4种苔藓植物在喀斯特石漠化地区的生态修复意义

为探求苔藓植物在石漠化地区的生态修复意义,筛选出4种石漠化地区常见的苔藓,即美灰藓(Eurohypnum leptothallum)、小青藓(Brachythecium perminusculum)、双色真藓(Bryum dichotomum)和多疣细羽藓(Cyrto-hypnum pygmaeum),测定其生物量、饱和吸水率、根系密度、蒸腾速率和抗冲刷能力,并初次将该4种苔藓应用于石漠化修复的实践中,对其土壤酶活性进行了1年的跟踪监测。结果表明:(1)4种苔藓持水保水能力差异显著,其生物量由大到小依次为美灰藓双色真藓小青藓多疣细羽藓;饱和吸水率最低的是多疣细羽藓(660.78±3.46)%,最高的是美灰藓(1 627.82±4.68)%。(2)双色真藓的蒸发速率最高可达6.63g/(kg·h),其水分更容易丧失;美灰藓蒸发速率为0.93g/(kg·h),水分较其他苔藓不易丧失。(3)4种苔藓的抗冲刷能力与其假根的根长密度、根重密度、生物量存在显著正相关关系,美灰藓在各组冲刷试验中表现出较强的抗冲刷性,可以有效减少土壤流失。(4)4种苔藓均可有效提高被培养土壤的酶活性。苔藓层生物量、抗冲刷强化值、假根根系密度与土壤脱氢酶、脲酶呈正相关关系。4种苔藓均具有较高的水土保持效益,其中美灰藓的表现更为显著,建议利用物种演替规律将苔藓应用于石漠化修复的实践中。     

短时强降水下黏土表层覆盖苔藓水分入渗特征及其模型模拟

[目的] 探究短时强降水条件下土壤表层覆盖苔藓植物对水分入渗产生影响的机理,为苔藓植物在石漠化区水土流失治理中的运用提供数据支撑。[方法] 室内模拟大灰藓(Hypnum plumaeforme)、牛舌藓(Anomodon viticulosus)、小石藓(Weisia controversa)、蕊形真藓(Bryum coronatum)植物覆盖处理的一维土柱历经短时20 mm强降水后土壤水分入渗过程,运用经典入渗模型和Singh的熵入渗方程模拟水分入渗过程,对比不同苔藓植物覆盖下土壤水分入渗的差异性。[结果] ①苔藓植物覆盖处理组水分入渗特征初始、稳定、平均入渗速率和累计入渗量均大于裸土(p＜0.05),入渗速率最慢的蕊型真藓组4个入渗特征值0.718 cm/min,0.279 cm/min,0.180 cm/min和19.575 cm较裸土分别大7.65%,8.56%,11.90%和3.75%;苔藓植物覆盖处理组促进水分入渗的原因是苔藓植物阻碍土壤表层产生物理结皮促进入渗效应大于苔藓植物层截留阻碍水分入渗效应。②入渗过程中4种苔藓植物产生促进或阻碍水分入渗效应不同使水分入渗特征值存在显著性差异(p＜0.05)。入渗特征与苔藓植物假根密度、假根根长、饱和吸水率呈负相关;与糙率呈正相关,但是相关系数不大。③表层覆盖苔藓植物土壤水分入渗过程模拟用Horton入渗模型更佳,而裸土水分入渗则采用Philip模型效果更好;若精度要求不高且为了简便则可以采用Singh的熵入渗方程E-Kostiakov入渗模型。[结论] 历经短时20 mm强降水后与裸土相比,表层覆盖苔藓植物具有促进水分入渗效应。这主要与苔藓植物的存在阻碍土壤表层产生物理结皮有关。     

废弃卡林型金矿区结皮苔藓植物蓄水作用和成土功能研究

通过野外调查和实验室分析,对贵州省兴义市新路废弃卡林型金矿区苔藓植物进行了研究。结果显示,该矿区共计有苔藓植物4科6属7种,未发现苔类和角苔,种类组成较单调,其中丛藓科(Pottiaceae)和真藓科(Bryaceae)为优势科;生活型有2种类型:矮丛集型(85.71%)和交织型(14.29%),矮丛集型占有绝对优势;并对该矿区结皮优势苔藓植物硬叶扭口藓、卵蒴真藓、毛口藓和小青藓的生物量、成土量、饱和吸水率和饱和吸水量进行了测定分析。结果显示,该矿区生物量为3.00～52.40g/m2;成土量为217.50～3 695.80g/m2;饱和吸水量为35.10～684.30g/m2;饱和吸水率为1 170.00%～3 637.00%。研究表明,在喀斯特石漠化严重的废弃金矿区,对于在缺少土壤,水土流失严重和植被破坏大的环境区域,苔藓植物以其特有的生态功能在石漠化治理,蓄水作用和成土功能,植被恢复及生态治理等方面起到十分重要的作用。     

喀斯特石漠化山区苔藓植物水分吸收特征

[目的]探究贵阳市花溪区石漠化地区5种优势种黑扭口藓(Barbula nigrescens)、美灰藓(Eurohypnum leptothallum)、卷叶湿地藓(Hyophila involuta)、小牛舌藓全缘亚种(Anomondon minor subsp.integerrimus)、北方紫萼藓(Grimmia decipiens)的水分吸收特征,为喀斯特石漠化地区利用苔藓植物开展水土保持工作提供理论支撑。[方法]采集样品120份,运用经典形态分类法进行鉴定;测定其生物量、饱和吸水率、吸水量、最大吸水速率(Vmax)、吸水速率常数(Km)和叶片展开时间。[结果](1)5种苔藓植物间的生物量、吸水量和饱和吸水率差异较大,最大吸水速率差异小;生物量为10.36~114.51g/m2;饱和吸水率为675.43 6%~1 125.41%;吸水量为98.21~766.13g/m2;Vmax为35.59~51.28g/(g·min);Km为69.97~101.99g;叶片展开时间为35.9~86.1s。(2)生物量和吸水量呈正极显著相关;吸水量和盖度、Vmax和Km呈正相关;Km和叶片展开时间呈负相关。[结论]在喀斯特石漠化地区干旱缺水的环境条件下,苔藓以独特的水分吸收和利用方式适应这种恶劣的环境。石生苔藓为适应该地区的先锋植物。     

喀斯特城市石漠苔藓植物多样性及水土保持

喀斯特城市石漠现象已成为中国西南喀斯特地区不可忽视的突出环境问题之一,以贵阳市为例探究喀斯特城市不同石漠地区苔藓物种多样性及其成土保水能力。结果显示,该城市石漠环境记录藓类植物有11科23属45种,未见苔类和角苔类。苔藓小生境和生活型多样性较单一,物种多样性较低,与人为干扰频度、石漠化程度及生存环境有着密切关系。苔藓水土保持功能在不同生活型和同种生活型下均无显著性差异,三种优势藓类成土量和最大持水量分别为北地对齿藓（387.35 g/m²,1 899.53 g/m²） > 穗枝赤齿藓（164.35 g/m²,1 398.3 g/m²） > 土生真藓（111.45 g/m²,684.42 g/m²）,对植被恢复具有潜在意义,可作为喀斯特石漠化地区植被恢复及防治水土流失的优势物种。     

贺兰山东坡青海云杉林苔藓群落及环境之间的关系

苔藓植物作为一种环境指示植物广泛应用于生态各领域。以贺兰山东坡青海云杉(Picea crassifolia)林下苔藓群落为研究对象,沿着东坡山体设置了15个样地,运用冗余分析(RDA)对苔藓物种重要值与环境因子进行了排序,以期揭示贺兰山苔藓植物群落结构与环境因子之间的关系。结果表明:15个样地485份标本都是地面生苔藓,共有14科19属36种,主要是丛藓科(Pottiaceae)、灰藓科(Hypnaceae)、青藓科(Brachytheciaceae)、牛毛藓科(Ditrichaceae)和提灯藓科(Mniaceae),占苔藓植物总数的69.44%;15个样地苔藓物种重要值大小排序显示:优势种分别为灰藓(Hypnum cupressiforme)、山羽藓(Abietinella abietina)、树形疣灯藓(Trachycystis ussuriensis)、美姿藓(Timmia megapolitana)、青藓(Brachythecium pulchellum)、对叶藓(Distichium capillaceum)、无齿紫萼藓(Grimmia anodon)、厚角绢藓(Entodon concinnus)、细牛毛藓(Ditrichum flexicaule)和中华赤藓(Syntrichia sinensis),其中灰藓的重要值为0.417 6,是贺兰山东坡青海云杉林下苔藓植物主要的建群种,说明贺兰山东麓云杉林下较为干燥。RDA结果表明:海拔(F=5.124,p=0.010)、坡向(F=3.114,p=0.034)、年均降雨量(F=2.598,p=0.050)和年均温度(F=3.357,p=0.030)是影响苔藓群落分布的主要因素,第一和第二主轴共计可以解释苔藓群落方差63.20%。研究结果可以为贺兰山苔藓植物保护和合理利用提供理论依据。     

黄土高原主要灌木树种蒸腾特性研究

采用精度为0.001 g的精密电子天平和露点水势仪研究了荚迷、绣线菊、虎榛子和丁香的叶片含水量日变化、蒸腾速率日变化、叶水势日变化及蒸腾速率与气象因子的关系.结果表明,4种灌木树种早晚的叶片含水量高于中午,最低值出现在10:00-14:00之间,日变幅(晴天-阴天)大小顺序为;荚迷(125.2%～114.2%)＞丁香(110.3%～59.8%)＞绣线菊(86.8%～46.9%)＞虎榛子(85.4%～35.2%);叶鲜重与叶面积可用指数曲线进行拟合;日最大蒸腾速率(晴天-阴天)大小顺序为:荚迷[4.017～3.226mmol/(m2·s)]＞丁香[5.628～2.918 mmol/(m2·s))＞绣线菊[3.742～2.908 mmol/(m2·s)]＞虎榛子[3.174～2.035 mmol/(m2·s);日平均蒸腾速率(晴天-阴天)大小顺序为＞荚迷[2.687～2.252 mmol/(m2·s)]＞丁香(2.652～2.058 mmol/(m2·s)]＞绣线菊[2.215～1.649 mmol/(m2·s)]＞虎榛子(1.864～1.423 mmol/(m2·s)];4种灌木叶水势日变化呈波浪型,叶水势与蒸腾速率负相关,可用对数曲线拟合;不同天气条件下影响各灌木树种蒸腾速率的主要因子不同.     

基于改进CASA模型的陕西省植被NPP遥感估算

[目的]探究陕西省陆地生态系统植被群落生产状况,分析陕西省植被NPP时空格局变化及影响因素,为准确评估陕西省陆地生态系统碳源/汇,实现区域生态可持续发展,达成碳中和目标提供参考依据。[方法]基于温度—植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index, TVDI)对CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型水分胁迫因子进行改进,从而估算陕西省2010—2020年植被NPP,并利用热点分析法、趋势分析法以及地理探测器对陕西省植被NPP进行空间分布格局、年际变化趋势和驱动因子研究。[结果](1)陕西省NPP空间分布呈现南高北低、冷热点区域差异明显的特征;(2)陕西省2010—2020年NPP平均值介于331.02～416.34 gC/(m²·a),NPP均值在100～600 gC/(m²·a)占比最大,最低值和最高值区间占比不足20%;(3)全省2010—2020年83.3%的面积植被NPP值无显著变化,4.2%的面积呈增加状态,12.5%的面积NPP值呈下降趋势;(4)降水...     

喀斯特峰丛洼地4种典型植物蒸腾作用及其影响因素

[目的]对广西壮族自治区喀斯特峰丛洼地4种典型植物(甘蔗、五节芒、灰毛浆果楝和青冈)蒸腾作用及其影响因素进行研究,为进一步开展区域植被生态需水研究提供科学依据。[方法]于2015年4月至2016年1月对4种主要植物群落不同季节蒸腾速率(Tr)、叶面积指数(LAI)和相关环境因子开展现场观测。[结果]4种植物Tr夏季与春、秋、冬3季呈极显著差异(p0.01),不同植物类型其Tr也存在差异,其中,甘蔗Tr的季节变化为96.55~197.42g/(m2·h),五节芒为95.26~169.13g/(m2·h),灰毛浆果楝为97.20~239.11g/(m2·h),青冈四季Tr为81.65~124.42g/(m2·h)。4种植物Tr均与空气温度(Ta)呈极显著(p0.01)或显著正相关关系(p0.05),与土壤含水率(SWC),LAI,土壤容重(ρb),空气相对湿度(RH)呈显著或极显著相关关系。SWC和Ta对甘蔗Tr起主导作用,是主要决策变量;Ta是五节芒Tr的主要决策变量;SWC和ρb是灰毛浆果楝Tr的主要影响因子;LAI,SWC和Ta是青冈Tr的主要影响因子。[结论]研究区域4种典型植物蒸腾作用存在差异,且均呈季节性变化趋势,不同植物Tr影响因素不同,可通过人工诱导水、光、热等环境因子进而合理调控植被生态需水。     

基于干、湿筛法下滇中森林土壤团聚体酶活性特征对氮沉降的响应

研究森林土壤团聚体酶活性对氮沉降的响应差异以及团聚体酶活性的影响因素，以滇中亚高山云南松林和华山松林为研究对象，于2020年6月至2021年5月通过野外模拟氮沉降试验，设置对照[CK,0 g/(m²·a)N]、低氮[LN,10 g/(m²·a)N]、中氮[MN,20 g/(m²·a)N]、高氮[HN,25 g/(m²·a)N],分别采集旱季(2021年2月)和雨季(2020年8月)的土壤样品，分析土壤团聚体中脲酶(Ure)、蔗糖酶(Inv)和酸性磷酸酶(AP)的变化特征，以及与环境因子的交互作用，阐明不同筛分方式下土壤团聚体酶活性对氮沉降的响应特征。结果表明：(1)氮沉降对2种林分下土壤团聚体的分布未造成显著影响，而不同筛分方式则影响显著；不同氮沉降水平下，土壤团聚体中3种酶活性均表现出LN促进，MN与HN抑制；(2)与干筛法相比，湿筛法下土壤团聚体中酶活性均有显著下降，Inv和Ure的团聚体酶活性的降幅均在20%以上，AP的降幅可达57.55%;(3)土壤干筛、湿筛团聚体酶活性的几何平均数(GMe...     

黔中白云岩石漠区小流域土地利用变化及生态效益

为明析灰质白云岩石漠区和砾质白云岩石漠区综合治理工程中植被恢复模式的治理效果,采用科研示范和工程治理相融合、遥感影像和实地调查相结合的方法,在黔中不同白云岩组石漠化小流域分析了相应研究区及不同林草恢复模式的生态效益变化。结果表明:(1)普定研究区属灰质白云岩石漠区,凯里研究区属砾质白云岩石漠区,2016年2个研究区农林地景观基质相似度较高,普定研究区石漠化趋势性较强。(2)2016—2020年,普定研究区和凯里研究区林地面积转入量>转出量、耕地面积转入量<转出量。植被覆盖率增加、土壤侵蚀模数降低和石漠化等级面积率降低,普定研究区综合治理生态效益显著。(3)普定研究区和凯里研究区植被覆盖率增加量、土壤侵蚀模数降低率和石漠化等级面积降低率呈生态修复模式>封山育林模式>草地畜牧业模式的变化趋势,生态修复模式和封山育林模式的生态效益呈普定研究区>凯里研究区的变化趋势。综上,具有相似景观背景的石漠化小流域经综合治理后,呈植被覆盖率增加、土壤侵蚀模数降低和石漠化等级面积率降低的趋势,石漠化治理效果呈生态修复模式>封山育林模式>草地畜牧业模式的变化趋势,灰质白云岩石漠区治理效果比砾质白云岩石漠区显著。     

石漠化治理区不同生态恢复模式土壤质量评价

为研究贵州省喀斯特石漠化地区不同生态恢复模式土壤养分及土壤质量情况,以贵州省黔西南州贞丰—北盘江石漠化治理示范区为研究区,采用土壤质量综合指数法对花椒、金银花、核桃和撂荒地4种不同生态恢复模式下土壤质量进行了评价,分析了不同生态恢复模式下土壤理化和微生物指标的分布规律。结果表明:4种生态恢复模式下0—5 cm表层土壤养分富集明显,且20 cm土层内随着深度的加深,各营养指标总体呈下降趋势;与短年限撂荒地相比,花椒、金银花和核桃样地总体土壤物理性状较好,养分含量高,土壤微生物生物量明显改善。土壤质量综合指数花椒（0.671） > 金银花（0.664） > 核桃（0.597） > 撂荒地（0.589）,表明花椒、金银花对土壤质量提升成效较好,在石漠化治理土壤环境的改善中发挥了积极的作用。     

基于坡度等级的喀斯特山区石漠化与水土流失相关性研究——以贵州省盘县为例

为了定量分析不同坡度等级下石漠化与水土流失之间的相关性,为县域生态环境治理与修复提供科学理论依据,以贵州省盘县为研究区,在遥感与地理信息系统技术支持下,以ALOS遥感影像、岩性及1∶50 000地形图等为基础数据源,采用遥感解译方法、表面分析及地图代数原理,提取出石漠化与水土流失的各指标因子。通过ArcGIS空间分析及相关性分析模型,从不同坡度等级下分析盘县石漠化与水土流失的相关性。结果表明:盘县石漠化面积为1 008.45km~2,占总面积的24.9%,已发生石漠化等级以轻度、中度和强度为主,分别占盘县石漠化面积的45.47%,29.67%,20.29%;水土流失面积为521.05km~2,占总面积的12.85%,已发生水土流失等级以轻度和中度为主,分别占盘县水土流失面积的67.75%和17.36%。石漠化与水土流失发生区坡度以5°~35°为主,分别占石漠化与水土流失面积的85.08%与82.45%。当坡度8°时,石漠化与水土流失等级、水土流失与石漠化等级存在负相关关系。当坡度为8°~35°时,已石漠化与已水土流失面积均呈现出先减小后增加再减小的趋势。当坡度35°时,石漠化与水土流失等级在强烈侵蚀等级以下表现为负相关,超过强烈侵蚀为正相关;而水土流失与石漠化等级在轻度石漠化等级以下表现为正相关,超过轻度石漠化为负相关。     

贵州省喀斯特石漠化与水土流失空间相关分析

喀斯特地区石漠化现象的产生与水土流失之间存在不可分割的关系。为进一步分析石漠化与水土流失之间的关系,以贵州省2010年的水土流失及石漠化解译数据为基础,运用地图代数原理,通过水土流失与石漠化转移矩阵的计算,从而得出不同水土流失等级的石漠化分布以及不同石漠化等级的水土流失分布情况。结果表明:贵州省石漠化主要发生在水土流失轻度侵蚀与中度侵蚀区,其发生率分别为24.31%,24.09%,而水土流失主要发生在轻度石漠化与潜在石漠化区,其发生率分别为35.70%,34.16%;水土流失或石漠化等级的变化并不一定呈现相应等级的石漠化或水土流失等级的变化,石漠化的发生与生态恢复存在滞后性。     

植被恢复对岩溶石漠化区土壤有机碳及轻组有机碳的影响

[目的]通过分析石漠化治理区不同植被恢复年限对土壤有机碳(SOC)及其组分影响,为该地区石漠化的治理提供一定的基础数据。[方法]以重度石漠化土地作为对照,运用空间代替时间的方法,研究了广西壮族自治区平果县果化岩溶石漠化区植被恢复5,10,15,20a后土壤(0—30cm)SOC和土壤轻组有机碳(LFOC)的变化。[结果]石漠化土地在进行植被恢复后,SOC和LFOC含量明显增加;植被恢复使表层0—10cm的SOC和LFOC储量明显增加,且随着恢复时间的增长逐渐变大,同时植被恢复对表层(0—10cm)SOC和LFOC储量的影响要远高于下层(20—30cm);植被恢复后LFOC储量的增幅远高于SOC储量。[结论]在石漠化区进行植被自然恢复可以有效防止土地石漠化,增加碳的流通。     

典型石漠化植被恢复区土壤理化特征及多指标聚类研究

为揭示造林20年后不同石漠化恢复模式对土壤结构和理化性质的影响,以滇中地区7种恢复模式下样地土壤为研究对象,研究不同石漠化恢复模式下土壤理化性质分布特征并进行多指标聚类分析。结果表明：除油杉林外,其他样地土壤养分等级均为中高级;土壤颗粒组成较为合理,分形程度较好,抵抗侵蚀的能力较强;不同恢复类型对石漠化土壤的改良存在明显不同,混交林明显优于纯林;由于受土壤母质、地形以及水文等因素的影响,相同恢复类型间存在差异,华山松林和油杉林总体较差;研究区土壤可蚀性因子K值与粉粒含量呈正向变化特征;对土壤理化性质进行Q型聚类可以将受试样地土壤分为4类,油杉林和华山松林被单独分出。研究结果可为地方政府制定科学合理的喀斯特石漠化地区生态防治措施提供理论基础和技术支撑。     

典型岩溶石漠化区根系生境及其类型研究

在贵州岩溶石漠化区,根据碳酸盐岩分布、地貌类型及岩石类型分布情况,共计调查152个根系生境剖面,利用岩性、产状、根系分布范围内的岩石斑块数、土层深度、裂缝宽度、垂直剖面土壤分布范围、植物根系分布的长宽幅度等指标,采用RDA排序方法,分析根系生长空间类型及其特征;采用定性和定量分析相结合的方法进行快速聚类,划分植物根系生境类型,并进行生境类型命名及类型特征描述.结果表明:1)石漠化区植物根系生长空间分为表层空间、单层空间、多层空间3种类型,植物根系对多层空间类型利用最多;2)贵州岩溶石漠化区根系生境分为18个类型,各类型特征不同.研究成果加深了对岩溶石漠化区植物根系生境的认识,对植物生态修复与石漠化治理均具有重要的意义.