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。     

喀斯特峰丛洼地不同森林类型植物和土壤C、N、P化学计量特征

研究西南喀斯特峰丛洼地人工林、次生林、原生林3个不同森林类型的6个代表性植物群落C、N、P化学计量特征及其与土壤的关系.结果表明: 不同森林类型植物和土壤C、N、P含量均存在显著差异.土壤C和N含量均为次生林最高,人工林最低,土壤P含量为人工林最高,原生林最低;植物C和P含量变化趋势为人工林>原生林>次生林,植物N含量为次生林最高,原生林最低.土壤C∶P、N∶P以及植物C∶P均为原生林显著高于次生林和人工林,土壤C∶N在不同森林类型间差异不显著;植物N∶P为次生林最高,人工林最低,植物C∶N为原生林>人工林>次生林.在不同森林类型中,乔木叶片N含量与P含量、C∶N与C∶P以及C∶P与N∶P之间均呈显著线性正相关,除了植物叶片C∶N与N∶P以及土壤C∶N与N∶P之间呈显著线性负相关外,植物和土壤的C、N、P、C∶P均无显著相关性,说明土壤C、N、P供应量对乔木叶片C、N、P含量影响不大.     

桂西北喀斯特人为干扰区植被自然恢复22年后群落特征

采用全面调查和样方调查的方法，以坡面为尺度，以顶极群落为对照，运用干扰理论和多样性分析方法，研究了桂西北喀斯特4类典型干扰区自然恢复22a之后植被特征及空间分布的变化。结果表明，干扰区的物种多样性丧失严重，共出现维管束植物91科206属241种，仅有自然保护区的26．6％，6种植被类型的顺向演替系列为石漠化稀疏草丛→草丛→灌丛→藤刺灌丛→落叶阔叶林→常绿落叶阔叶混交林片段。随着坡位的上升，群落的高度、盖度、生物量和物种多样性急剧下降。密度则呈少、多、次少的单峰分布状态，各项指标均远低于自然保护区。不同干扰方式对植被自然恢复的影响不同，其中整坡火烧＋垦殖的破坏性最大，呈现了石漠化景观，整坡火烧＋放牧次之，采樵属选择性干扰，采樵＋放牧＋坡脚火烧的恢复相对较快，没有放牧干扰的采樵＋坡脚火烧恢复更好。此外还针对性地提出了桂西北喀斯特干扰区在不同立地类型上人工与自然相结合的4条植被恢复途径。对因各种人为干扰导致的桂西北喀斯特生态系统处于极度退化状态下的植被恢复建设和生态重建具有重要的理论价值和实际意义。     

喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段细根生物量、形态特征及其影响因素

以喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段的草丛、灌丛、次生林和原生林为研究对象,采用土芯法,分0~10、10~20、20~30 cm等3层获取群落活细根(直径≤2 mm),分析其生物量、形态特征及其与土壤性状的关系.结果表明:各恢复阶段细根生物量为194.63~255.19g·m^-2,集中分布在0~10 cm表层土壤中,占0~30 cm土层总生物量60%以上,不同恢复阶段群落生物量的差异不显著;细根比根长和比表面积在不同恢复阶段差异显著,随着植被由草丛向原生林正向恢复而逐渐降低;超过66%的根长和64%的根面积分布在0~10 cm表层土壤中,多数细根根长和根面积均在0~0.5 mm和0.5~1 mm径级,这两级根长和根面积占其总量的87%和72%以上.冗余分析表明,喀斯特峰丛洼地植物群落细根特征与土壤性状之间存在着不同的相关性,其中土壤有机碳、速效钾和全氮对细根特征影响较大.这是植物长期适应生境条件形成的有效策略.     

木论喀斯特森林木本植物多样性垂直格局

基于木论国家级自然保护区内西南坡一条垂直样带16个样方的调查资料,运用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数对木论喀斯特森林木本植物多样性的垂直格局进行研究。结果表明:(1)在16个样方中共记录植株5089个,分属48科90属120种。(2)喀斯特森林木本植物群落具有明显的垂直分布格局,采用等级聚类和非度量多维标度排序方法可将植物群落沿海拔梯度划分为3个类型,分别是:下坡位以小果厚壳桂(Cryptocarya austrokweichouensis)和灰岩棒柄花(Cleidion bracteosum)为主要优势种的群落;中坡位以长管越南茜(Rubovietnamia aristata)和罗伞(Brassaiopsis glomerulata)为主要优势种的群落;上坡位以化香树(Platycarya strobilacea)和密花树(Rapanea neriifolia)为主要优势种的群落。沿海拔梯度升高,水热组合发生变化,地带性植被以及群落内的建群种和优势种都发生了变化。(3)物种生活型方面,常绿树种所占的比例高于落叶阔叶树种,针叶树种仅出现在山顶。(4)沿海拔梯度物种丰富度及α多样性指数中的Shannon-Wiener指数曲线均符合单峰格局,峰值出现在坡腰位置。(5)β多样性指数起伏较大,总体上β多样性随着海拔的升高呈递减的趋势。     

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。     

喀斯特峰丛洼地不同生态系统土壤微生物与养分的耦合关系

基于喀斯特峰丛洼地农作区、人工林、次生林、原生林4类生态系统土壤微生物量、微生物数量及土壤养分的分析,本文探讨了不同生态系统土壤微生物特征及其与土壤养分的耦合关系.结果表明:不同生态系统微生物种群组成不同,真菌比率均较低,农作区、人工林、原生林的放线菌比率较大,而次生林细菌比率较大;不同生态系统中微生物量碳(Cmic)与微生物量氮(Nmic)、微生物量磷(Pmic)的相关性均达到了显著或极显著水平;不同生态系统土壤微生物量与土壤养分的关系密切,而微生物数量与土壤养分的相关性均较弱,表明土壤微生物细菌、真菌、放线菌种群数量分布的随机性较大,而不是受单一养分因子的控制;不同生态系统中土壤微生物属性和土壤养分的耦合关系不同:农作区土壤有机质(SOM)、pH、全磷(TP)起较大作用,主要影响土壤Cmic、细菌和真菌;人工林中土壤水分、SOM、全氮(TN)、TP主要影响土壤微生物量;次生林中以pH、SOM、TP、碱解氮(AN)、速效钾(AK)主要影响土壤微生物量和真菌;原生林主要有pH、TP、AN影响土壤微生物量和细菌.     

桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落物量及其降解

凋落物量及其降解速率在养分循环尤其碳循环中起着至关重要的作用。本文比较了桂西北喀斯特区3种原生林(圆果化香、大叶蚊母树和青檀)与3种次生林(圆叶乌桕、八角枫和黄荆)凋落物量及其降解特征。结果发现,在所有原生林与次生林中,叶凋落量占总凋落物量的80%左右,且与降雨量呈负相关,降雨量最少的旱期凋落物量最大。除大叶蚊母树外,次生林的总凋落物量及养分归还量大于原生林。凋落物降解90d后,大叶蚊母树的质量损失最小,有87.6%未分解。经过1年的降解,质量损失最大的为圆果化香,仅剩余49.5%未降解。圆叶乌桕凋落物含N量最高,降解最快;大叶蚊母树凋落物量最高,降解最慢;而圆叶乌桕凋落物养分含量高,降解速率快。因此,圆叶乌桕是喀斯特区退化土地植被重建与土壤养分修复较好的选择。     

喀斯特峰丛洼地不同土地利用方式土壤肥力特征

基于网格法(5 m×5 m)采样,研究了喀斯特峰丛洼地不同土地利用方式(火烧、刈割、刈割除根、封育、种植玉米、种植牧草)下表层(0～20 cm)土壤肥力特征,利用主成分分析影响土壤肥力的主要因子,典范相关分析探讨土壤养分和土壤微生物的耦合关系.结果表明: 研究区6种土地利用方式土壤呈微碱性,pH 7.83～7.98,不同土地利用方式土壤养分含量不同,分别为有机碳76.78～116.05 g·kg^-1、全氮4.29～6.23 g·kg^-1、全磷1.15～1.47 g·kg^-1、全钾3.59～6.05 g·kg^-1、碱解氮331.49～505.49 mg·kg^-1、有效磷3.92～10.91 mg·kg^-1、有效钾136.28～198.10 mg·kg^-1,除pH呈弱变异外,其他指标均呈中等至强度变异.不同土地利用方式对土壤肥力的影响不同,有机碳、全氮、全磷、碱解氮等主要养分受影响最大,沿封育、火烧、刈割、刈割除根、种植牧草、种植玉米的人为干扰增加梯度而减少;其次是土壤微生物,尤其是放线菌;典范相关分析表明,火烧迹地的全磷与土壤微生物生物量磷,全钾与土壤微生物生物量碳,全氮与放线菌的相互影响最大,刈割、刈割除根、封育、种植玉米、种植牧草土壤全氮与土壤微生物生物量碳,速效磷与土壤微生物生物量氮,pH与土壤微生物生物量碳、真菌,全氮、全钾与土壤微生物生物量磷,pH与真菌、放线菌相互之间的影响最大.土地利用方式的变化改变了喀斯特峰丛坡地土壤肥力特征.在喀斯特地区进行生态恢复与重建时,应采取合理的土地利用方式,提高喀斯特退化生态系统的土壤质量.     

西南喀斯特峰丛洼地木本植物群落结构与多样性变化

为了阐明喀斯特峰丛洼地植物群落结构和物种多样性特征及其变化规律,选择西南喀斯特具有代表性的灌木林、次生林和原生林3种植被类型,基于2007年、2012年、2017年3次植被的系统调查,研究了木本植物群落物种组成、群落结构和物种多样性的动态变化。研究结果表明,灌木林2007—2012年减少1个种,2012—2017年减少7属5种;次生林2007—2012年减少1科1属,2012—2017年增加4科7属6种;原生林2007—2012年减少1科4属6种;2012—2017年增加1科3属3种。增加和减少的物种为偶见种或稀有种,引起群落中物种数量的波动。灌木林中黄荆(Vitex negundo)、八角枫(Alangium chinense)重要值均大于10,黄荆占绝对优势;次生林中菜豆树(Radermachera sinica)、灰毛浆果楝(Cipadessa cinerascens)、香椿(Toona sinensis)等物种重要值大于10,占主要优势;原生林的优势种不突出,为多优势种群落。3种植被类型群落的胸径各年份差异显著,平均树高在5年间的差异不显著,10年间达到了显著差异;群落总径级结构呈倒"J"形,群落更新状态良好。随时间推移,3种植被类型主要优势种重要值趋于降低;群落内部存在物种竞争,十年间群落结构及多样性变化较大。