喀斯特石漠化区小生境特征研究——以贵州清镇王家寨小流域为例

本研究以贵州高原喀斯特石漠化小流域为对象,着重研究了该区小生境的类型、特征和组合,小生境小气候特征及植物对小生境资源的利用。结果表明:研究区小生境类型主要为石面、石沟、石缝及土面。小生境组合类型主要为石面型,石面土面型及石面石沟型,其中石面型占相当大的比例。不同小生境的严酷度从高到低依次为石面土面石沟石缝。各小生境的恶劣程度均随着石漠化的进行而增加。研究区植物主要生长在石面石沟中,若以各生境中单位面积的平均株数而言,植物对小生境资源利用率从高到低依次为石缝石沟土面石面。随着石漠化的进行,各小生境株密度基本上呈现出先增加后下降的格局。     

茂兰喀斯特森林演替阶段不同小生境的小气候特征

探讨了茂兰喀斯特森林不同演替阶段群落不同小生境的气温、湿度、光照强度和土壤温度的目变化特征,结果表明：各演替群落内大气温度和光照强度随演替逐渐降低,且降幅趋缓;空气相对湿度却随着群落演替而逐渐升高,但变幅减缓;5～20cm土壤温度随演替进展逐渐降低,随着土层深度的增加土温亦呈下降趋势且降温幅度减缓。以乔木林的生态环境和...     

贵州高原典型喀斯特县域生境质量时空演变及定量归因

揭示贵州高原喀斯特县域生境质量时空演变规律及其驱动因素,为平衡喀斯特区域生态保护和可持续发展提供科学依据.利用1989年、2003年、2010年和2020年4期土地利用数据、DEM数据、气象数据和社会经济数据,采用InVEST模型阐明普定县近30年生境质量时空分布格局及演变特征,并对其空间分异的驱动力进行了定量探测.结果表明：①耕地和林地是普定县的主要土地利用类型,构成了地表覆盖景观基质.2003~2010年土地利用变化最显著,其中林地的增幅最大,达86.42%,耕地是流失最严重的土地利用类型,面积减少157.57 km²,主要流向林地和建设用地;②1989~2020年普定县生境质量指数平均值由0.60上升至0.73,空间上由东北部向西南部大体呈现出“高-低-高”的分布格局,生境质量高值区主要分布在东北部林地和草地区,低值区集中在中部和南部的建设用地,生境质量等级上升的区域主要集中在东部及西北部的大部分地区;③土地利用类型是影响生境质量时空分布的首要因素,解释程度为91.00%.在交互作用探测中,任意两种影响因素的交互作用大于单个因素的单独作用,土地利用类型和年均降水量的交互作用最强,达到96.00%,其与岩性因子的交互作用达到94.00%,自然与人文因素共同主导生境质量的时空变化.1989~2020年普定县生境质量总体较好,土地利用类型变化与生境质量关系密切,优化土地利用结构、减小人类活动的影响对提高普定县生境质量具有重要意义.     

贵州喀斯特山区植物叶片碳同位素组成研究

通过测定贵州喀斯特山区灌丛12种主要植物叶片的δ13C值,研究了该区植物叶片碳同位素组成特征,以及种间、生境差异和时空变化特征。研究结果表明:该区植物叶片的碳同位素组成的变化范围为-26.98‰--29.15‰,平均值为-28.14‰。研究区δ13C值的分布相对均匀,除高于我国热带雨林区植物外,低于其它地区。研究结果还表明,种间碳同位素组成存在较大的差异。生境的变化对蕨的碳同位素组成影响较大,而对渐尖毛蕨、盐肤木、火棘、马桑影响较小。盐肤木、渐尖毛蕨、云南鼠刺、火棘叶片的δ13C值从生长初期到末期有降低的趋势,但降低的幅度存在差异。植物的δ13C值随小尺度海拔的变化规律与随大尺度海拔变化的规律一致,都是随着海拔的增加δ13C值增大,但不同植物种间变化的幅度是不一样的。     

黔北优势植物对槽谷型喀斯特生境的适应策略:基于功能性状与生态化学计量相关联的证据

以黔北槽谷型喀斯特地区三种优势植物化香(Platycarya strobilacea)、马尾松(Pinus massoniana)和烟管荚蒾(Viburnum utile)为研究对象,测定其叶片、枝条和根系的功能性状与C、N、P、Ca、Mg元素含量,分析植物不同器官间功能性状和生态化学计量学的特征与关联,探讨优势物种对槽谷喀斯特环境的适应策略。结果表明:(1)叶片干物质含量在物种间无显著差异,比叶面积、枝干物质含量、枝密度、粗根密度和中根密度在种间差异显著,比叶面积种间变异最大(32. 13%),而叶干物质含量种间变异最小(12. 76%)。(2)比叶面积与叶干物质含量、粗根和中根密度呈显著负相关,叶干物质含量、枝干物质含量、枝密度、粗根密度和中根密度两两正相关。(3)植物C含量在叶片、枝条和根系中的分配较为均匀,N、P、Mg含量均表现为叶片枝条根系,C/N、C/P表现为根系枝条叶片;叶片N/P范围为10. 89～27. 39,平均值为17. 75。(4)在相应器官内,N与P元素和N/P显著正相关,C与Ca、Mg元素显著负相关,Ca与Mg显著正相关,叶片Ca与叶片P显著负相关。(5)比叶面积与叶片N、P、Mg含量显著正相关,与叶片C含量显著负相关;粗根和中根组织密度与根Ca含量极显著正相关。这说明黔北槽谷喀斯特地区的优势植物在功能性状上产生分化,减少生态位重叠,以降低资源竞争。为适应干旱贫瘠环境,植物一方面形成低比叶面积、高干物质含量和高组织密度的功能性状组合,另一方面改变器官间的元素分配,增加枝条和根系的投资。     

贵州喀斯特地区种子植物物种多样性受损现状及其对策

由于喀斯特区生态环境的脆弱性加上人为活动的影响，使生境恶化现象尤为严重，对植物的生存和繁衍影响极大，使得贵州喀斯特地区种子植物物种多样性受到严重威胁。根据有关资料分析，贵州客斯特地区种子植物目前受威胁的种类已达３４２种，约占全省种子植物受威胁物种的８５％。     

贵州喀斯特地区种子植物物种多样性受损现状及其对策

由于喀斯特地区生态环境的脆弱性加上人为活动的影响,使生境恶化现象尤为严重,对植物的生存和繁衍影响极大,使得贵州喀斯特地区种子植物物种多样性受到严重威胁。根据有关资料分析,贵州喀斯特地区种子植物目前受威胁的种类已达342种,约占全省种子植物受威胁物种的85％。通过对贵州喀斯特地区种子植物受威胁的现状及多样性特征进行研究的基础上,分析了其受损原因并提出了有关对策和措施。     

西南喀斯特石漠化治理植物选择与生态适应性

在概述喀斯特生境特征和主要石漠化治理模式的基础上,对石漠化主要治理植物物种进行了统计分析,从干旱、土壤质量、小生境异质性和地形海拔等方面对石漠化治理植物物种的生态适应性研究进了简要评述。结合现有研究基础和国家对西南喀斯特石漠化区主体生态功能的定位,提出了加强石漠化治理特色植物物种选育研究;治理植物物种生境适应性研究;石漠化治理过程中的植被演替规律研究;不同石漠化治理植被恢复模式的适用性与治理综合效益的监测与评价研究等四个主要研究方向。     

喀斯特小流域内不同背景区植物解剖结构与植物叶片δ13C的关系研究

本文应用光学显微镜和电子扫描显微镜的方法测量了生长在贵州省清镇市王家寨小流域内不同背景区(喀斯特与非喀斯特)11种植物的叶片解剖结构,比较了不同背景区整体植物以及各样地之间相同植物的叶片解剖结构与其δ13C值的相关关系。研究结果表明,研究区内所有植物从非退化到退化过程中的叶片解剖结构与δ13C值呈现显著的正相关关系,喀斯特背景区的竹叶椒和小叶鼠李,非喀斯特背景区的粉枝莓、油茶和构树的叶片解剖结构与δ13C值也呈现显著的正相关关系,喀斯特背景区与非喀斯特背景区植物具有比较一致的变化趋势,而生长在两背景区的同种植物叶片解剖结构和δ13C值均无显著性差异。这说明了在本研究小流域内,由于光、热、水、气等外部影响因素的一致性,不同背景区从非退化样地到退化样地的发展过程中,植物叶片的解剖形态特征为了适应环境的改变而产生了相同的响应趋势,这些响应变化均与植物叶片的δ13C值具有正相关关系,尤其是石漠化样地上的植物叶片解剖形态特征以及其δ13C值对生境条件的响应是最迅速和最敏感的。     

喀斯特锑矿植被恢复区植物多样性及群落稳定性

了解喀斯特锑矿区植物群落结构及稳定性对生态恢复和群落构建具有重要意义,本研究以贵州晴隆大厂镇锑矿植被恢复区(锑矿区)为研究对象,并选择锑矿区周边未被破坏的植物群落作为对照区展开研究. 基于样方法对锑矿区和对照区进行植被调查,分析了植物物种多样性及群落(群落、乔木层、灌木层和草本层)的Godron稳定性. 结果表明:锑矿区植物共22种,分属14科18属,且有16种为草本植物,低于对照区的30科53属68种;豆科(Leguminosae)、禾本科(Poaceae)、菊科(Compositae)、蔷薇科(Rosaceae)和荨麻科(Urticaceae)各有2~4种,且以被子植物的双子叶植物为主(共11科13属17种),占总物种数的77.27%. 锑矿区优势植物以亮叶桦(Betula luminifera)、苎麻(Boehmeria nivea)、密蒙花(Buddleja officinalis)、茅莓(Rubus parvifolius)、水麻(Boehmeria penduliflora)和插田泡(Rubus coreanus)为主;对照区优势植物以亮叶桦、油桐(Vernicia fordii)、杨树(Populus simonii)、响叶杨(Populus adenopoda)和香樟树(Cinnamomum camphora)为主. 锑矿区与对照区乔灌植物的密度间差异不显著(P>0.05),但锑矿区植物高度101~130 cm、131~200 cm和>200 cm的物种数显著低于对照区(P<0.05). 锑矿区乔木层和灌木层物种丰富度和Shannon-Wiener指数显著低于对照区(P<0.05),物种丰富度分别比对照区显著降低了82.8%和89.5%(P<0.05),Shannon-Wiener指数分别比对照区显著降低了100%和94.8%(P<0.05). Godron稳定性分析结果表明,锑矿区植物群落不稳定. 综上,锑矿区物种组成简单,物种多样性低且不稳定,处于植被演替早期阶段.      

茂兰保护区小生境土壤微生物活性研究

以茂兰国家级自然保护区内三种植被（原生林、次生林、灌木林）下的土壤为研究对象,探讨了小生境土壤微生物数量、微生物量碳（BC）、微生物量氮（BN）、微生物熵（qSMBC）、基础呼吸及代谢熵（qCO2）的变化特征。结果表明：微生物数量、BC、BN、基础呼吸、qSMBC基本呈现石沟〉土面的趋势,qCO2则表现为土面〉石沟,即...     

季节性干旱下喀斯特次生林不同树种水分利用效率变化

植物叶片水分利用效率(WUE)对环境变化的响应特征和机制是理解生态系统碳循环和水循环及其耦合关系的基础。为探讨季节性干旱下喀斯特次生林中不同植物的WUE变化,以普定次生林通量观测站内的喀斯特次生林为例,在连续干旱背景下分别对8种常见植物的叶片WUE进行了测定分析。结果表明:(1)研究区常见植物的叶片WUE日间主要在0.65～7.73μmol/mmol之间变化。8种植物的叶片WUE均以上午9点最大,厚果崖豆藤(Millettia pachycarpa)、朴树(Celtis sinensis)和马桑(Coriaria nepalensis)的WUE均在下午3点就降到最低,而铁线莲(Clematis florida)、木通(Akebia quinata)、石岩枫(Mallotus repandus)、梓树(Catalpa ovata)和构树(Broussonetia papyrifera)的WUE则在下午5点才降到最低。厚果崖豆藤、铁线莲、石岩枫、朴树、构树的WUE日间变化均较显著。(2)研究区植物叶片的WUE以藤本植物最高。上午9点、11点和下午3点,植物叶片WUE的种间差异均不显著,而在下午1点、5点,植物叶片WUE在种间均存在显著差异。(3)石岩枫和木通的叶片WUE与环境光照强度均呈显著正相关关系。朴树和铁线莲的叶片WUE与环境相对湿度均呈极显著正相关关系。厚果崖豆藤的叶片WUE与环境空气温度间也呈现出极显著的正相关关系。朴树、构树、马桑、石岩枫、铁线莲、厚果崖豆藤的叶片WUE与净光合速率均显著正相关,木通的叶片WUE与蒸腾速率显著负相关。研究区8种植物叶片WUE与叶面水汽压亏缺间的相关性均不显著。(4)植物种和外部环境对研究区植物叶片的WUE均有显著影响,木通、厚果崖豆藤、铁线莲在遭遇连续干旱后叶片WUE均较高,对生境恶劣的喀斯特环境具有较强的适应能力。     

岩溶槽谷区不同土地利用方式下土壤微生物特征研究

为探索岩溶山区农村不同用地类型土壤肥力及微生物活性状况,对青木关地区五种土地利用类型的土壤肥力、微生物数量及其相关性进行了分析.结果表明：（1）岩溶山区土壤微生物数量的变化受人为影响较大,在总体数量上均以细菌为主,且与一般土壤微生物数量分布情况相吻合;（2）不同用地类型土壤中微生物总量与土壤微生物多样性指数二者的变化趋势不一致,但玉米地例外;（3）通过Pearson相关性分析得出,土壤中有机质、全钾、有效钾和有效磷的含量与土壤微生物之间的相互关系显著。     

黔中木本植物叶功能性状对退化喀斯特土壤特性的响应

研究不同退化背景下优势木本植物功能性状的适应机制,有助于从功能生态学的角度来解释喀斯特山区的群落演替过程。本研究以贵州普定不同退化背景样地优势木本为研究对象,测定LT、LA、SLA、LDMC、LTD、Chlc6个叶片功能性状指标,分析土壤特性对区域内植被叶片功能性状的作用及影响,揭示喀斯特山区植物对不同环境的适应策略及其演替过程。结果表明:①喀斯特区退化环境下植被叶片向增大化趋势发展,以退耕地经济林最显著;火烧、火烧砍伐、退耕下植被性状差异显著,以LA、LTD、SLA变化范围最大,在相应样地可分别高达121.9%、118.08%、86.00%。②退化样地内叶片性状在乔木、灌木和藤本物种间差异显著,总体上灌木与藤本物种种间变异高于乔木物种,群落处于演替前中期阶段。③不同退化背景下土壤特性差异较大,与植被叶功能性状间具有显著相关性,其中土层深度、土壤养分与土壤含水率是植被叶功能性状的关键土壤特性因子。④退化区域植被叶性状表现出LA大、LT较小、SLA和LTD低、LDMC高、Chlc较低,趋向于发展贫瘠干旱性状组合。揭示了黔中退化喀斯特次生林内在差异性的演替规律,为喀斯特次生林的管理和生物多样性保护提供科学依据。     

不同水生植物组合对富营养化水体净化的模拟研究

选择8种具观赏效果的水生植物万年青(Rohdea japonica)、百合竹(Dracaena reflexa)、袖珍椰子(Chamaedorea elegans)、绿菊(Cabomba caroliniana Gray)、迷你皇冠(Dwart sword plant)、苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)、槐叶萍(Salvinia natans(L.)All.)和青萍(Lemna minor L),构建7种不同水生植物组合,在模拟富营养化水体环境条件下,研究了不同水生植物组合对水体的净化效果。结果表明,配置的7种植物组合均能在富营养化水体中正常生长,并且对氮磷具有较好的去除能力,同时不同植物组合的净化能力差异性较显著,对NO3--N、NH4+-N、TN和TP的去除率分别为40.4%~97.5%、57.8%~89.9%、48.9%~91.5%和75.5%~92.8%。其中,不同植物配置而成的处理组T5(万年青+袖珍椰子+迷你皇冠+苦草+槐叶萍、青萍)和T7(百合竹+万年青+迷你皇冠+苦草+槐叶萍、青萍)对水体具有较好的综合净化效果,而T2(百合竹+袖珍椰子+绿菊+苦草+槐叶萍、青萍)的净化能力最差。从植物净化能力、生长特性、景观效果和生态效应等方面综合考虑,T5配置的水生植物组合具有景观效果好、对营养物质去除率较高且稳定的特点,是重庆及类似气候带地区居住小区营造生态水景的最佳水生植物配置。     

岩溶区典型灌丛植物根系丛枝菌根真菌群落结构解析

运用末端限制性片段长度多态性T-RFLP法(terminal restriction fragment length polymorphism),检测岩溶区典型13种灌丛植物根系丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)群落结构变化特征,探讨岩溶区AM与宿主植物是否存在选择特性.结果表明,不同灌丛植物根际土壤养分存在显著差异,豆科植物显著高于非豆科植物.聚类分析表明,13种灌丛植物均能被AM侵染,不同灌丛植物根系AM群落结构存在显著差异,尤其豆科与非豆科植物,但AM群落结构在9种非豆科植物间差异显著而在4种豆科植物间则差异不显著.冗余分析表明,影响豆科与非豆科植物根系AM群落结构的因子各异,土壤Olsen-P、p H和全氮是影响岩溶区灌丛植物根系AM群落组成结构的主要因子.研究还表明,岩溶区灌丛植物根系AM与宿主植物具有选择特性,这种选择特性出现在植物功能群的几率比植物种类大,将AM应用于岩溶区植物恢复时,应考虑AM与宿主植物的选择特性问题.     

旱季不同土地利用类型下岩溶碳汇效应差异

为研究不同土地利用类型下碳酸盐岩溶蚀对土壤CO2消耗量的差异,在2013年11月至2014年5月选取了柏树湾泉、兰花沟泉和后沟泉这3个岩溶泉进行水化学分析及野外监测.结果表明,在上覆植被为林地的柏树湾泉域,泉水的HCO-3浓度最高,草地与耕地下的兰花沟泉次之,耕地为主的后沟泉最低.柏树湾泉的HCO-3主要来自于碳酸对碳酸盐岩的溶蚀,Ca2++Mg2+与HCO-3的摩尔比接近0.5,而兰花沟泉和后沟泉的HCO-3则主要来源于硫酸和硝酸对碳酸盐岩的溶蚀,Ca2++Mg2+与HCO-3的摩尔比远远大于0.5.柏树湾泉域由于凋落物的输入以及土壤透气性差,土壤CO2更容易溶于下渗水并与碳酸盐岩反应,而兰花沟泉和后沟泉的耕地由于土壤疏松,土壤CO2更容易以土壤呼吸的形式返回到大气中.因此,为准确评估岩溶碳汇作用,需要研究不同土地利用类型下碳酸盐岩对CO2消耗量的差异.     

岩溶山区不同岩性和地貌类型下景观斑块分布与多样性分析

以研究区2000 年TM影像、1:50 000 地形图和1:250 000DEM为基础数据源, 运用景观斑块 分布与多样性特征指数, 测算了黔西南中低山丘原盆谷区不同岩性和地貌类型下景观格局特征。结 果表明: ①灌木林地、疏林地、中覆盖度草地占据着景观中的优势地位, 是明显的景观基质, 控制着 区域景观生态格局及其发展。景观斑块类型在不同岩石和地貌类型区存在较明显差异; ②在连续性 灰岩区、灰岩与碎屑岩互层区和灰岩夹碎屑岩区形成的山间盆地和高原台面上以及北部水热丰富 的河谷地带, 水田、旱地、疏林地、低覆盖度草地集中分布, 浅中切割低山类型中有林地和灌木林地 集中分布; ③在连续性白云岩区形成的深切割( 低、中和高) 丘陵、浅切割( 低、中和高) 丘陵, 低覆盖 度草地和灌木林地集中分布; ④从岩溶石漠化、土壤侵蚀、森林退化的空间格局及其组合来看, 在形 成生态环境的区域差异过程中, 岩性和地貌的空间组合结构起着显著的控制作用。