性;叶片N、P含量呈正相关关系,表明植物N:P比具有相对的稳定性,这是高等陆生植物C-N-P元素计量的普遍规律,体现了植物群落对环境的适应。     

植被类型与坡位对喀斯特土壤氮转化速率的影响

土壤氮素转化对于植物氮素营养具有重要作用,尤其是对于受氮素限制的喀斯特退化生态系统。选取植被恢复过程中4种典型喀斯特植被类型(草丛、灌丛、次生林、原生林)和3个坡位(上、中、下坡位)表层土壤(0—15cm)为对象,利用室内培养的方法,研究不同植被类型和坡位下土壤氮素养分与氮转化速率(氮净矿化率、净硝化率和净氨化率)的特征及其影响因素。结果表明,植被类型对土壤硝态氮含量、无机氮含量、氮净矿化率、净硝化率和净氨化率均有显著影响(P0.01),即随着植被的正向演替(草丛—灌丛—次生林—原生林),土壤硝态氮含量、无机氮含量、土壤氮净矿化速率和净硝化速率整体上呈增加趋势,而坡位以及坡位与植被类型的交互作用对上述土壤氮素指标无显著影响(P0.05)。冗余分析结果表明凋落物氮含量、凋落物C∶N比和硝态氮含量对土壤氮转化速率有显著影响,其中凋落物氮含量是影响土壤氮转化速率的主要因子(F=35.634,P=0.002)。可见,尽管坡位影响喀斯特水土再分配过程,但植被类型决定的凋落物质量(如凋落物氮含量等)对喀斯特土壤氮素转化速率的作用更为重要。因此,在喀斯特退化生态系统植被恢复初期,应注重植被群落的优化配置(如引入豆科植物)和土壤质量的改善(如降低土壤C∶N),促进土壤氮素转化及氮素的有效供给。