不同林龄尾巨桉人工林土壤养分与微生物的耦合关系

基于对广西东南部不同林龄尾巨桉人工林下土壤养分和微生物测定及典范对应分析,探讨了不同林龄尾巨桉林土壤养分、微生物特征及其相互关系。结果表明:(1)不同林龄尾巨桉人工林下土壤有效磷和pH值的林龄效应不显著,土壤有机质、全氮、全钾、碱解氮随林龄增加基本上呈先增后减趋势,但各养分含量最高点的林龄有所不同。(2)土壤微生物种群总数、细菌、真菌及放线菌数量含量的林龄效应明显,土壤微生物种群总数量、细菌、真菌均在3a和8a龄林地含量较高,而且微生物种群中细菌比例最大,放线菌次之,真菌最小;细菌、真菌数量变化趋势相似,随林龄增长表现为增长减少再增长的趋势,放线菌数量变化没有一定规律。(3)微生物量碳(Cmic)、氮(Nmic)、磷(Pmic)的林龄效应均比较明显,Cmic从1a～8a龄林地呈折线变化,最高峰位于8a龄林地,1a龄林地次之;Nmic的变化趋势呈"V"状,1a和8a龄林地含量基本相同,最低点出现在3a龄林地;Pmic含量变化情况则相反,最高点位于5a龄林地,1a、8a龄林地含量较低。(4)典范对应分析表明,5个不同林龄尾巨桉人工林地土壤主要养分与微生物大部分不呈正相关或相关性不显著,说明影响土壤养分、微生物及其之间的关系不仅受林龄的影响,地形等其他因素也起到很大作用。     

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。     

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。     

峡谷型喀斯特不同生态系统的土壤微生物数量及生物量特征

采用样地调查与室内分析相结合的方法,研究了峡谷型喀斯特水田、旱地、草地、灌丛、人工林、次生林6种生态系统不同深度土壤微生物数量、微生物生物量特征及其分形关系。结果表明:峡谷型喀斯特不同生态系统的土壤微生物数量及组成不同,微生物数量均以次生林最高,旱地最低,其组成数量均为细菌放线菌真菌,细菌是土壤微生物的主要类群,数量多达26.66×105—71.64×105cfu/g,占全部微生物比例为87.00%—95.50%,其次为放线菌数量,为1.45×105—3.78×105cfu/g,所占比例为4.21%—12.39%,真菌数量最小,为0.07×105—0.23×105cfu/g,所占比例仅为0.24%—0.61%,不足1%。不同生态系统土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)的含量不同,次生林MBC与MBN最高,人工林MBP最高,旱地MBC最低,草地MBN与MBP最低;各生态系统均为MBCMBNMBP。不同生态系统的MBC/SOC、MBN/TN、MBP/TP分别为0.44%—0.97%、2.13%—3.13%、1.46%—2.13%,差异不显著;MBC/MBN在3.06—6.54之间,其中次生林极显著高于其他生态系统,其他生态系统差异不显著。不同生态系统土壤微生物数量及生物量均随土层加深而减少,且具有良好分形关系,均达到了极显著水平(P0.01)。探讨土壤微生物活性为提高石灰土土壤肥力、促进喀斯特植被迅速恢复提供依据。     

不同林龄尾巨桉人工林碳储量及分配格局

利用桂东南桉树(Eucalyptus spp.)主产区5个不同林龄(1a、2a、3a、5a和8a)15个样点45个样地调查数据,分析桂东南尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林的碳格局及其动态变化特征。结果表明:(1)尾巨桉人工林生态系统总碳储量表现为3a林龄(195.25t·hm-2)5a林龄(169.57t·hm-2)8a林龄(166.70t·hm-2)2a林龄(165.00t·hm-2)1a林龄(111.84t·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4.87~80.54t·hm-2,占总碳储量的4.36%~48.31%,随林龄的增加而增加;凋落物层为0.92~3.25t·hm-2,占0.82%~1.91%,随林龄增加呈递减趋势;土壤层为3a林龄(162.53t·hm-2,83.24%)2a林龄(141.55t·hm-2,85.79%)5a林龄(112.26t·hm-2,60.22%)1a林龄(106.05t·hm-2,94.82%)8a林龄(84.50t·hm-2,50.69%)。(2)植被层碳储量以乔木层最大(3.10~78.97t·hm-2),占63.64%~99.25%,其中乔木层各器官碳储量以树干最大(1.58~68.84t·hm-2),占乔木层碳储量的50.90%~87.18%,随林龄的增加而增加,枝、叶、根分别占4.97%~12.17%、1.97%~22.36%和5.87%~14.57%,均随林龄而下降。(3)桂东南尾巨桉人工林生态系统年净固碳量平均为11.73t·hm-2·a-1,2a林龄(16.03t·hm-2·a-1)最大,3a林龄的固碳能力也很高,8a林龄年净固碳量与5a林龄持平,高达11.96t·hm-2·a-1,是较好的碳汇林业树种。提高桉树林的生态服务功能、降低其负面效应将有利于桉树人工林生产的发展。