不同类型森林石灰土的团聚体组成及其有机碳分布特征

选取中国西南喀斯特石灰土人工林、次生林、原生林3个主要森林类型的6个代表性群落,建立18个20m×20m的样方,按梅花型5点法采集各样方的原状土壤,基于团聚体的干湿筛2种分组方法,研究不同类型森林石灰土机械性、水稳性团聚体组成及全土、各粒级团聚体的有机碳分布特征。结果显示:(1)3类森林石灰土干湿筛团聚体均以>2mm粒径为主,分别为67.93%～81.24%和30.49%～76.81%,1～10mm粒径的干湿筛优势团聚体分别高达78.18%～88.67%和43.41%～84.00%。(2)团聚体的整体稳定性很好,干湿筛平均重量直径(MWD)为4.82～5.77和0.75～2.13,平均几何直径(GMD)为2.87～4.17和1.45～2.85;>0.25mm和>2mm粒径的团聚体破坏率(PAD)分别仅为6.15～20.91和2.04～52.79。(3)石灰土的有机碳含量很高,全土和干、湿筛团聚体的有机碳含量分别为17.28～58.85、19.12～91.47、17.16～78.86g/kg,其中干筛以<2mm粒径团聚体的有机碳含量较高,湿筛反之,但干湿筛均以>2mm粒径团聚体的有机碳贮量最高。研究表明,中国西南喀斯特石灰土林区土壤沿人工林、次生林、原生林土壤扰动递减梯度,石灰土的团聚化作用越来越强,稳定性越来越好,有机碳含量也越来越丰富。     

喀斯特峰丛坡地不同土地利用方式下土壤N、P空间变异特征

基于网格点(5 mx5 m)采样法采集土壤样品,利用经典统计学和地统计学方法,研究了喀斯特峰丛坡地不同土地利用方式(火烧迹地、刈割地、草地、封育地)下表层(0～20cm)土壤氮、磷的空间变异特性.结果表明:研究区4种不同土地利用方式土壤全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效磷(AP)均为中等程度变异,含量分别为5.40 ～6.26 g·kg-1、1.24 ～1.44 g·kg-1、365.87～507.32 mg·kg-1、3.91 ～8.04 mg·kg-1,封育地、火烧迹地土壤质量优于草地和刈割地;4种土地利用方式中火烧AN、火烧AP、刈割AN、封育TN的半方差函数最佳拟合模型为球状模型,火烧TN、刈割TN、刈割AP最佳拟合模型为指数模型,其他指标的最佳拟合模型均为高斯模型.刈割TP、火烧TP、草地TP、刈割TN、火烧AP、草地AP、封育TP表现为强烈的空间自相关性,其他土壤养分表现为中等的空间自相关.4种土地利用类型土壤TN与AN、TP与AP具有相似的空间分布格局.火烧、刈割处理TN和AN呈凹形分布,TP和AP呈单峰分布特征,中下坡含量最高,往两端含量逐渐降低;草地TN、AN、TP、AP 4种养分含量均随着坡位的升高而降低;封育样地中4种养分呈类似凹形分布,中间含量低,两端略微升高.土地利用方式的变化改变了喀斯特峰丛坡地土壤养分质量,造成了土壤养分空间格局的变化,因此,在地形破碎、土层浅薄的喀斯特地区进行生态恢复与重建时,应采取合理土地利用方式,进行保护和适度开发,提高喀斯特退化生态系统土壤质量.     

喀斯特峰丛洼地原生林群落更新动态

基于木论国家级自然保护区内一个2 hm~2动态监测样地2007、2012和2017年3次植被调查数据,从物种组成、群落结构、重要值、多样性、死亡率、补员率等方面分析喀斯特峰丛洼地原生林群落动态特征。结果表明:2017年样地内木本植物包含46科95属123种,较2007增加2科,减少5属7种;较2012年增加2科,减少4属4种。10年来,该样地优势种变化不明显,重要值≥1的物种数在2017年减少了3种;但排名前5位的物种保持不变,只有个别物种的重要值排序发生了较大的变化。平均胸径、树高、生物量随时间推移而增加;第一个5年,平均胸径和树高差异不显著,但10年间差异显著。随着时间推移,Shannon-wiener指数逐渐减少,Simpson指数和Pielou指数逐渐增加。该森林群落总径级结构呈倒"J"形,总体上群落更新状态良好。10年间DBH≥1.0 cm个体的年死亡率为8.23%,年补员率为5.73%。群落中野桐(Mallotus japonicas)和枫香树(Liquidambar formosana)呈增长趋势,优势地位逐渐上升。20个物种中有约35%的物种更新不足,表现出衰退的迹象,导致群落的物种成分和结构出现较大的变化。群落内主要树种的更新和植被结构变化的分析对于预测森林未来的变化趋势具有重要意义。     

喀斯特常绿落叶阔叶林个体死亡对空间格局及种间关联性的影响

树木死亡作为森林生态系统中一个重要的生态学过程,研究其如何影响物种的空间分布格局及种间关联性,可以为揭示树木死亡机制及群落动态变化规律提供重要参考。本研究根据木论25 hm²喀斯特常绿落叶阔叶林动态监测样地两次木本植物调查数据,采用点格局分析方法,分析了树木死亡前后空间格局和种间关系的变化。结果表明: 样地内个体死亡前后主要表现为聚集分布,但死亡后聚集分布的物种比例较死亡前略微下降,小尺度上呈现随机分布的物种比例有所增加,个体的死亡呈非随机性死亡。在物种水平上,13个优势种的死树和活树之间在0～30 m各尺度上呈显著正关联,表明样地内优势物种个体之间种内和种间竞争作用不激烈;树木死亡前后种间关联性主要为正关联,且大部分物种种间关系在死亡前后并未发生变化,表明群落已发展到相对稳定的阶段;死亡后,在1～30 m尺度上表现为正关联的物种对比例有所增加,负关联和无关联的物种对在大部分尺度上有所减少,说明个体死亡发生后,各个物种之间的竞争压力在一定程度上有所缓解。     

木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤真菌群落多样性特征

土壤微生物在森林生态系统中起着重要作用, 为了解喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤真菌多样性, 采用Illumina Hiseq高通量测序技术对木论喀斯特森林土壤真菌群落多样性进行了初步研究。研究结果表明: 在82个采样点内, 随着采样点增加, 检测出不同分类水平的土壤真菌类群逐步增多; 土壤样点数达到82个时, 检测出的土壤真菌类群达6门32纲126目336科886属和132616个种(OTU); 82个土壤样品中所检测出的真菌类群平均有5.41门22.13纲71.09目144.89科216.66属和1256.44个OTU, 其中门、纲、目分类水平上的优势类群(所占比例)分别为子囊菌门(Ascomycota)(50.09%)、接合菌纲(Zygomycota)(34.54%)、被孢霉目(Mortierellales)(22.65%)。取样数量对所检测土壤真菌类群数据有显著影响, 在门、纲、目、科的分类水平上, 1个、15个、48个、73个样品基本上可以代表82个样品检测出来不同分类水平的真菌多样性; 在属和OTU的分类水平上, 当样品数达到82个时检测出来的响应类群数仍在不断增加。该研究为进一步了解喀斯特森林土壤真菌多样性与植物多样性和生境的关系提供了基础。     

喀斯特峰丛洼地不同类型森林养分循环特征

以中国西南喀斯特峰丛洼地为研究区域用标准木法和收获法对人工林、次生林、原生林3个不同类型森林的6个代表性群落的生物量、营养元素生物循环量及循环特征进行了研究。结果表明:(1)不同类型森林群落乔木各器官的养分含量大小顺序为:叶枝根干,林下植被层和凋落物层的养分含量比较高,其含量普遍高于乔木层各组分,仅次于乔木叶片;各组分中营养元素以K、Ca最高,P、Mg最低;(2)3种类型森林间乔木层的养分积累量总规律表现为原生林(4540.30 kg/hm~2)次生林(2107.09 kg/hm~2)人工林(719.51 kg/hm~2),分别占林分养分积累量的88.30%、79.57%和62.60%;(3)3种类型森林生态系统养分总贮量相差不大,均主要集中在土壤层在各层分配格局有所差异;营养元素的年吸收量和年归还量均为次生林原生林人工林,年吸收量分别为:418.80、271.17和148.79 kg hm~(-2)a~(-1);年归还量分别为:182.98、111.43和43.37 kg hm_(-2)a~(-1);(4)不同类型森林养分利用系数总规律为人工林(0.35)次生林(0.20)原生林(0.10);循环系数则相反,为原生林(0.48)次生林(0.46)人工林(0.30);而周转时间为原生林(37.32)人工林(18.63)次生林(13.93)。喀斯特峰丛洼地土层薄,养分贮存能力差,森林养分循环能力相对较弱,沿着强、中、弱干扰递减梯度,3种类型森林养分利用效率和循环能力呈增长趋势。     

广西不同林龄杉木、马尾松人工林根系生物量及碳储量特征

为了解不同林龄杉木、马尾松人工林地地下根系生物量及碳储量特征,以广西杉木、马尾松主产区5个不同林龄阶段(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林)的人工林为研究对象,采用全根挖掘法和土钻法获取标准木根系生物量、灌草根系生物量和林分细根生物量,并测定其碳含量,分析其不同林龄阶段地下根系生物量和碳储量分配特征。结果表明:杉木、马尾松林地下根系总生物量分别在9.06—31.40Mg/hm~2和7.91—53.40Mg/hm~2之间,各林龄阶段根系总生物量总体上呈现随林龄增加而增加的趋势,杉木林细根生物量随林龄的增加呈现出先减后增的趋势,马尾松呈现出逐渐减小的趋势;林分各层次根系碳含量表现为乔木灌木草本、细根;杉木、马尾松地下根系碳储量变化趋势与生物量变化趋势相同,杉木、马尾松林不同林龄阶段各层次根系和土壤细根总碳储量分别在7.56—21.97Mg/hm~2和8.86—29.95Mg/hm~2之间;地下根系碳储量总体上以乔木根系占优势,且随林龄的增大其比例呈增加的趋势。     

喀斯特土壤固氮微生物群落与植被、土壤的关系

固氮微生物作为土壤中重要的功能微生物群之一,其与地上植物群落、土壤环境之间的关系尚不清楚。在桂西北的环江县、都安县和大化县选取喀斯特典型植被类型(草丛、灌丛、次生林)建立样方,通过植被调查、测定土壤理化性质和构建克隆文库的方法,研究了土壤固氮微生物群落的结构与组成,分析了固氮微生物群落与植物群落、土壤理化性质之间的关系。结果表明:研究区典型植被类型土壤中的优势固氮微生物为慢生根瘤菌。Mantel相关性分析表明植物群落与固氮微生物群落显著相关(r=0.6116,P=0.011);结合PCo A分析和Venn图可看出,植物群落组成与结构越相似,土壤固氮微生物群落结构与组成也越相似。CCA分析前两轴的解释率之和仅为22.72%,其中总氮、有效态钾、有效态钙对固氮微生物群落的影响显著,这表明本研究涵盖的土壤理化性质指标并不能完全解释固氮微生物群落的变异,需要补充更多的土壤数据进行更深入的研究。由此可见,在喀斯特生态恢复过程中,不仅要关注地上植被群落的恢复与重建,同时也应重视地下功能微生物群落的恢复与重建。     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤磷钾养分空间异质性

在木论国家级自然保护区内喀斯特常绿落叶阔叶混交林内建立500 m×500 m长期监测样地,采用经典统计学和地统计学方法研究喀斯特森林土壤磷钾养分含量及其空间变异特征。结果表明:研究区土壤全磷(TP)、全钾(TK)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量分别为(1.60±0.76)g/kg、(5.42±2.74)g/kg、(5.74±3.63)mg/kg、(5.20±2.96)mg/kg;磷钾养分含量均为中等变异,变异强度为APAKTKTP。研究区土壤TP、TK、AP、AK变异函数值的最佳拟合模型均为指数模型,决定系数均很高(0.671-0.995),TP、AP呈中等强度空间自相关,TK、AK呈弱空间自相关。TP、AP的变程较长,分别为336.00 m和373.50 m,空间连续性较好,TK、AK变程较短(33.30 m、64.50 m),空间依赖性较强。土壤TP表现为坡下(含洼地)含量高,坡上含量较低;AK表现为坡中含量高于洼地含量;AP、TK呈斑块破碎化分布。海拔、坡度和地面凹凸度是土壤磷钾养分空间异质性的主要影响因素。喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤磷钾养分存在不同空间异质性和空间关联性,这为小流域尺度上土壤养分管理、可持续利用策略、喀斯特退化生态系统生态恢复提供理论依据。     

不同竹类人工林生态系统生物量空间分配格局

以胸径为单变量, 利用幂函数、指数函数和多项式函数方程模拟麻竹(Dendrocalamus latiflorus)、毛竹(Phyllostachys pubescens)和粉单竹(Bambusoideae cerosissima)林各类器官的生物量, 研究比较了3 种不同种类竹林的生物量分配特征。结果表明, 所选模型可以很好的估测竹林及各器官生物量。麻竹、毛竹和粉单竹单株平均生物量为18.160、13.736 和4.372 kg, 其林分生物量分别为15.124、28.598 和5.102 t·ha^-1。竹林单株和林分器官分配一致, 均以竹秆最大, 其次为竹根, 再者为竹枝、竹叶, 但麻竹竹叶>竹枝例外。不同竹林生态系统总生物量与灌木层、草本层、凋落物变化规律一致, 粉单竹>毛竹>麻竹; 但各层生物量分配不同, 麻竹和毛竹表现为乔木层>凋落物层>灌木层、草本层, 乔木层占绝对优势; 而粉单竹表现为草本层>凋落物层>灌木层>乔木层, 且各层次优势不明显。根据单株和林分生物量分配特征, 地上部分和地下部分生物量不均, 应适当调整竹林林分密度和制定合理的采伐措施, 提高竹林的生产力水平, 从而增强其碳储存能力。