桂西北喀斯特生态系统退化机制与适应性修复试验示范研究

围绕喀斯特退化生态系统恢复与重建的国家重大需求,针对喀斯特生态系统植被群落稳定性差、土壤生态功能恢复滞后、生态治理成效缺乏可持续性等问题,依托广西环江喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站,我们开展了桂西北喀斯特生态系统退化机制及适应性修复研究,提出了喀斯特生态系统服务功能优化调控的理论与技术体系,为西南喀斯特区域石漠化综合治理及社会经济可持续发展提供科学依据与技术支撑。     

喀斯特石漠化山地退化土壤生态修复研究进展

喀斯特山地特殊的地质地貌和气候特点导致其土壤发育缓慢、土层浅薄、水土流失严重,在人为活动干扰下极易退化形成石漠化景观。笔者分析了喀斯特石漠化成因与治理措施,喀斯特山地土壤特点及存在的问题,总结了喀斯特山地退化土壤不同类型修复技术和修复措施对土壤理化性质及微生物特性的改良作用,并通过收集相关文献数据,采用Meta统计分析方法,比较和分析了生物炭、化肥、有机肥、化肥有机肥混施、生物炭基肥、生物覆盖和生物结皮等不同措施对喀斯特退化土壤物理性质、土壤水分、土壤侵蚀、土壤肥力、土壤微生物群落结构组成和类群多样性的影响差异和作用机理。总结认为:喀斯特山地土壤生态系统是植被恢复的重要基础,改善土壤质量是提升喀斯特植被生态修复成效的主要技术措施之一。施用生物炭和生物结皮技术可降低土壤容重,增加土壤孔隙度和保水性能,具有显著的土壤改良效应;施用生物炭和生物炭基肥对土壤肥力的改良效应更为显著;生物覆盖技术可显著降低土壤侵蚀量。今后应在不同区域喀斯特山地退化土壤生态修复关键限制因子辨识、土壤改良集成技术对喀斯特退化土壤的生态修复效果、新型生物炭基菌肥研发、土壤固碳增汇技术等领域开展进一步研究。     

景观生态学与退化喀斯特生态系统恢复重建

本文分析了景观生态学中的景观格局与景观异质性理论、干扰理论、尺度理论、边缘效应理论与退化喀斯特生态系统恢复及重建的关系,其理论的应用能够指导退化喀斯特生态系统的恢复实践。同样,退化喀斯特生态系统的恢复与重建也为景观生态学的研究提供非常恰当的实验场。针对喀斯特退化景观提出一些恢复与重建模式以及今后重点研究方向。寓景观生态学思想于退化喀斯特生态系统恢复与重建过程是一种新的有效途径。     

喀斯特山地退化生态系统的植被恢复与效益分析

分析了喀斯特山地生境特点和原生森林生态系统结构与功能特征，提出 了喀斯特山地退化生态系统恢复的途径；阐述人工植被恢复的主要模式，包括陡坡地人工植被恢复、人工促进自然恢复及林农复合经营恢复等；探讨了人工植被恢复可采用的造林与营林关键技术及喀斯特山地退化生态系统植被恢复的生态、经济和社会效益；并对退耕还林工程中的科技支撑、管理与政策措施提出了建议。     

退化喀斯特森林不同自然恢复阶段土壤养分和酶活性特征

土壤养分及酶活性的变化对于理解生态系统恢复至关重要，其状态直接制约植被恢复及生态系统功能表达。为探究退化喀斯特森林自然恢复过程中土壤养分及酶活性变化规律，研究以退化喀斯特森林不同自然恢复阶段为研究对象，通过样地建设并进行土壤取样及测定，采用单因素方差分析及主成分分析等手段，探讨退化喀斯特森林不同恢复阶段下土壤养分与酶活性变化规律。结果显示：(1)研究地土壤全磷含量低于亚热带地区平均水平，且恢复阶段显著影响了土壤全磷含量变化；(2)土壤脲酶活性在恢复过程中差异显著；(3)不同阶段内土壤养分及酶活性的主导因子不同，灌木阶段主导因子为全磷、硝态氮、中性磷酸酶和脱氢酶，次生林阶段主导因子为全钾、全磷、脲酶和蔗糖酶，老龄林阶段主导因子为速效钾、碱解氮、蔗糖酶和脱氢酶，土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶、纤维素酶与不同恢复阶段土壤养分转化密切相关。     

退化喀斯特植被不同恢复阶段土壤质量变化

为探讨退化喀斯特生态系统植被恢复对土壤质量的改良效果。本文对花江流域退化喀斯特植被不同演替阶段的土壤的石砾含量、含水量、容重、持水量、孔隙度、pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮及速效P、K等理化指标进行测定分析。结果表明:植被恢复促进了喀斯特山地土壤pH值降低、控制了土壤pH值的上升。土壤石砾含量随植被恢复而下降;有机质含量随植被恢复而上升。在整个演替的过程中,全氮、全磷、全钾、碱解氮及速效P、K含量随植被的恢复而呈波动变化的趋势;土壤质量的生境变化总体上表现为石沟较高。综合分析表明,研究区植被恢复总体上促进了土壤理化质量的提高。     

退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物生物量碳的变化

土壤微生物生物量是表征退化喀斯特植被恢复过程中土壤质量的重要特征之一。笔者以贵州花江喀斯特高原生态综合治理示范区内土壤为研究对象,分析了退化喀斯特植被恢复过程中不同生境、不同层次、根际和非根际土壤微生物生物量碳的变化特征。结果表明:退化喀斯特植被恢复过程中土壤中的微生物生物量碳存在较大差异。随着退化喀斯特植被的恢复,土壤微生物生物量碳明显上升,从大到小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,反映出土壤质量在逐渐恢复;土壤微生物生物量碳的变化特征在不同生境间从大到小主要表现为裸地和草本群落阶段为石沟、土面、石槽,灌木群落阶段和乔林阶段为石槽、土面、石沟;土壤剖面上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,根际和根外变化明显,表现为根际高于非根际。     

退化喀斯特地区植被恢复过程中苔藓的先锋作用

在贵州花江喀斯特高原生态综合治理试验示范区内采集苔藓植物样品,鉴别了主要苔藓种类,测定苔藓植物的持水性能,分析了苔藓、岩石接触面形成土壤的化学性质。结果表明：试验区内苔藓植物共有11科26属65种,以藓类植物为主;自然状态下苔藓植物含水率为36 %～898 %;新鲜苔藓持水率为2123 %～5159 %;苔藓、岩石接触面的土壤属于土壤养分分级的一级标准,各项养分指标亦明显高于对照样地。苔藓植物对喀斯特石漠生境有极强的适应性,是石漠化及其他退化生态系统进行人工生态恢复中理想的物种选择。     

退化喀斯特森林不同植物遭遇季节性干旱的光合能力变异特征

为探讨退化喀斯特森林中不同植物遭遇季节性干旱的光合能力变异特征,以中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站沙湾监测研究区内的退化喀斯特森林为例,在季节性连续干旱背景下,分别对其中8种常见植物的叶片净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)等光合参数及空气温度、空气湿度、光照强度等环境因子进行了测定分析.结果表明:(1)研...     

喀斯特森林典型先锋植物香叶树凋落叶分解速率的室内模拟

本研究旨在对比不同植被类型下土壤提取液对相同植物物种凋落叶分解速率的影响。选取贵州茂兰国家级喀斯特自然保护区内典型先锋植物香叶树(Lindera communis)凋落叶,通过室内模拟控制温度、湿度的条件下对照分析几种分解的过程。室内模拟实验摸索性的研究表明:凋落叶分解初始阶段释放CO_2速率顺序为:非喀斯特森林样地喀斯特原生林样地喀斯特灌木林样地;分解速率上下波动大,先后出现分解速率较快和较慢两个阶段,最后分解阶段速率趋于一致;相关性分析结果表明,分解过程中喀斯特原生林与非喀斯特森林提取液分解香叶树凋落叶速率呈显著正相关关系(p0.05),两者呼吸速率显著正相关(p0.05);非喀斯特森林提取液与分解时间呈极显著正相关关系(p0.01)。检验结果表明,不同土壤微生物不同时间段分解凋落叶产生CO_2速率不显著(p0.05)。结论:喀斯特森林一旦退化,其功能退化明显;非喀斯特森林以及喀斯特原生林土壤微生物分解枯落物速率较快,土壤养分归还速率更快,而退化的喀斯特喀灌木林次之;喀斯特森林环境复杂多样,其生态功能随时间变化线性关系不明显。     

喀斯特森林土壤种子库种子命运初探

为探讨退化喀斯特森林生态系统恢复和重建机理 ,了解土壤种子库在植被恢复中的作用 ,采用人工模拟自然的方法 ,种子埋藏试验表明种子库中种子命运受种子休眠特性、动物活动、种子埋藏条件的影响。休眠、发芽、霉烂、被害和损失等不同命运及其比例决定了种子库种子的输出格局     

主成分分析在喀斯特土壤环境退化研究中的初步运用--以贵州麻山地区紫云县宗地乡为例

用主成分分析方法分析喀斯特生态环境的退化过程，从众多的土壤因子中揭示出典型的敏感因子。同时，也为喀斯特环境的系统分类提供了新的依据。研究表明，主成分分析方法，为探讨喀斯特环境退化过程提供了一个十分有效的数理统计方法。     

喀斯特石漠化的形成过程及阶段划分

以群落类型、乔灌层盖度、群落生物量、群落高度和枯落物总量5个因子为基本指标,采用主成分分析和系统聚类分析相结合的方法对贵州喀斯特地区大量样地进行了分析,将喀斯特石漠化的形成过程划分为初期、中期、后期和末期阶段4个阶段。对石漠化的形成过程和阶段特征进行了分析,结果表明:石漠化形成过程中整个土地系统退化的主要原因是植被系统的退化,它在人为干扰下受到破坏而导致了土壤子系统及小气候环境子系统的退化,子系统之间表现出相互促进、相互转化的正反馈循环。石漠化的形成过程实质上是土地生产力的退化和丧失过程。     

贵州喀斯特地区植被修复对土壤氮素的影响

喀斯特地区正开展一系列的生态恢复工程措施,研究生态修复过程与土壤氮循环过程的交互作用对喀斯特地区生态系统植被修复具有重要的科学意义。本研究以贵州草海保护区不同地貌(非喀斯特、喀斯特及植被修复)为研究对象,采用时空互代法研究地貌环境对土壤氮组分(全氮、碱解氮、硝态氮、铵态氮)分布特征的影响,并分析它们与土壤理化因子之间的关系。结果表明：(1)非喀斯特样带氮含量与喀斯特样带对比,前者土壤氮素累积呈现向上富集的规律,在土壤表层呈表聚现象,土壤硝态氮和铵态氮含量均高于喀斯特样带,铵态氮占无机氮主要部分;(2)喀斯特样带由于地质条件、植被覆盖度低、凋落物归还量少和土壤侵蚀导致活性有机碳较低,进而影响土壤氮素累积;植被恢复初始阶段,土壤中氮素供应强度会得到改善,土壤硝化和氨化速率均有显著提升,土壤侵蚀作用减弱,土壤对养分的固持能力加强,进而土壤硝态氮和铵态氮含量显著高于喀斯特样带。     

基于CiteSpace的喀斯特土壤有机碳研究进展

本文采用文献计量法分析研究国内外土壤有机碳(SOC)领域研究热点、方向及趋势。检索近30年CNKI和WoS数据库有关喀斯特SOC研究文献,借助CiteSpace软件对国家和年度发文量、期刊进行共现分析,对关键词进行突显词分析和聚类分析。结果表明,该领域近30年文献量逐年增加且处于快速增长阶段,中国是发文数最多的国家,期刊Environmental Earth Sciences和《中国岩溶》发文量位居第一;国际主要研究热点有“全球气候变化与土壤呼吸”“农业管理与土壤质量”“森林生态系统与土壤固碳”等;国内主要研究热点有“喀斯特地貌环境与理化性质”“土地管理类型与植被恢复”“土壤微生物与环境效益”等。今后需进一步将土壤微生物特性与喀斯特生态系统功能紧密联系起来,对喀斯特的石漠化生态恢复、农业生态健康及全球气候变化等热点趋势进行应用研究。     

喀斯特与非喀斯特区域天然马尾松林碳储量差异研究——以麻江县和雷山县为例

本研究探讨了不同土壤(喀斯特与非喀斯特)、不同龄组、不同立地条件(土壤厚度)天然马尾松林生态系统碳储量空间分布特征和分配规律,进而对比分析了贵州省喀斯特与非喀斯特区域天然马尾松林碳储量时空分布差异及其影响因子;同时通过实际调查,证实了土壤酸碱性是影响喀斯特区域与非喀斯特区域马尾松林生长的最重要因素。马尾松作为酸性植被,在砂页岩、页岩发育的酸性土壤中能较好较快生长,反之在石灰岩发育的碱性钙质土上生长较慢。因此,在林业生产经营中,应充分尊重植被生长特性,因地制宜,在符合生长规律的前提下,更有利于提高经营效率。     

主成分分析在喀斯特土壤环境退化研究中的初步运用——以贵州麻山地区紫云县宗地乡为例

用主成分分析方法分析喀斯特生态环境的退化过程，从众多的土壤因子中揭示出典型的敏感因子（主成分）。同时，也为喀斯特环境的系统分类提供了新的依据。研究表明，主成分分析方法为探讨喀斯特环境退化过程提供了一个十分有效的数理统计方法。     

西南喀斯特山区生态系统退化成因及其恢复治理途径

在分析西南喀斯特山区自然地理地质环境条件和生态系统退化过程的基础上,提出了控制人口数量、提高人口素质,制订合理的产业结构,完善植树造林和合理选择生态重建地域单元等生态恢复重建措施．     

贵州喀斯特山区水土流失因素与生态修复对策探讨

贵州喀斯特山区生态环境脆弱,特殊的地质、地貌、降水等自然因素与人为因素的交叉影响使贵州喀斯特山区成为水土流失严重、生态环境恶化、人民生活贫困的地区.本文探讨了喀斯特山区水土流失因素,提出了人为因素是贵州山区水土流失的主要因素,并提出了防治水土流失与土地退化的几项工程技术措施和政策措施,对解决贵州喀斯特山区的土壤匮乏,发展农业生产,改善生态环境有一定的意义.     

人类与喀斯特石漠化的生死较量

<正>喀斯特石漠化所造成的山穷、水枯、林衰、土瘦等问题在不断压缩该地区人们的生存和发展空间,并引发了一系列不容回避的问题。大约三十年前,在亚热带脆弱的喀斯特环境背景下的我国西南地区,由于受人类不合理活动的干扰破坏,长期存在不合理的土地利用,出现了一种土壤严重侵蚀,植被退化,基岩大面积出露,土地生产力严重下降,地表出现类似荒漠景观的土地退化现象,进而诱发了一系列自然灾害问题,严重制约着西南地区的社会经济发展。科学家把这种主要发生在我国西南的这种土地退化现象称为喀斯特石漠化,它是土地荒漠化的主要类