喀斯特常绿落叶阔叶林死亡个体空间分布格局及生境关联

树木死亡在森林动态中发挥着重要作用, 环境因子是影响树木死亡的重要因素。为了阐明喀斯特常绿落叶阔叶林死亡个体空间分布格局及其与环境的相关性, 本研究以木论25 ha森林动态监测样地的两次木本植物调查数据为基础, 分析了死亡个体的物种组成、径级结构、分布格局及其与生境的关联。结果表明, 样地内共有死亡个体17,306株, 隶属57科130属194种; 其中, 死亡率排名前三的科和属分别为八角枫科、蔷薇科、大风子科以及山麻杆属(Alchornea)、火棘属(Pyracantha)、八角枫属(Alangium); 在物种水平上, 山麻杆(Alchornea trewioides)、毛桐(Mallotus barbatus)、野桐(Mallotus japonicus)等死亡率较高。样地内死亡个体的平均胸径为3.83 cm, 最大47.11 cm; 径级分布呈倒“J”型。从分布格局来看, 样地内大部分死亡个体在0-50 m的尺度上呈聚集分布, 部分大径级树木死亡个体趋向于随机分布。生境关联分析发现, 个体死亡率与山顶、陡坡、缓坡、洼地呈正关联的物种数分别为41种、13种、41种和38种, 呈负关联的物种数分别为38种、67种、33种和10种, 与各生境无关联的物种数分别为4种、3种、9种和35种; 多度排名前20的物种其个体死亡率均与4种生境类型呈现出正关联或者负关联; 不同径级个体死亡率都与山顶生境呈正关联, 与缓坡生境呈负关联, 其中5 cm ≤ DBH < 10 cm和10 cm ≤ DBH < 15 cm个体死亡率均与洼地生境呈正关联; DBH ≥ 15 cm个体死亡率与陡坡生境呈正关联, 与洼地生境呈负关联。在喀斯特亚热带常绿落叶阔叶林中, 死亡个体空间分布格局总体表现为聚集分布, 树木死亡受生境作用的影响较大。     

不同林龄杉木人工林碳储量及其分配格局

基于广西北部杉木主产区45块1000 m²样地的调查,研究幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林5种林龄杉木植被与土壤碳储量的分配格局.结果表明: 杉木人工林生态系统总碳储量表现为过熟林(345.59 t·hm^-2)>成熟林(331.14 t·hm^-2)>近熟林(299.11 t·hm^-2)>幼龄林(187.60 t·hm^-2)>中龄林(182.81 t·hm^-2).不同林龄碳储量分布格局均为土壤层>植被层>凋落物层,地下部分>地上部分.其中,植被层为34.80～134.55 t·hm^-2,占总碳储量的18.6%～38.9%,随林龄的增加而增加;凋落物层为1.26～2.07 t·hm^-2,占总碳储量的0.4%～1.1%;土壤层为149.24～206.02 t·hm^-2,占总碳储量的61.9%～80.0%.植被层碳储量以乔木层(33.51～133.7 t·hm^-2)最大,占92.8%～98.9%.其中,乔木层各器官碳储量以树干(20.98～95.68 t·hm^-2)最大,占乔木层碳储量的62.6%～72.6%,随林龄的增加而增加;枝、叶碳储量分别占4.8%～11.0%和11.1%～14.2%,随林龄的增加而减小,在过熟林阶段有所上升;根的碳储量占11.3%～12.3%,波动较小,比较稳定.     

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。     

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。     

云南断陷盆地喀斯特4种典型种植模式的能值分析

准确评价断陷盆地的典型种植模式,可为当地提供科学的种植指导.本研究运用能值分析的方法,对云南省蒙自市万寿菊种植模式、石榴种植模式、石榴+草+羊模式与传统的玉米种植模式进行对比,分析了这些石漠化治理模式的生态效益和经济效益.结果表明:石榴种植模式[环境负载率(ELR)为13.80,能值恢复率(ERR)为0.41]和万寿菊种植模式(ELR为0.30,ERR为-2.87)的生态效益低于传统的玉米种植模式(ELR为1.30,ERR为4.64),但是它们的单位净经济效益(EPBU)分别为玉米种植模式的3.05和59.98倍,说明前两者的经济效益都超过玉米模式;石榴+草+羊种植模式的生态经济效益最高.添加牧草+牲畜子系统到石榴种植模式能够使石榴+牧草+牲畜的种植模式同时拥有较高的生态效益(ELR为4.95,ERR为0.63)和经济效益(EPBU为玉米模式的71.38倍).建议当地政府增加对万寿菊模式和石榴+草+羊模式的技术支持,包括优化肥料投入结构、作物种植和牲畜养殖工艺;同时,政府可为果品和鲜花的采摘建立短期的劳务市场.     

西南峡谷型喀斯特坡地土壤养分的空间变异特征

基于网格(20 m×20 m)取样,采用经典统计学和地统计学方法,研究了西南峡谷型喀斯特坡地土壤养分的空间异质性和分布格局.结果表明:峡谷型喀斯特坡地土壤养分含量为中等和强变异,变异性大小顺序为:速效磷全钾有机质碱解氮全氮全磷速效钾,pH值表现为弱变异,有机质表现为中等程度的变异;不同土壤养分具有良好的空间自相关性,其自相关函数均表现出由正相关向负相关方向发展,拐点为80~100 m,其中全钾和速效磷的Moran I较小,其他指标较大;不同土壤养分的空间变异特征不同,全钾和速效磷最佳拟合模型为指数模型,块金值与基台值的比值[C0/(C0+C)]和变程(A)很小,分形维数(D)较高,空间相关性强烈;其他土壤养分指标的最佳拟合模型均为球状模型,C0/(C0+C)、A和D均呈中等程度的空间相关;Kriging分析表明,pH值、有机质、全氮、全磷和碱解氮呈凹型分布,速效磷和速效钾呈斑块状分布.植被、地形、人为干扰和高异质性的微生境是造成峡谷型喀斯特坡地土壤养分格局差异的主要因素.     

西南峡谷型喀斯特区坡地土壤矿物质的空间分布特征

探明峡谷型喀斯特土壤矿物质的分布规律可以为喀斯特地区植被恢复和生态重建提供参考。基于动态监测样地(200 m×300 m)的网格取样,采用经典统计分析和地统计学方法分析土壤矿物质(SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3、MnO)的空间分布特征。结果表明,研究区土壤矿物质含量差异较大,但变异系数不大,SiO2和Al2O3占了土壤矿物质总量的85.99%;SiO2、Al2O3、MgO、MnO均服从正态分布,Fe2O3、CaO分别经过平方和倒数转换后也服从正态分布。土壤各矿物质半变异函数的最佳拟合模型均为指数模型,块金值与基台值比C0/(C0+C)均较小,具有中等或强烈的空间相关性,表明空间变异主要由结构性因素引起;Al2O3和MnO的变程较大,空间连续性较好,其它矿物质的变程较小且相近,空间依赖性较强;Kriging等值线图表明峡谷型喀斯特区土壤SiO2和MnO具有相似的空间分布,受坡位和人为干扰共同影响,基本呈现坡顶高、坡脚低的分布格局;Fe2O3、CaO和MgO的空间分布也相似,斑块较破碎,主要受地形的影响;Al2O3的空间格局呈单峰分布,沿海拔的升高而升高。因此,减少干扰、增加植被覆盖对土壤矿物质具有良好的保持和调控作用。     

广西不同森林类型土壤有机碳的空间异质性

采用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究广西10类主要森林类型不同土层(0~10、10~20、20~30、30~50、50~100 cm)土壤有机碳含量的空间异质性。结果表明:广西森林不同土层土壤有机碳平均含量变化为8.01~29.78 g·kg-1,变异系数在50.27%~74.89%之间;10~20 cm土层土壤有机碳的半变异函数符合球状模型,其余土层符合指数模型,且拟合效果均较好;各土层土壤有机碳半变异函数的块金效应为16.75%~49.33%,表现为强烈或中等强度的空间自相关性;Kriging插值结果显示,不同森林各土层土壤有机碳含量的分布具有一定相似的空间分布特征,总体表现为北高南低,最高和最低值分别出现在东北和东南;广西不同森林类型不同土壤深度土壤有机碳含量和变异系数不同,0~100 cm土壤有机碳平均含量的大小顺序为硬阔杉木石山林软阔竹林八角桉树油茶栎类松树,总体上土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,变异系数则相反。广西森林土壤的空间异质性受结构性和人为因素的共同制约,其中结构性因素起主导作用。因此,加强自然林封育和人工林保育、优化调控桉树林和经济林种植规模是提高广西森林固碳潜力的重要措施。     

喀斯特木论自然保护区旱季土壤水分的空间异质性

采用经典统计学和地统计学方法,分段研究了喀斯特木论自然保护区典型峰丛坡地和洼地旱季表层土壤水分（0～5 cm和5～10 cm）的空间异质性.结果表明：研究区旱季表层土壤水分仍然较高,总体上具有良好的半方差结构;坡地和洼地0～5 cm和5～10 cm土层土壤水分的空间分布均符合指数模型,同一立地条件下两土层土壤含水量具有相似的空间结构和分布格局,相同土层不同立地条件下的差异明显;坡地土壤水分含量的空间相关性中等且连续性好,具有明显的斑块分布格局,其Moran I值的变化相对缓慢;洼地土壤水分含量具有强烈的空间自相关,但变程很短,其Moran I值的波动较大,斑块比较破碎.地形、微地貌、降雨、人为干扰特别是植被是保护区土壤含水量空间变异的重要影响因素,保存完好的原始森林对土壤水分空间异质性具有良好的调控作用.     

云贵高原喀斯特坡耕地土壤微生物量 C、N、P空间分布

土壤微生物是地球生物演化进程中的先锋种类,具有重要的生态修复功能,但空间分布格局是否存在的争议很大。以云贵高原典型喀斯特坡耕地为对象,基于网格法取样,用经典统计学和地统计学综合分析了土壤微生物生物量的空间变异特征。结果表明,云贵高原喀斯特坡耕地土壤微生物生物量碳(C_mic)、磷(P_mic)以及碳氮比(C_mic/N_mic)适宜,氮(N_mic)的含量较低,变异均很大,空间自相关性明显,最佳拟合模型均为指数模型。块金值C₀较小(0.0016-0.0087),C₀/(C₀+C)均<25%(2.6%-10.2%),变程a较短(22.2-51.0 m),其强烈的空间变异主要由结构性变异引起。Kriging等值线图表明,C_mic、N_mic和C_mic/N_mic的高值区分布在坡的中上部,P_mic的高值区则在坡的中下部和坡脚。云贵高原喀斯特坡耕地土壤微生物不仅存在着小尺度的空间分布格局,而且不同土壤微生物属性的空间分布不同。