【目的】研究茂兰喀斯特森林植被自然恢复过程中不同演替阶段土壤养分与化学计量的动态变化规律,探讨两者间的相互关系,定量评价各影响因子对其的解释程度,阐明群落演替与土壤性状演变间的内在耦合关系,旨在为该区域植被的恢复与重建提供理论依据。【方法】以草本群落、灌木灌丛群落、乔林群落和顶极常绿落叶阔叶混交林群落等演替阶段为研究对象,每个演替阶段各设置3个固定样地,样地内根据不同小生境随机布设12个土壤剖面,分层取样,测定土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量,并计算其化学计量比。【结果】研究区土壤的SOC、TN、TP和TK含量均值分别为54.72、4.67、0.73和8.53 g/kg,且SOC、TP和TN含量相互间均存在显著或极显著正相关,表现出相对一致的变化规律;C:N、C:P、C:K、N:P、N:K和P:K分别为11.95、79.16、6.50、6.64、0.550 1和0.085 2;从变异系数来看,除TK含量和C:N属弱变异性以外,其余土壤养分含量及化学计量比均属中等变异性。随植被的正向演替,不同演替阶段的SOC、TN和TP含量基本上均呈上升趋势,而TK含量则呈倒"V"字型变化,表现为:乔林阶段>顶极阶段>灌木灌丛阶段>草本阶段;各演替阶段不同土层深度的SOC、TN和TP含量均表现为0～10 cm要高于10～20 cm,而TK含量则无明显变化。土壤化学计量特征随演替的进展其变化趋势差异较大;在土壤剖面层次上,各演替阶段除C:N不同土层深度间无显著差异以外,其余也均表现为0～10 cm要高于10～20 cm。冗余分析结果表明,土层深度和群落演替是调控该区域土壤养分含量和化学计量特征的主要因素,对其解释程度分别为32.82%和32.19%。【结论】研究区土壤有机碳含量相对较高,氮、磷养分含量丰富,植物生长受氮(或磷)素限制的原因可能是土壤养分含量的有效性偏低所致;减少人为干扰、加之适当的保护,促进群落的正向演替,提高喀斯特森林生态系统的稳定性和抗干扰性,有利于土壤养分的积累;研究初步揭示了众多影响因子对土壤养分含量和化学计量特征的解释程度,对喀斯特森林的保护具有重要的指导意义。

采用空间代替时间的方法,研究了茂兰喀斯特森林自然恢复中土壤团聚体有机碳含量与团聚体分形特征。结果表明:同一恢复阶段的同一土层中1 2 mm、0.5 1 mm团聚体质量百分比(4.74%52.37%)与其质量百分比有机碳贡献率(2.87%59.98%)均高于0.25 0.5 mm、20 cm土层14.36 36.80 g·kg-1)与其质量百分比有机碳含量(0 10 cm土层1.34 22.12 g·kg-1,>20 cm土层0.57 11.93 g·kg-1)均随植被自然...

本文基于生态化学计量学理论,借助以空间替代时间的方法,以茂兰喀斯特森林自然恢复过程中的草本群落阶段(HS)、灌木灌丛阶段(SS)、乔林阶段(AS)和顶极常绿落叶阔叶混交林阶段(CS)等为研究对象,对各演替阶段的植物叶片、凋落物和土壤的C、N、P、K含量和化学计量特征以及N、P养分重吸收率、群落多样性指数和比叶面积等进行了研究。主要结果如下:1.植物叶片C、N、P、K含量及化学计量特征的总体分布(1)茂兰喀斯特地区68种优势植物叶片C、N、P、K含量的变化范围分别为309.57573.21 g·kg-1、5

为了研究退化喀斯特植被恢复过程中土壤的生物学特性,采集贵州花江喀斯特高原生态综合治理示范区内不同恢复阶段(祼地阶段、草本群落阶段、灌木群落阶段和乔木群落阶段)的土壤样品,采用微生物培养法分析了退化喀斯特植被恢复过程中不同层次、不同季节及根际和非根际土壤微生物数量的分布特征。结果表明:退化喀斯特植被恢复过程中土壤中的微生物数量分布存在较大差异。随着退化喀斯特植被的恢复,土壤细菌、真菌、放线菌的数量及其总数明显上升,表现为乔木群落阶段>灌木群落阶段>草本群落阶段>裸地阶段;土壤剖面上土壤微生物数量均呈明显的垂直分布特征,即随土层深度的增加,呈递减趋势,具体表现为A层>B层(P<0.05);从季节变...

采用空间代替时间的方法,研究了茂兰退化喀斯特森林自然恢复中凋落物现存量及其碳库特征。结果表明:随群落恢复凋落物现存量呈减少趋势,早期减幅大,中后期减幅小;随群落恢复凋落物现存量演化受地貌因子、群落生活史、土壤微生物的影响较大,受水热条件的影响较小;凋落物现存量生物量与其分解失重率、表层土壤微生物量碳有较强的负相关关系;凋落物分解失重率与表层土壤微生物量碳呈极强的正相关关系;随群落恢复凋落物现存量含碳率变化不显著,凋落物现存量碳密度变化规律与凋落物现存量变化规律一致,单位面积凋落物碳储量表现为碳源效应,且早期碳源效应较强、固碳能力不稳定,中后期碳源效应较弱、固碳能力稳定;凋落物碳密度(Y)与其现...

采集不同恢复阶段的土壤样品,采用微生物培养法、生化活性试验法及氯仿熏蒸法分析喀斯特退化植被恢复过程中的土壤微生物数量、土壤生化作用强度、微生物生物量碳及土壤有机碳。结果表明:随着退化喀斯特植被恢复,土壤细菌、真菌、放线菌3大微生物数量及微生物总数明显上升,表现为乔木群落阶段>灌木群落阶段>草本群落阶段>裸地阶段,且细菌较真菌和放线菌占绝对优势,其在4种植被群落类型中分别占微生物总数的95.95%、93.49%、92.32%和92.48%;随着植被恢复,土壤生化作用强度增强;土壤微生物生物量碳与微生物数量的变化规律一致,微生物生物量碳与土壤有机碳呈显著正相关关系(P>0.01)。

研究了贵州茂兰国家级自然保护区退化喀斯特森林自然恢复过程中群落的动态特征。群落组成结构变化体现于不同适应等级种组的变化 ,不同恢复阶段各种组的优势地位不同 ,草本群落阶段与草灌过渡阶段 ,灌丛灌木阶段与灌乔过渡阶段 ,常绿落叶阔叶林阶段与顶极群落阶段其居优势地位的种组分别为先锋种 ,次先锋种和过渡种 ,次顶极种和顶极种 ,种组替代规律是先锋种经次先锋种、过渡种最终被次顶极种和顶极种替代。随着退化喀斯特群落自然恢复 ,群落高度 (0 6～ 16 9m)、盖度 (0 2 9～ 0 79)、显著度 (0 872 0～2 1 8981cm2 ·m- 2 )逐渐提高 ,而密度早期增大之后逐渐降...

【目的】探究西南喀斯特地区植被自然恢复演替过程中典型群落的土壤碳氮储量变化特征，为该地区植被恢复与重建提供数据支撑。【方法】采用空间代时间方法，在重庆市中梁山喀斯特槽谷选取弃耕地（弃耕半年）、草地（5～10 a）、灌丛（15～25年）、灌乔林（30～40年）和乔木林（50～60年）作为一个植被自然恢复演替序列，设置固定样地，采集0～10、10～30、30～50、50～70 cm土层土壤样品，测定有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、铵态氮（NH_4~+-N）、硝态氮（NO_3~--N）含量及碳氮比（C/N）和土壤pH值，估算各演替序列下土壤的碳氮储量，分析在自然恢复演替不同阶段的土壤碳氮含量与储量特征。【结果】植被自然恢复演替显著提高了土壤SOC和TN含量与储量（P <0.05），土壤TN储量与土壤SOC含量显著正相关（P<0.01），与土壤TP含量显著正相关（P<0.001）。

【目的】为探究喀斯特森林植物叶片功能性状对不同小生境的响应，阐明喀斯特森林植物在严酷生境下的生存策略。【方法】以10种典型喀斯特森林植物为研究对象，基于其生长的小生境类型（土面、石面和石沟），对其植物叶片的叶面积（LA）、叶厚度（LT）、比叶面积（SLA）、叶片含水量（LWC）、叶密度（LTD）和叶干物质含量（LDMC）结构型性状，以及净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、水分利用效率（WUE）和羧化效率（CE）功能型性状进行了研究。【结果】不同生活型植物，常绿乔木的LDMC与LTD较落叶乔木和常绿灌木均显著偏高（P 石沟>土面；Gs、Tr、WUE均为石沟>石面>土面，而Pn、Ci、CE则均表现为土面>石面>石沟。【结论】在土面生境中，植物生长所需水分和养分等资源供给稳定，对外界资源竞争压力较小，具有较高的SLA和LWC以及较低的LDMC、LT和光合能力，因此植物自身抗逆性、资源获取与保持能力相对较弱，趋向于生长缓慢、资源竞争力弱的生存策略；石面生境严苛，资源竞争压力大，其LDMC和光合能力均相对高于土面植物，而SLA、LWC及LA则反之，因此其抗逆性及资源获取与保持能力强于土面植物，趋向于生长缓慢、资源竞争力强的生存策略；而在石沟生境中，生存条件相对较好，植物LDMC、LT、LA及光合能力均强于其他生境植物，且SLA则相对较低，因此植物抗逆性、资源获取与保持能力相对较强，趋向于生长快速、资源竞争力强的生存策略；常绿乔木位于叶经济谱“慢速投资收益性”一端，常绿灌木位于“快速投资收益型”一端，而落叶乔木则位于两者之间属于中间型。

硝化与反硝化是氮素生物地化循环的两个关键过程,同氮素有效性、氮流失及大气与水体质量安全等紧密相关。采用空间代替时间的方法,选择桂西北喀斯特峰丛洼地植被恢复三个典型阶段植被群落为研究对象,以耕作旱地为参照,分析不同植被群落土壤硝化与反硝化潜势,探讨植被恢复对土壤硝化与反硝化潜势的影响及其内在机制。结果表明,不同植被群落土壤硝化和反硝化潜势存在显著差异,硝化潜势均值在18.78~49.08 mg N/(kg.d)之间,具体表现为次生林>旱地≈灌丛≈草丛;反硝化潜势均值在4.09~15.43 mg N/(kg.d)之间,具体表现为次生林≈旱地>草丛≈灌丛。总体上,土壤硝化潜势要大于反硝化潜势,且均是植被演替后期阶段(次生林)显著高于早初期阶段(草—灌丛),草丛和灌丛之间无显著差异性。土壤硝化和反硝化潜势与有机碳(SOC)、硝态氮含量均呈极显著正相关关系(P<0.01),同土壤微生物生物量氮(SMBN)分别呈显著(P<0.05)和极显著正相关关系(P<0.01)。研究表明,SOC、硝态氮含量、SMBN是影响喀斯特峰丛洼地土壤硝化和反硝化潜势的关键共性因子。

本文以典型喀斯特退化森林不同植被恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列的方法,选取立地条件基本相似的草坡、灌草、灌木、乔灌、乔木和顶级六个植被恢复阶段,并以坡耕地为对照,通过调查取样和实验分析,探索了退化森林不同恢复阶段土壤酶活性的变化特征。结果表明,不同植被恢复阶段对土壤养分的影响显著,随着植被由低级向高级演替,养分也随之增加。相关分析结果表明,土壤养分与土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶显著相关。方差分析显示,不同植被恢复阶段对土壤酶活性有显著影响;对于土壤脲酶活性而言,石缝与土面、石缝和石土面之间存在着显著的差异性,而小生境对于土壤蛋白酶和蔗糖酶活性的差异不显著。

西南喀斯特区域是特殊地质背景制约的脆弱生态带。论文以西南喀斯特地区典型生态系统不同退化/恢复阶段物质循环与植被恢复响应为主线,研究生态系统中的水分和养分过程,包括坡面降雨-入渗-产流-土壤水分再分布过程、土壤水分养分空间分异特征、微生物种群结构及其主要影响因素,初步揭示了"地下过程为主、地表过程为辅"的水土物质迁移规律与峰丛坡地土壤水分养分状况高于洼地的趋势;通过不同演替阶段、石漠化程度植被生态系统监测,初步揭示植被生态适应性与植物多样性的时空格局,提出发展草食畜牧业、构建农牧复合生态系统的替代型喀斯特区域生态重建发展模式。

在研究贵州茂兰国家级自然保护区退化喀斯特森林自然恢复过程中群落组成、结构、功能的基础上 ,提出了退化群落恢复潜力度、恢复度和恢复速度 3个评价指标和计算方法 ,分析了退化群落在自然恢复过程中群落高度、盖度、实生株 /总株数、组成结构、显著度、生物量等特征指标的恢复潜力度、恢复度和恢复速度的变化 ,并进行综合评价。结果表明 :低一级演替阶段群落向相邻更高一级演替阶段群落恢复的潜力度最高 ,群落自然恢复是由低级阶段向高级阶段顺序替代过程 ;早期阶段恢复潜力度较高、恢复度低、速度慢 ,中期阶段恢复潜力度高、恢复度中等、速度快 ,后期阶段恢复潜力度低、恢复度高、速度慢。群落整体恢复速度低于群落各特征指...

复合改良措施对促进退化天然草地生态系统恢复至关重要。为探明不同复合改良措施对喀斯特山区退化天然草地的改良效果，本研究通过野外调查、理化分析和高通量测序等手段，分析施肥（OF）+打孔（LD）+补播（CS）（OLC）、施肥+绵羊宿营（SC）+补播（OSC）、施肥+切根（CR）+补播（OCC）、无改良对照（CK）处理下喀斯特山区退化天然草地土壤性质和植被特征差异。结果表明：1）相较CK，3种改良处理的土壤全氮（TN）、全钾（TK）、速效钾（AK）均显著提高（P＜0.05），铵态氮（NH_(4)~(+)-N）和硝态氮（NO_(3)~(-)-N）显著降低（P＜0.05），土壤脲酶（S-UE）活性均显著提高（P＜0.05）；土壤微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）、微生物生物量磷（MBP）含量有一定提升，但差异不显著（P＞0.05）。2）相较CK，3种改良处理的真菌丰富度Chao指数显著提高（P＜0.05），而细菌Simpson指数显著降低（P＜0.05）。3）相较CK，3种改良处理的物种丰富度、产草量（青）和豆科牧草比例均显著提高（P＜0.05），杂类草牧草比例极显著降低（P＜0.01）。综上所知，3种改良处理均能在一定程度上改善退化天然草地的土壤肥力、草群结构和产草量，但在今后推广实践中还需综合考虑最佳施肥量、补播量和人工投入成本等因素。

结合野外调查与室内分析,对峡谷型喀斯特水田(ST)、旱地(HD)、草地(CD)、灌丛(GC)、人工林(RGL)、次生林(CSL)6类生态系统进行研究,探讨不同生态系统土壤养分及其生态化学计量特征。结果表明:(1)除全钾含量外,6类生态系统土壤养分含量均随土层增加而减少,土壤pH与之相反;(2)与全球不同生态系统土壤的平均水平相比,峡谷型喀斯特不同生态系统的碳氮比、碳磷比、碳钾比、磷钾比和氮磷比均较低;(3)不同生态系统土壤养分含量差异显著,不同生态系统的化学计量差异也显著,土壤肥力的总体趋势为次生林>人工林>水田>旱地>灌丛>草地。不同发展阶段、不同生态系统土壤养分的限制因子不同,应制定不同的...