桂西北喀斯特峰丛洼地表层土壤养分时空分异特征

本文运用传统统计方法研究了典型喀斯特峰丛洼地4个植被演替阶段(草地、灌木林、次生林、原生林)表层(0—15 cm)土壤养分的空间分异特征,并分析其成因。结果表明：(1)不同植被演替阶段土壤养分（有机碳、全氮、碳氮比、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾）及pH值有明显差异（P<0.05）;除全钾外,其他养分含量均随植被正向演替而增加。(2)地貌部位对养分含量的影响不尽一致：各植被演替阶段的磷、钾及原生林的碳氮均符合养分的“洼积效应”,只有受人为干扰较强的草地、灌木林、次生林的碳氮养分存在随坡位升高而增加的现象。通过本研究得知,植被演替对养分积累具有积极作用;磷素（速效磷3.55—11.41 mg/kg）、钾素（速效钾64.05—105.75 mg/kg）是该区域的养分限制性因子;该区域养分的“倒置现象”并不普遍存在。     

典型喀斯特峰丛洼地植被群落凋落物C∶N∶P生态化学计量特征

为了解典型喀斯特峰丛洼地植被群落凋落物养分空间分异以及其生态化学计量特征,分析了4个不同演替阶段植被凋落物现存量、C、N、P含量及C、N、P元素比值关系在不同坡位间的差异。结果表明:(1)不同演替阶段群落凋落物现存量和C、N、P含量、N ∶ P值随植被正向演替而升高;C ∶ N值和C ∶ P值随植被正向演替而下降。(2)凋落物C含量、C ∶ N值、C ∶ P值和N ∶ P值在不同坡位表现为上坡位较高、下坡位较低;P含量的变化规律与之相反,N含量则没呈现很明显的规律性(P<0.05)。典范对应分析(CCA)结果表明演替阶段和坡位对凋落物积累、养分分布和存储影响最大,坡度、坡向和裸岩率也有较大影响。(3)N ∶ P值是制约凋落物分解和养分循环的重要因素。凋落物在P素较低的情况下具有较高的N及木质素含量(即较高的N ∶ P值),分解速率较低,较低的N ∶ P值使凋落物更易分解。N素在3个坡位的不显著差异以及P素的显著差异反映了P含量波动对喀斯特峰丛洼地植被凋落物N ∶ P值和分解速率变化的影响。推测下坡位及幼龄林群落由于具有较低的N ∶ P值,其凋落物分解速率相对较快,养分的存储量较少。因此,上坡位、成熟林群落的凋落物有利于积累养分。     

喀斯特峰丛洼地植被恢复过程中土壤微生物特性

以喀斯特峰丛洼地草丛、灌丛、次生林和原生林生态系统为对象,研究了植被恢复过程中土壤微生物生物量、土壤微生物碳熵、土壤呼吸及其呼吸熵等微生物特性。结果表明:土壤微生物生物量与土壤微生物碳熵随着植被恢复呈增加趋势(P0.05),土壤呼吸熵变化规律与之相反,土壤呼吸变化不显著,说明随着植被的恢复土壤质量不断提高,顺序为乔木(原生林、次生林)灌丛草丛;同一生态系统中土壤微生物生物量氮、土壤呼吸及其呼吸熵均表现为冬季夏季(P0.05),土壤微生物碳熵为冬季夏季(草丛例外)(P0.05),而土壤微生物生物量碳却未呈现显著性季节变化;土壤微生物生物量氮与微生物碳熵不仅对地上植被及季节变化响应敏感,且与土壤有机质及其他微生物指标相关性较好(P0.05),可以灵敏表征喀斯特峰丛洼地不同植被恢复土壤质量变化。     

西南喀斯特区域水土流失敏感性评价及其空间分异特征

西南喀斯特地区碳酸盐岩酸不溶物含量很低,成土速率慢、土壤允许流失量小,加上地形起伏大、植被破坏严重,导致该地区水土流失敏感性及其空间分异的独特特征。选取降雨侵蚀力、地形起伏度、土壤类型、植被类型及土壤允许流失量等5个指标,应用GIS技术对西南喀斯特区水土流失敏感性进行单因子和多因子综合分析评价,结果表明西南喀斯特区水土流失敏感性普遍很高,中度敏感以上区域占西南喀斯特区总面积的82.8%,不敏感区域所占面积比例为6.4%;水土流失中度敏感以上区域主要分布于贵州全境、广西峰丛洼地区、云南东南部、重庆东北部、东南部、湖北西南部及湖南西北部等区域;随着岩石中酸不溶物含量的增加,水土流失极敏感和高度敏感区面积比例减少,中度敏感区比例增加。研究结果有助于指导西南喀斯特地区水土流失防治及退化喀斯特生态系统的恢复与重建。     

喀斯特脆弱生态系统复合退化控制与重建模式

以西南喀斯特地区为例,通过总结前人的研究成就和采集中国科学院亚热带农业生态研究所喀斯特生态实验站部分收集整理和试验数据,系统分析了喀斯特脆弱生态系统及其退化的机理,从"人-自然-经济复合生态系统"的观点出发,以干扰程度、群落类型、服务功能、土地退化和贫困状况为指标,创新性地提出了喀斯特脆弱生态系统的复合退化模式(含4个阶段),运用现代生态恢复学原理、方法和现代管理学创新理论,建立了喀斯特脆弱生态系统复合退化的控制模型.以此为基础,在喀斯特石山区、半石山区和土山丘陵区3个区域环境尺度范围内,针对性地建立了生态保护型、外向经济型和双三重螺旋3种生态恢复与重建模式,以促进喀斯特区域生态、经济、社会的全面协调与可持续发展.     

桂西北喀斯特峰丛洼地土壤物理性质的时空分异及成因

运用经典统计方法,以桂西北喀斯特峰丛洼地4个植被演替阶段(草地、灌木林、次生林、原生林)土壤表层(0～15 cm)和剖面为研究对象,采用冗余分析(RDA)方法分析土壤物理性质的时空分异成因.结果表明： 灌木林和原生林表土的粘粒(＜0.002 mm)和粉粒(0.002～0.05 mm)含量分别与其他3个演替阶段有显著差异;草地与次生林之间各粒级颗粒含量差异不显著;各演替阶段土壤砂粒(0.05～2.0 mm)含量均无显著差异;草地的容重与其他3个演替阶段差异极显著.草地粘粒含量随坡位升高而增加,其他植被类型为中坡位粘粒含量最高,且同一植被类型下不同坡位之间差异不显著.原生林0～30 cm土壤各层次间的粘粒含量变化幅度(14.55%)大于草地(7.12%)、灌木林(11.24%)和次生林(13.77%),人类干扰对表层土壤颗粒组成有很大影响.土壤物理性质主要受土壤有机碳和各演替阶段植被类型的影响,其中砂粒含量受裸岩率的影响较大.     

桂西北喀斯特坡地典型生境不同植物叶片的碳同位素差异

通过测定7种典型植物的叶片δ13C值,比较了桂西北喀斯特坡地连片裸露石丛及其临近浅薄土层处植物叶片δ13C值及其季节性差异。结果表明:旱季(2008年11月、2009年3月)植物叶片δ13C值显著高于雨季(2009年7月)(P0.05);旱季和雨季菜豆树、铁线莲、黄荆的δ13C值无显著差异(P0.05),而盐肤木、红背山麻杆、蕨、肾蕨旱季显著高于雨季(P0.05);季节性降雨差异对乔木类菜豆树、藤本类的铁线莲以及根系较深灌木叶片δ13C值的影响较小,而对浅根系草本植物、浅根灌木影响较大;旱季和雨季2种生境下菜豆树叶片δ13C值差异均不大,旱季和雨季连片裸岩生境的红背山麻杆和黄荆叶片δ13C值与临近浅薄土层生境值的差异虽不显著(P0.05),但差异大于菜豆树,说明生境条件的差异对这2种灌木叶片δ13C值的影响较大。     

黔东南苗族侗族自治州生态保护成效评估

评估一定时期内自然生态系统调节服务功能价值的变化,可体现区域生态保护的实施成效。贵州省黔东南苗族侗族自治州位于我国西南喀斯特地区,森林覆盖率高,是长江、珠江上游的重要生态屏障。以黔东南州为案例,构建了基于生态系统生产总值的评估指标体系,并运用生态系统调节服务价值核算的技术方法,探讨了将生态系统生产总值核算应用于生态保护成效的评估。结果显示,黔东南州2010年生态系统生产总值调节服务价值为2238.78亿元,是当年GDP的7.16倍;重点生态功能区县的单位面积和人均调节服务价值均高于非重点生态功能区县。2000—2010年,黔东南州生态系统生产总值调节服务价值以不变价计算增幅为2.26%;非重点生态功能区县的增幅高于重点生态功能区县。研究表明,生态系统调节服务价值核算可以直接反映黔东南州一定时期的生态环境状态和变化,体现生态保护建设工程综合实施效果,为黔东南州后续生态保护建设提供科学依据。     

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。     

中国西南喀斯特石漠化时空演变特征、发生机制与调控对策

中国西南喀斯特石漠化及发展态势的遏制与综合治理是长江、珠江流域的生态安全需要。通过总结前人的研究成果、采集中国科学院环江喀斯特生态试验站部分收集整理和试验数据,尝试性地提出了新的石漠化概念和分类标准,探讨了西南喀斯特石漠化的空间分布及动态变化规律,阐明了不同石漠化程度生态系统的植被和土壤物理、化学、微生物等属性的表现特征,从自然和人为两个方面揭示了西南喀斯特石漠化的发生机制,提出了不同石漠化程度的治理对策,以促进喀斯特区域生态、经济、社会的全面协调与可持续发展。