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...

[目的]研究土壤大量、中量、微量元素的生态化学计量特征,有利于深入认识土壤生态系统养分循环规律和作用机制,以期为喀斯特高原峡谷区植被恢复及土壤养分综合管理与高效利用提供科学依据。[方法]利用喀斯特高原山地区52份土壤样品的C:N、C:P、N:P、Ca:Mg、Fe:Mn、Cu:Zn、B:Mo、P:S、Ca:S和Al:Si共计10个生态化学计量比,研究不同计量指标的变异范围、相互作用效应及其对土壤质量的贡献。[结果]B:Mo、Al:Si的变异系数130%。C:N与Fe:Mn、Cu:Zn间呈显著正相关,与Al:Si呈出极显著负相关;C:P、N:P与B:Mo、P:S,Cu:Zn与Al:Si呈极显著负相关。前4个主成分反映出原始数据信息总量的82.479%,依次受C:P、N:P,Cu:Zn、Al:Si,Ca:Mg、Ca:S和Fe:Mn等的支配。[结论]土壤生态化学计量表现出不同程度的变异,计量指标间呈较强的互作效应,土壤中量和微量元素亦对土壤质量起到明显的支配作用。

Karst is one of the weakest kinds of ecological environments and one of the main factors that restricts economic development in south-west China.And restoring vegetation and improving soil quality is among urgent affairs of the region.It is very important to explore the effects of different successi...

The variation of soil enzyme activities under a Karst forest was studied by comparing soil enzyme activity and soil nutrient content under different vegetation types and different ages of Zanthoxylum planispinum var.dingtanensis forest in Beipan River Karst gorge district.The Z.planispinum var.dingt...

通过样地调查和取样测定,对贵州喀斯特地区清水江峡谷和南江峡谷的土壤物理性质进行研究。结果表明:(1)随着土层深度增加,土壤密度呈增大趋势,以B层最大,A层最小;而土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量、最小持水量却呈减小的趋势,以A层最过大,B层最小。(2)两个峡谷土壤物理性质比较,土壤密度清水江峡谷>江南峡谷,毛管孔隙度以清水江峡谷>南江峡谷,非毛管孔隙度、总孔隙度、最大持水量和最小持水量南江峡谷>清水江峡谷。

评估生态系统氮状况对预测全球变化背景下生态系统的固碳潜力及生态演替的方向与进程均具有重要的意义。近年我们开展了比较系统的研究以回答二个关键科学问题,即氮是否限制喀斯特区植被恢复,以及喀斯特森林氮状况与邻近的非喀斯特森林相比有何差异?基于多尺度演替序列研究,发现退耕后喀斯特土壤总氮快速累积。氮的累积相应促进土壤有机碳快速累积,且有机碳累积的相对速率高于总氮累积的相对速率。恢复初期(草丛阶段)植被受氮限制,而在次生林阶段则表现出明显的氮饱和特征。基于土壤初级氮转化速率和胞外酶活性化学计量特征的证据表明氮饱和是喀斯特森林的独有特征,而邻近的非喀斯特森林普遍受氮限制。我们的研究意味着:1)西南喀斯特山区退耕后的生态恢复仅在早期受氮限制,而中后期则不受氮限制;2)充足的氮供应可保障生态恢复工程的固碳效应;3)喀斯特森林氮循环具有其独特性,在全球变化背景下,其响应与适应性也可能异于其他区域/类型森林。

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。

土壤有机碳是衡量生态系统稳定性、土壤健康与肥力水平的重要指标。喀斯特峰丛洼地土壤具有土被不连续、土层浅薄、高钙、微碱性等特点,造成其有机碳分布、积累与稳定机制有别于其它岩性发育的土壤。基于此,我们在过去10年研究中,建立了基于探地雷达技术的喀斯特非连续性土壤及其有机碳分布的研究方法,研究了土壤微生物总量及其群落、碳氮循环相关功能微生物群落对喀斯特生态系统退化的响应,探讨了喀斯特土壤丛枝菌根真菌群落分布特征及其对岩性、坡位等立地条件的响应,明确了外源有机碳和无机碳(碳酸钙)输入对喀斯特土壤有机碳矿化和积累的影响,从团聚体稳定性、有机碳矿化、激发效应、微生物生物量碳周转角度明确了土壤有机碳的稳定性以黑色石灰土>棕色石灰土>红壤,初步阐明了喀斯特土壤有机碳的稳定性机制,并研发了土壤垂直漏失阻控技术、桑枝原位快速腐熟技术等喀斯特区土壤改良的关键技术。其结果对于揭示喀斯特生态系统土壤有机碳积累与稳定机制、评估喀斯特区土壤固碳的效应与潜力、提升喀斯特生态系统的可持续性有重要科学意义。

【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。

土壤水分是喀斯特地区农业生产中水资源重要的存在形式,在该地区的生态环境的恢复及保护中具有重要意义。本文对比了不同处理方式下峰丛洼地牧草生态系统土壤水势的动态变化特征,结果表明:地表覆被条件(或微地貌条件)对10-50cm各层次土壤水势均有显著影响;通过改善地表微环境,减少地表蒸发等过程,覆草和覆石等方式处理可以明显提高系统的持水性能。石丛出露区土壤持水性能虽然不如覆草和覆石等处理类型,但是其土壤水势明显高于没有采用任何处理的对照小区,而且其对间隔性干旱的响应也不如对照处理敏感。深层(60cm以下)土壤水势的变化与10-50cm各层次均不相同,石丛和覆石小区在该层次的水势显著高于其它两个处理,说...

【目的】为贵州喀斯特山区石漠化生态恢复及退耕还林的顺利实施提供科学依据,【方法】在贵州省晴隆县典型喀斯特地区采集荒地、耕地、退耕还草地、林草间作地和楸树林地的土壤样品,并对其土壤理化性质、土壤微生物量碳/氮含量、土壤微生物数量和土壤酶活性进行分析。【结果】土地不同利用方式下,土壤养分含量存在差异,全磷含量退耕还草地最高,为0.95g/kg,有效磷含量耕地最高,为6.90 mg/kg,全氮、全钾、有机碳、碱解氮含量均是林草间地作最高,分别为4.61、1.19、54.98 g/kg和406.62mg/kg;速效钾含量楸树林地的最高,为179.5 mg/kg;土地不同利用方式的土壤微生物量碳含量为林草间作地>退耕还草地>楸树林地>耕地>荒地,微生物量氮含量为林草间作地>退耕还草地>楸树林地>耕地>荒地;与荒地相比,林草间作地和退耕还草地的土壤微生物量碳分别提高2.46倍和2.02倍,林草间作地和退耕还草地的土壤微生物量氮分别提高86.92%和77.07%。土地不同利用方式的土壤微生物数量存在较为明显的差异,均为细菌>放线菌>真菌。在土地不同利用方式下,土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性均存在显著或不显著差异,过氧化氢酶活性差异均不显著。土地不同利用方式,土壤微生物群落多样性指数为耕地>林草间作地=楸树林地>退耕还草地>荒地,这种变化趋势与微生物总数的变化不一致。经相关性分析,土壤酶、微生物数量以及微生物量碳氮与土壤养分等具有较强的相关性,可用于表征土壤质量。【结论】林草间作方式具有较高的土壤微生物活性,该土地利用方式能有效改善喀斯特地区的生态环境。

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

贵州典型的低热河谷区——花江峡谷由于大气降水时空分布严重失衡,长期干旱缺水,人畜用水困难,生态环境恶劣,但近几年顶坛花椒的种植在农业发展及生态建设两方面取得了重大突破。本文针对这一实际情况,通过建立雨水资源的利用率和作物需水系数,重点分析了雨水资源供应的时空分布与主要优势经济作物的需水规律间的差异性,并找出其水分胁迫条件下成功抗旱的机理。结果表明:(1)花江峡谷区全年雨水资源时空分布极不平衡,存在严重缺水危机;(2)林地全年蒸腾与蒸发需水总量大,水资源压力较大;(3)水资源供需矛盾突出,平稳状态难以维持;(4)顶坛花椒通过增加根系、角质层及栅栏组织保护、植株自身调节及Ca2+的保护等作用能较好...

黔桂喀斯特山地的生态系统服务评估是生态系统恢复、生态功能区划和建立生态补偿机制、保障国家生态安全的重大战略需求。本文在降水贮存量法、修正土壤流失方程RUSLE、植被固碳释氧等方法基础上,基于实际径流小区实验数据,修正或引入径流系数、降雨侵蚀力、石漠化因子、岩石风化固碳等参数模型,定量评估1990-2015年包括水源涵养、土壤保持和固碳释氧等3项主要生态系统服务的时空变化。研究结果表明:(1)研究区水源涵养、土壤保持、固碳量和释氧量的总量为630.15亿m~3/a、189.02亿t/a、6187.49万t/a和16 002.18万t/a;单位量分别为2943.43 m~3/(hm~2·a)、885.18t/(hm~2·a)、2.89t/(hm~2·a)和7.47t/(hm~2·a);(2)水源涵养功能以低、较低等级为主,分别占总面积的33.72%和20.55%;土壤保持能力以低、较低和极高等级为主,分别占总面积的24.90%、20.90%和21.44%;固碳释氧功能等级以较低、中等和较高等级为主,分别占总面积的35.47%、29.83%和21.49%;(3)林地对生态系统服务的贡献最大,其水源涵养、土壤保持和固碳释氧生态系统服务分别是耕地和草地的1.85与2.55倍,1.70与1.03倍,1.16与1.09倍;(4)1990-2015年,黔桂喀斯特山地水源涵养量、土壤保持量和固碳释氧均呈现增加趋势:对比1990-2000年和2000-2015年两个时段,前一时段水源涵养量和土壤保持量均呈下降趋势,下降幅度分别为6.25%和3.45%;后一时段水源涵养量、土壤保持量、固碳量和释氧量均呈增加趋势,增加幅度在2.65%～7.49%之间。

黔桂喀斯特山地的生态系统服务评估是生态系统恢复、生态功能区划和建立生态补偿机制、保障国家生态安全的重大战略需求。本文在降水贮存量法、修正土壤流失方程RUSLE、植被固碳释氧等方法基础上,基于实际径流小区实验数据,修正或引入径流系数、降雨侵蚀力、石漠化因子、岩石风化固碳等参数模型,定量评估1990-2015年包括水源涵养、土壤保持和固碳释氧等3项主要生态系统服务的时空变化。研究结果表明:(1)研究区水源涵养、土壤保持、固碳量和释氧量的总量为630.15亿m3/a、189.02亿t/a、6187.49万t/a