典型喀斯特区不同植被恢复方式苔藓功能性状及其对土壤因子的响应

苔藓功能性状反映了苔藓对生长环境的响应与适应,对其所在土壤表层的功能特性具有重要指示意义。但喀斯特地区植被恢复初期苔藓功能性状与土壤因子关系还缺乏深入认识。以典型喀斯特峰丛洼地人工林、牧草和人工林+牧草3种植被恢复方式下苔藓为研究对象,分析了苔藓功能性状及其与土壤因子的关系。结果表明：(1)苔藓单位面积冠层质量(CMA)、冠层密度(CD)、生物量和饱和吸水量在牧草地有最大值。苔藓冠层高度在牧草地显著低于人工林和人工林+牧草,且牧草地苔藓营养元素含量较低。(2)人工林和人工林+牧草表层土壤(0—2 cm)养分含量和土壤含水量(SWC)较高,牧草地表层土壤养分含量和SWC较低。(3)冗余分析表明,苔藓营养性状(营养元素含量及化学计量比)与土壤因子主要呈正相关关系,而CMA、CD及生物量关联指标与土壤因子主要呈负相关关系,土壤交换性镁和SWC是影响苔藓功能性状的主要土壤因子。研究结果表明,苔藓通过不同的性状组合适应不同植被类型生境,其中牧草地更适宜苔藓拓殖和生长,可考虑将苔藓应用于牧草地对喀斯特退化生态系统进行修复。     

石漠化治理过程中农民参与意识与响应——以广西壮族自治区河池地区为例

基层农民在石漠化治理中有着不容忽视的作用,但对其态度及参与意愿的了解相对较少。基于参与性调查方法,按不同石漠化程度,对广西河池地区环江县、都安县、大化县33个屯154户居民石漠化治理过程中参与意识与响应进行了调查。结果表明,了解石漠化的农民所占比例较小,且随石漠化程度的增加反而减少。影响农民石漠化治理参与意识的主要因素是农民的文化程度和年龄,但生态示范区内农民参与意识要远好于非示范区。生态农业模式能被多数农民所接受,但因存在成本、农产品销路、技术等问题而实施难度大。政府支持的经济发展模式往往具有经济生态双重效益,但实施过程复杂;农民自发形成的发展模式通常具有收益高及操作简单等特点,但规模往往较小,且受市场影响较大。因此,石漠化治理过程中,一方面需要加强对重度石漠化地区农民的宣传教育,同时充分发挥生态示范区的作用,增加示范区的辐射范围;另一方面,在支持已有发展模式的同时,应重点支持种桑养蚕、手工品加工等农民自发形成的发展模式,并开拓农产品市场。总之,在石漠化治理过程中,政府加大支持力度,科研单位提供技术指导,农民群众积极配合,形成政府-科研单位-基层农民共同参与的石漠化治理模式。     

喀斯特生态系统服务功能遥感定量评估与分析

生态系统服务功能评估是人类对自然与生态系统认识成果应用于经济决策的桥梁.西南喀斯特区面临环境恶化和经济社会贫困的双重压力,揭示其生态系统服务功能时空变化特征是实现生态恢复和可持续发展过程中亟待解决的问题.本研究通过多年遥感影像及气象和统计资料等,对喀斯特典型区域桂西北1985～1990～2000～2005年的生态系统服务功能进行了定量评估与分析.其分析结果表明:(1) 生态服务功能呈先降后升、总体减少趋势,4个年份分别是1096.52亿元、887.89亿元、1033.84亿元和1062.57亿元.大致呈由西向东、由山区向峰丛洼地减少的空间分布特征.高值区(西部)是减弱区,低值区(东部)是增强区;(2) 营养物循环、调节气体和有机质生产等单项生态服务功能较高,总和分别占各自年份72.69%、64.57%、70.18%和72.10%;涵养水源、土壤保持和娱乐文化相对较低,都远低于100亿元. (3) 林地和灌木是优势景观类型,也是生态服务功能的主要贡献景观类型,二者总贡献率在各自年份分别为71.22%、70.10%、73.66%、67.03%;居民用地和石漠化地生态服务功能少,总贡献率分别仅为0.90%、0.63%、0.77%、1.14%;(4) 各行政区单位面积的生态服务功能变化幅度比较大,分别由23549.70元/hm2、173.5.10元/hm2、22705.1元/hm2、19062.3元/hm2低至9764.71元/hm2、7689.61元/hm2、9537.01元/hm2、7540 79元/hm2.典型喀斯特区单位面积生态服务功能显著增加,非喀斯特区单位面积生态服务功能明显减少.研究表明,喀斯特区域生态环境移民和退耕还林等石漠化控制措施效果显著,有利于生态系统服务的充分发挥.     

喀斯特峰丛洼地小流域表层土壤微量元素的空间异质性

基于网格取样(80 m×80 m),利用经典统计学和地统计方法分析了典型喀斯特峰丛洼地小流域163个表层(0～20 cm)土壤样点微量元素(Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、B)的空间变异特征.结果表明:研究区土壤6种微量元素含量的差异及变异系数均较大,平均含量大小顺序为Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞B＞Cu,平均变异程度依次为Ni＞Cu＞Zn＞Pb＞B＞Cr.不同微量元素具有不同的空间结构和最佳拟合模型,除Cr呈中等程度自相关、变程较长、空间连续性较好外,其他5种元素均呈强烈自相关,变程较短,空间依赖性较强.6种微量元素的Kriging等值线图较为相似,表明研究区土壤微量元素含量有着相似的分布趋势,表现为东部高,南北两头低,洼地高,坡地低.人为干扰和自然条件(植被、裸岩率、坡度、坡向)是土壤微量元素空间异质性的主要影响因素.     

桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落叶降解和养分释放

凋落叶降解及养分释放研究对喀斯特生态脆弱区森林生态系统的恢复与重建具有重要指导意义。本文选取桂西北喀斯特区3种原生林与3种次生林进行比较,研究其凋落叶降解与降解过程中的营养元素释放规律以及降解速率的影响因子。结果表明,原生林凋落叶的降解速率略大于次生林。C、N、K元素在前180天释放速率较快,随后趋于稳定。次生林凋落叶总P含量在降解初始阶段呈净积累,随后净释放,而原生林的凋落叶在降解360天后仍呈现P素净积累。相关分析表明,凋落叶降解速率与凋落叶初始总N、木质素含量及木质素:N比值呈负相关,与C:N比呈正相关。综合比较发现,次生林圆叶乌桕(Sapium rotundifolium Hemsl)凋落叶的降解速率与养分释放速率较快,是喀斯特退化土地及植被恢复过程中潜在的优势种和建群种。     

桂西北典型喀斯特区生态系统服务价值对景观格局变化的响应

基于3S技术,对1985、1990、2000和2005年桂西北典型喀斯特区生态系统服务价值（ESVs）对景观格局的响应进行了探讨.结果表明：研究区ESVs与景观面积、破碎度、斑块形状复杂程度、关键类型面积、连通性以及丰富度紧密相关;景观面积与ESVs呈线性正相关,最大斑块指数、蔓延度指数、聚集度指数、有效网络面积和类相邻百分比与ESVs呈曲线正相关,随着关键景观类型比例的增加和连通性的增强,生态系统服务价值有所增加;分离度指数、分割度指数、斑块丰富度与ESVs呈曲线负相关,随着斑块的破碎与分离的加大以及关键类型比例的降低,生态系统服务价值有所减少.今后应加强对研究区林地、灌木和草地等关键景观类型的保护,加大其面积比例,保证其较大的蔓延度与有效网络面积和连通性,并减少干扰以免破碎度增加,增强生态系统服务价值,以更好地支撑桂西北典型喀斯特地区的可持续发展.     

木论喀斯特自然保护区土壤微生物生物量的空间格局

土壤微生物是森林生态系统中的重要分解者,在森林生态系统物质循环和能量转换中占有特别重要的地位。以典型喀斯特峰丛洼地为试验对象,利用经典统计学和地统计方法分析了土壤微生物量的空间变异特征。结果表明:土壤微生物量的变异程度均很大,土壤微生物量碳(Cmic)、土壤微生物量氮(Nmic)、土壤微生物量磷(Pmic)的变化范围依次为:44.29—5209.63,20.91—1894.37,0.34—77.06 mg/kg。Cmic、Nmic呈极显著的相关关系,Cmic/Nmic为4.78,明显低于其它生态系统。半变异函数分析表明,Cmic和Nmic的最佳拟合模型为高斯模型,Pmic的最佳拟合模型为球状模型,Cmic/Nmic的最佳拟合模型为指数模型。土壤微生物量的块金值/基台值均介于25%—75%之间,表现为中等空间相关性,说明其受随机因素和结构因素的综合影响。Cmic、Nmic的自相关距离约为50 m,随着滞后距离的增大,自相关函数逐渐向负方向增长,达到显著的负相关。Pmic的Moran’s I在滞后距大于70 m后反而增大,表现为正相关。Cmic/Nmic的Moran’s I较小,在-0.2—0.2之间波动。Cmic、Nmic的空间分布具有很高的相似性,呈凸型片状分布,坡中含量高且向两边递减。Pmic表现为明显不同的分布格局,其在坡中上位和洼地含量较高。Cmic/Nmic呈相反的凹形零星斑块状分布。土壤微生物存在着一定的空间格局,受干扰后其含量急剧降低,因此应加强喀斯特原生生态系统的保护。     

喀斯特峰丛洼地不同生态系统的土壤肥力变化特征

基于喀斯特峰丛洼地坡耕地、草丛、灌丛、人工林、次生林、原生林6种典型生态系统的土壤主要养分、矿质养分和微生物这3组变量共计20个指标的调查、取样和分析,运用多重比较分析、主成分分析和典范相关分析探讨了其土壤肥力变化特征、主要影响因子及两两之间的相互关系。结果表明,喀斯特峰丛洼地土壤pH值为6.60—7.75,土壤主要养分、微生物种群数量和微生物生物量明显高于同纬度地区地带性红壤,矿质养分含量相对较低,其中SiO2、Al2O3、Fe2O3占矿质全量的90%以上。土壤肥力的总体趋势为原生林>次生林>灌丛>草丛>坡耕地>人工林。喀斯特石漠化地区实行林草结合的退耕还林还草模式更有利于土壤生态系统的环境改善,坡耕地应多施有机肥和氮肥,人工林应多施氮肥。原生林植物与养分之间达到了良好的平衡状态,主要应加强森林抚育管理,改善森林环境,保障植物、土壤养分及微生物之间的良好协调关系。确保土壤资源的合理利用,促进喀斯特峰丛洼地乃至整个西南喀斯特区域植被的迅速恢复和生态重建。     

典型喀斯特小流域土壤有机碳和全氮空间格局变化及其对退耕还林还草的响应

基于定点回顾实验设计,通过对比分析2005年初(退耕还林还草初期)和2014年底典型喀斯特峰丛洼地小流域土壤碳氮格局变化,探讨石漠化治理工程实施后,植被恢复对土壤碳氮积累和碳氮空间格局的影响。研究结果发现:退耕还林还草10a后,示范区土壤有机碳(SOC)含量显著增加1.3g/kg,但土壤全氮含量无显著变化;就空间格局而言,退耕还林还草初期土壤碳氮高值聚类区主要分布在坡脚旱地和荒地(荒草)类型区,退耕还林还草10a后其高值聚类区主要分布在荒地(灌丛和荒草)类型区,而10a前后土壤碳氮的低值聚类区始终分布在洼地旱地类型区;2005年和2014年土壤有机碳半变异函数的拟合模型相同,均为球状模型,在退耕还林还草10a后空间异质性增强,土壤有机碳的空间格局受土壤母质和植被结构的影响增强;而土壤全氮半变异函数的拟合模型不同,由指数模型变为球状模型,在退耕还林还草10a后空间异质性减弱,土壤全氮的空间格局受随机因素影响增强。研究结果对石漠化区域土地利用结构的优化调整具有重要的科学参考和实践指导意义。     

广西马山岩溶次生林群落生物量和碳储量

岩溶植被在岩溶生态系统碳循环和全球碳平衡中具有重要的作用。通过对马山县岩溶次生林年龄序列(幼龄林、中龄林和老龄林)3个演替阶段9个样地(20 m×50 m)的系统取样调查,研究了停止人为干扰后岩溶次生林生物量和碳储量的变化。结果表明:沿幼林、中林和老林群落的顺向演替发展,群落生物量显著增加(P0.05),从幼林群落的48.17 t/hm2、到中林群落113.47 t/hm2,再到老林群落242.59 t/hm2。老林生态系统的碳储量较高,平均为236.69 t/hm2,中林和幼林较低且非常相近,分别为225.17 t/hm2和224.76 t/hm2,各次生林生态系统的碳储量差异不显著(P0.05)。土壤碳储量的大小顺序为幼林(198.44 t/hm2)中林(167.39 t/hm2)老林(113.43 t/hm2)。沿群落正向演替,各次生林生态系统中植物碳储量和土壤碳储量的比例发生明显的变化。幼林的土壤碳储量占生态系统碳储量的88.29%,植物碳储量只占11.71%;中林相应为74.34%和25.66%;而老林为47.92%和52.08%。可见,随着岩溶植被的正向演替,土壤碳转变为植物碳的趋势十分明显,这是岩溶森林不同于酸性土森林的一个显著特征。