黔中石漠化地区生态恢复过程中土壤养分变化特征

黔中石漠化地区生态恢复过程中土壤养分变化特征

一、黔中石漠化地区生态恢复过程中土壤养分变异特征(论文文献综述)

蔡路路[1](2021)在《喀斯特典型裂隙土壤水分运移与养分迁移研究》文中研究说明石漠化是中国南方喀斯特地区的生态难题,限制了区域生态系统服务功能的发挥,威胁着农业、社会和经济的可持续发展。由水文过程引起的土壤侵蚀是石漠化产生的重要原因,而水作为土壤侵蚀的动力和养分流失的载体,又是喀斯特生态恢复的限制因子。裂隙土壤为植物生长提供水分和养分以及空间,发挥着极其重要的生态功能。裂隙土壤的水分-养分流失/漏失是当前喀斯特地区的突出问题,威胁着生态系统安全,探究喀斯特典型裂隙的土壤水分运移和养分迁移机制对水土保持与石漠化防治具有重要的理论和现实意义。根据地理学、水文学和土壤学的水土漏失、同位素质量守恒以及养分流失等理论,针对裂隙土壤水分运移与养分迁移机制的科学问题,在代表南方喀斯特石漠化生态环境类型总体结构的贵州高原选择毕节撒拉溪高原山地、花江高原峡谷和施秉山地峡谷作为研究区,在2018~2020年开展裂隙发育特征调查和典型裂隙土壤采样,分析了土壤性质与养分特征,利用50个土壤水分传感器对每个研究区的3条典型裂隙土壤水分持续6~12个月监测,通过野外监测方法与氢氧稳定同位素示踪技术结合,阐明裂隙土壤水分运移与养分迁移动态及其影响因素。以期为喀斯特地区水土漏失阻控技术研发提供理论依据,为喀斯特石漠化综合治理和生态恢复提供科技支撑。(1)发现了不同地貌背景下的典型喀斯特裂隙结构特征参数具有明显差异,裂隙土壤理化性质也存在差异,探讨了喀斯特水文对裂隙结构参数的影响。毕节研究区裂隙深度浅、宽度较窄,花江裂隙垂直细长,施秉深度较深,宽度大;花江峡谷地区,不同海拔发育的裂隙结构参数也存在较大差异。在较高海拔,裂隙深度浅、数量少;中海拔裂隙深、宽度大;低海拔数量多、深度浅及宽度窄的裂隙。不同研究区、相同研究区不同海拔间的水文结构呈现不同特点,可能是裂隙发育结构存在差异的主要原因。花江裂隙土壤容重显着低于毕节和施秉,土壤总孔隙度各研究区差异不大,土壤砂粒、粘粒含量在不同研究区间均没有显着差异,但花江粉粒含量显着高于毕节和施秉。土壤化学性质表现为浅层土壤养分明显高于深层,土壤全氮、有机碳含量表现为毕节>花江>施秉,但没有显着差异;但由于研究区植被状况差异性,有机碳同位素存在显着差异。(2)揭示了不同地貌背景的裂隙土壤水分动态具有相似规律,明确了典型裂隙土壤水分对不同降雨强度的响应程度。不同研究区的土壤水分的变异系数整体上均表现为由裂隙土壤顶部向底部逐渐降低。裂隙土壤水分具有明显的季节性干湿交替特点,且对气温、降水响应敏感,在夏季主要受到降雨影响,而冬春则受到气温和降雨的双重影响。土壤水分对降雨响应速度表现暴雨>大雨>中雨>小雨,但小雨的影响几乎可以忽略。通过对典型降雨的响应分析,发现土壤水分对响应规律为累积降雨量越大、响应时间一般越短;峰值累积降雨量越大,到达峰值的时间也越短,所以浅层裂隙土壤对降雨响应比深层更敏感。(3)揭示了喀斯特典型裂隙土壤的水分运移过程,分析了其主要的影响因素。裂隙土壤水分对降雨响应敏感,降雨是裂隙土壤水分的主要补给来源,利用二元线性混合模型研究表明,降雨对裂隙浅层土壤水分的贡献高于深层。降雨后不同水分路径的不δD和δ18O富集程度均表现为土壤水>凋落物>岩壁流>穿透雨>降雨,由此说明降雨到土壤水经历了降雨→穿透雨→岩壁流→凋落物→土壤水的运移过程。裂隙土壤的水分运移过程具有复杂性,氢氧稳定同位素示踪技术结合土壤水分监测在一定程度上揭示了水分运移过程。不同裂隙的土壤水分运移特点既有相同之处又有差异,岩石裸露对降雨再分配、优先流的存在以及其它水文路径的补给等综合因素决定导致了裂隙水分运移过程存在差异。(4)揭示了雨季前后可溶性碳氮的迁移量,探讨了土壤理化性质与可溶性碳氮的关系,阐明了水分运移和土壤性质对可溶性碳氮、溶质运移的影响机制。由降雨引起的土壤水分运动,会导致裂隙土壤可溶性养分发生迁移损失。经历雨季的土壤水分的运动,土壤可溶性养分由于淋溶而损失,且表现为浅层高于深层,其中DOC平均可减少15.17~28.70%,DON可减少14.42~29.03%。雨季前后的土壤可溶性碳氮均与土壤理化性质具有极显着的正相关关系,土壤的养分含量本底值从根本上决定了可溶性养分的迁移量,而裂隙土壤性质则通过影响水分运移进而对可溶性养分、溶质迁移产生影响。土壤水电导率的动态变化直观反映了土壤可溶性养分以及盐基离子的动态迁移过程,降雨引起的土壤水分运移是土壤溶质变化最直接的影响因素。

董妍妍[2](2021)在《武陵山石漠化地区人工混交林土壤性质空间异质性》文中研究说明本研究选取湖南省湘西自治州武陵山石漠化综合治理科研基地1hm2人工混交林永久样地为研究对象,在研究区域内采集垂直剖面下0-15cm、15cm-30cm、30cm-50cm处土壤样品600个。运用经典统计学对研究区域内土壤特性进行描述统计分析、相关分析和主成分分析。采用地统计学中半方差函数模型和克里金空间插值法分析土壤理化性质空间结构和分布格局。本研究结合石漠化背景来深入探讨喀斯特石漠化地区内人工混交林土壤性质及空间异质性,得到以下结果:(1)描述统计分析结果表明:a)土壤理化性质在垂直剖面随着土壤深度的加深,土壤容重逐渐增加,土壤含水量,土壤孔隙度及持水能力在总体上随着土壤深度的增加而下降,土壤pH值随土层深度的改变大体上保持不变,有机质、全氮、全磷含量降低,尤其是土壤有机质的含量随土壤深度的增加急剧减少,土壤中全钾的含量随土壤深度的增加而增加。b)根据各土壤理化性质不同,土壤理化性质变异程度也不同,土壤理化性质变异系数的范围从0.1到0.74。土壤容重、pH值变异程度很弱。土壤含水量、土壤非毛管孔隙度、有机质变异程度比较高,其余为中等程度变异。c)研究样地内人工混交林土壤理化性质与撂荒地相比,主要表现为人工混交林土壤容重大于撂荒地,持水量小于撂荒地,土壤孔隙度差异不大,有机质、全氮、全磷含量小于撂荒地内,全钾含量高于撂荒地。d)不同石漠化程度下的土壤理化性质含量不同。土壤容重、pH值含量大小表现为极重度石漠化>重度石漠化>中度石漠化>轻度石漠化。其余在不同石漠化程度下的土壤理化性质大小顺序均表现为轻度石漠化>中度石漠化>重度石漠化>极重度石漠化。e)不同石漠化程度下的土壤持水量、孔隙度差异不显着。不同石漠化程度下的土壤容重、pH值、有机质和氮素、磷素、钾素主要表现为轻度石漠化与重度、极重度石漠化有显着性差异(P<0.05)。表明石漠化环境土壤受碳酸盐母岩影响明显。(2)相关性分析结果表明:a)土壤容重与土壤含水量、毛管持水量、最大持水量、最小持水量之间存在极显着负相关关系(P<0.01),与毛管孔隙度、总孔隙度之间存在显着负相关(P<0.05)。土壤pH值与土壤全磷含量存在极显着负相关关系(P<0.01),与全钾含量存在极显着正相关(P<0.01)。土壤有机质含量与土壤全氮、全磷含量存在极显着正相关(P<0.01),与全钾含量显着负相关(P<0.05)。b)不同垂直剖面深度下的土壤也具有一定的相关性,总体表现为B层(15cm-30cm)&C 层(30cm-50cm)之间的相关性>A 层(0cm-15cm)&B 层(15cm-30cm)之间的相关性>A层(0cm-15cm)&C层(30cm-50cm)之间的相关性。(3)主成分分析结果表明:对土壤理化性质指标提取了 4个主成分。四个主成分累积方差贡献率为95.557%。土壤有机质、氮素、磷素、钾素、孔隙度主成分权重系数较大,是土壤理化性质的关键因子,很大程度上对土壤结构的形成和稳定、改善土壤土壤养分循环起到了重要的作用。(4)地统计分析结果表明:a)不同垂直剖面深度下土壤理化性质空间变程范围在21.91m-87.59m之间。不同深度土层下土壤容重、土壤含水量、土壤非毛管孔隙度、毛管持水量、最大持水量的空间自相关变程变化幅度较大。b)土壤理化性质最优半方差函数拟合模型主要包括指数模型、球面模型、高斯模型。土壤理化性质基台比Co/Co+C范围为12.99%-89.53%,其中A层(0cm-15cm)pH、全磷、全钾空间依赖程度很高。A层(0cm-15cm)土壤总孔隙度、最大持水量,B层(15cm-30cm)有机质,C层(30cm-50cm)全氮、最小持水量的空间依赖程度较弱。c)运用Arcgis中克里金插值来估计未采样点对应的理化性质数值,绘制出土壤理化性质的空间分布格局图,发现土壤理化性质各指标在空间上分布着大小、形状不同的异质性斑块。石漠化程度是影响土壤理化性质空间分布格局的重要因素。所以土壤理化性质各指标的高值区大多分布在研究区域内石漠化程度较轻的中部、东部。不同深度下的土壤空间分布格局虽具有各自特点,但存在一定程度的一致性。

吴静[3](2021)在《喀斯特石漠化典型适生植物细根构型及其与C、N、P养分化学计量特征的相关性》文中指出本文基于根系构型和生态化学计量学理论,以关岭-贞丰花江喀斯特石漠化生态建设综合治理示范区的适生植物构树(Broussonetia papyrifera)、花椒(Zanthoxylum bungeanum)、刺梨(Ribes burejense)、火棘(Pyracantha fortuneana)为研究对象,研究了喀斯特生态系统构树、花椒、刺梨、火棘的细根构型特征(拓扑结构、细根连接长度、细根分支率、细根分支前后的横截面积比)、细根-根际土壤的总有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)生态化学计量学特征及对喀斯特石漠化的适应策略,探讨了细根构型与细根-根际土壤养分之间的相关关系,并结合主成分分析(PCA)探讨了影响细根构型的主要因子。本文以期进一步认识我国西南喀斯特石漠化适生植物的细根分支策略和养分对细根的影响机制、推动喀斯特石漠化环境的生态恢复与治理及生态型树种的选择提供科学的理论依据。主要研究结果如下:(1)喀斯特石漠化适生植物构树、花椒、刺梨、火棘的细根拓扑指数分别为TI=0.93,TI=0.95,TI=0.95,TI=0.94,为典型的拓扑指数较高的鱼尾形分支模式,细根连接长度均较长,总根长、平均根长分别在800mm、9mm以上,总根长表现为构树>刺梨>火棘>花椒;平均根长表现为刺梨>构树>花椒>火棘。细根总分支率较小,构树、刺梨细根分支前后横截面积比不存在显着差异且分别为1.04、1.03,均接近于1,符合Leonardo da Vinci法则。构树、花椒、刺梨、火棘的细根形态具有明显的可塑性与不同的形态特征,其中构树、刺梨、火棘的细根呈人字形(herringbone system)。细根构型参数之间的相关性表现为:花椒>刺梨>火棘>构树,均表现为拓扑长度A、平均拓扑长度b、所有连接数量Pe、外部连接数量M之间及拓扑指数qa、qb、TI之间的相关系数均高,且呈极显着正相关(P<0.01)。(2)喀斯特石漠化适生植物构树、花椒、刺梨、火棘的细根、根际土壤养分含量均较低,其中细根的C、N含量>根际土壤的C、N含量,细根P含量<根际土壤P含量。细根养分相关性分析结果表明,构树、花椒、刺梨、火棘呈现出一致的规律,即N、P含量显着影响其他养分元素含量及计量比,花椒、刺梨的C:P与C含量呈显着正相关(P<0.05),花椒C:P与N含量呈显着正相关(P<0.05),构树、火棘的N、P含量呈显着正相关(P<0.05),构树、花椒、刺梨、火棘的C:N与N含量呈极显着负相关(P<0.01),构树、花椒、刺梨、火棘的N:P与N含量呈极显着正相关(P<0.01),构树、花椒、刺梨、火棘的C:P、N:P与P含量呈极显着负相关(P<0.01),N、P含量是维系构树、花椒、刺梨、火棘生长的最关键的养分元素。根际土壤养分相关性结果表明,各根际土壤养分含量及计量比之间的相关性较强,其中花椒、火棘的N含量、C:N、C:P与C含量均呈相关性较强的极显着正相关(P<0.01),而花椒、火棘的P含量与C含量的相关性较强,均呈显着正相关(P<0.05),构树、花椒、火棘的C:P、N:P与P含量呈极显着负相关(P<0.01),构树的C:N、C:P与P含量呈显着负相关(P<0.05),刺梨的C:P与P含量呈显着负相关(P<0.05),构树、花椒、火棘的N:P与N:P呈极显着正相关(P<0.01)。(3)喀斯特石漠化适生植物构树、花椒、刺梨、火棘的细根构型与细根养分之间的相关性结果表明,构树细根P含量与细根总根长之间存在显着负相关关系(P<0.05),花椒细根N:P与细根总分支率之间存在显着正相关关系(P<0.05),刺梨细根P含量与拓扑指数qa、TI之间存在显着负相关关系(P<0.05),刺梨细根C:P与拓扑指数qa、qb、TI之间存在显着正相关关系(P<0.05),火棘细根N含量与细根总根长之间存在显着负相关关系(P<0.05),4种适生植物的其他指标之间均不存在显着相关关系(P>0.05)。细根构型与根际土壤养分之间的相关性结果表明,构树根际土壤C含量与总分之率呈极显着正相关关系(P<0.01),根际土壤C含量、C:N与细根分支前后横截面积比显着负相关关系(P<0.05);花椒根际土壤C含量、C:N与细根拓扑指数qa、qb、TI呈显着正相关关系(P<0.05),根际土壤C含量与细根总分支率呈显着正相关关系(P<0.05),根际土壤C、N、C:P与细根横截面积呈显着正相关关系(P<0.05),根际土壤C:P与细根总分支率呈显着负相关关系(P<0.05);刺梨根际土壤C含量与细根总分支率之间存在极显着负相关关系(P<0.01),根际土壤P含量与细根总分支率之间存在显着负相关关系(P<0.05),根际土壤C:P与细根总根长之间存在显着正相关关系(P<0.05)。可见,根际土壤C含量是根系分支策略的关键因子,根际土壤养分与细根构型的相关性较细根养分与细根构型的相关性强,可能与根际土壤是细根养分最主要、最直接的来源,及细根的功能是吸收根际土壤中的水分和养分有关。(4)喀斯特石漠化适生植物构树、花椒、刺梨、火棘的基于细根构型参数的PCA分析,主成分1、2、3、4、5的贡献率分别为26.708%、24.897%、11.922%、8.779%、8.392%可解释原始17个变量80.066%的变异,在主成分1中与拓扑长度A、平均拓扑长度b、总分支率、逐步分支率R4/R5高度相关,主成分2中与拓扑指数qa、qb、TI高度相关,主成分3中与总根长、平均更长高度相关,主成分4中与横截面积比高度相关性,可见细根拓扑指数、总根长、平均根长、总分支率、逐步分支率、横截面积比是细根构型的重要参数。细根构型基于养分特征的PCA分析,主成分1、2、3、4贡献率分别为32.129%、29.739%、16.233%、11.974%可解释原始13个变量90.076%的变异,主成分1、2、3、4主要与细根-根际土壤养分及计量比、物种高度相关,可见其是影响细跟构型特征的主要因子。

甘琦琳[4](2021)在《喀斯特山地林禽复合模式及其生态系统服务价值研究 ——以普定喀斯特山地林下生态养鸡为例》文中指出绿水青山就是金山银山,生态振兴是乡村振兴的关键。近年来,林下经济蓬勃发展。林下生态养鸡作为林下经济创新农作模式之一,具有生态、经济和社会效益好的显着优势。但养殖个体户为了片面追求最大经济效益,忽视了生态环境的保护,导致山地养殖缺乏可持续性,尤其在生态环境脆弱的喀斯特山地,过度林下养殖对生态环境存在较大影响。贵州是典型的山地农业省,其农作物播种面积与非山地面积的比值为414.54%,远超全国平均水平75.06%。截止2 020年,贵州人口密度为206人·km-2,高于全国水平148人·km-2。同时,贵州是全国喀斯特分布面积最大的区域,特殊且脆弱的地质地貌背景使得贵州地区人地矛盾异常尖锐,不合理的林下经济发展会加速加重喀斯特地区石漠化现象的发生。因此,为保护生态环境安全,合理发展林下养殖生态产业,本研究以普定县林下生态养鸡为例,特选择喀斯特山地郁闭度为0.5~0.7,林龄为5 a,纯桃树(Prunus persica)林分的林地,设置600(T1)、1 200(T2)和2 400(T3)只·hm-2共3种养鸡密度处理,并设置3个不同密度的林下养殖样地和1个林下不养鸡的对照样地(CK)。通过分析不同养鸡密度对林下表层土壤质量及植被的影响,结合当量因子法与功能价值法对比核算养殖前后的生态系统服务价值,确定喀斯特山地合理林下养殖密度,构建科学合理的林禽复合经营模式,以促进喀斯特山地林下经济的可持续绿色发展。结果表明:(1)林下养鸡后,物理性质方面,T1、T2处理土壤容重变化不明显,但饱和导水率、最大持水量呈上升趋势。T3处理土壤容重变大,增幅超过10%,其饱和导水率、最大持水量呈下降趋势。各养殖处理土壤孔隙度较养殖前和CK处理均值其变化幅度分别为-4.02%、-0.41%、-12.63%。其中,在T3处理土壤出现板结现象。养分含量方面,除TK养分含量在T1处理有微小下降外,其余各处理TN、TP、TK、SOC养分含量较养殖前均出现不同程度的增加。TN养分含量在T1、T2、T3处理较养殖前和CK均值其变化幅度分别为23.00%、69.01%、51.09%。TP养分含量在各处理较养殖前和CK均值其变化幅度分别为6.12%、7.48%、29.25%。TK养分含量在各处理较养殖前和CK均值其变化幅度分别为-0.34%、18.21%、36.76%。SOC养分含量在各处理较养殖前和CK均值其变化幅度分别为18.49%、89.28%、61.39%。(2)林下养鸡对林下植被有较大影响,草本植被物种多样性恢复能力随养殖密度增大而减弱,在T1处理养殖密度对草本植被物种多样性的影响不大,但养殖前后优势种变化剧烈,其中小蓬草(Conyza canadensis)生存能力最强。林下养鸡后,各处理草本植被生物量平均减少程度均超过95%。恢复4个月后各处理草本植被生物量较养殖前恢复比分别为41.21%、3.47%、1.48%。(3)从生态系统服务价值变化来看,CK、T1、T2、T3处理的生态系统服务单位价值分别为56.08、44.97、51.27、63.57万元·hm-2·a-1,供给服务价值分别占生态系统服务价值的3.48%、20.26%、31.74%、48.13%。可直接转换为经济收益的主要是食物生产和原料生产,其经济效益与生态效益比分别为1:33、1:4、1:2、1:1。(4)综合分析认为,在600只·hm-2养殖密度下,最佳生态经济效益比为4:1,林下养鸡能够兼顾经济效益和生态效益,走可持续的林下养殖发展道路。养殖密度在1 200只·hm-2的林下养鸡对土壤养分提升作用最大,但对生物多样性破坏性强,影响土壤环境质量。因此,在对生物多样性保护与环境质量要求不高的地区,应在划分好禁牧区、轮牧区后,将养鸡密度控制在600只·hm-2为宜。这一密度条件下,林下养鸡可以改善土壤理化性质,草本植被可较快恢复,也能取得较好经济生态收益,有利于喀斯特山地生态环境保护和绿色可持续发展。

李渊[5](2021)在《喀斯特高原峡谷典型小流域石漠化水文过程与碳氮流失机制》文中研究指明中国南方喀斯特石漠化是喀斯特水文过程造成土壤侵蚀与生态退化的极端现象,石漠化环境的高度异质性与复杂的二元水文结构,限制了对地表与地下水文过程与产流机制的理解,导致对该区水土-养分流失发生机理认知不足。研究石漠化地区水文过程与养分流失机制是水土保持综合治理措施的科学依据,对区域社会经济可持续发展具有重要意义。根据喀斯特地貌发育、水文结构、水文循环、氢氧稳定同位素理论,针对喀斯特石漠化二元结构水文过程与养分流失机制等科学问题,在代表中国南方喀斯特石漠化环境总体结构的贵州贞丰-关岭喀斯特高原峡谷区选择顶坛小流域为研究区,在流域地貌水文结构基础上,2019-2020年通过对流域内气象水文、径流小区水文、裂隙水文、流域水文进行定位观测,结合稳定同位素技术,运用小波相干分析、二端元混合模型等数据分析方法,研究坡面壤中流水文过程、裂隙渗透流水文过程和小流域水文过程与碳氮流失特征,重点揭示石漠化水文过程与碳氮流失机制,为喀斯特石漠化水土资源优化调控与生态恢复提供科学依据。(1)发现坡面土壤水时空动态规律、不同植被类型对坡面壤中流水文过程及其产流产沙的影响、坡面壤中流水文过程对碳氮迁移与流失的影响。坡面径流小区土壤水整体表现出随坡顶至坡底逐渐增加的分布规律,不同坡位与不同植被类型小区坡面的土壤水分均存在时间稳定性。由于植被类型与覆盖度差异,在旱季会造成短期的土壤水时间不稳定性。大部分降雨在坡地上通过渗漏方式而损失,深层渗漏和壤中流是坡地的主要产流与流失路径。降水通过坡面径流方式流失的比例较低(<10%),主要通过地下渗漏而损失(>40%)。径流小区坡面产流主要来源于壤中流,但不同深度与坡位对不同类型径流小区坡面产流的贡献差异明显。植被覆盖率与降雨量是坡面产流产沙的控制因素,降雨侵蚀造成的坡面流失土壤大部分源自坡面表层土壤。坡面产流过程对碳氮流失具有一定影响,碳氮流失量随降雨量大小而变化。研究表明,撂荒通过蒸发与渗漏方式造成降雨水分损失相对较多,且易造成坡面土壤有机碳的流失;种植花生可以有效减缓水土与有机碳流失。(2)发现裂隙土壤水动态规律及其影响因素、渗透流水文过程及其影响机理。土壤物理性质对裂隙渗透流水文过程具有显着影响。裂隙上层土壤水力性质与连通性明显优于中下层,影响了不同深度土壤水分的降雨响应速率与滞留时间。裂隙上层土壤水随季节性变化表现出干湿交替明显,而中下层土壤水的季节变化特征相对稳定。随着剖面深度的增加,土壤含水量在降雨事件中出现峰值的滞后性增强,短期的连续降雨事件会导致剖面土壤水的降雨响应更为敏感,增加了裂隙渗透流运移速率;而长期的干旱间隔事件将导致降雨响应的滞后。表层岩溶带结构对次降雨产生了调蓄能力,降雨事件下裂隙渗透流存在新旧水混合。裂隙中下层渗透流相对上层的滞留时间明显较长。裂隙上层渗透流的新水占据比例相对较高(>30%);而100 cm以下深度旧水占据比例相对较高(>85%)。裂隙上层渗透流入渗方式属于快速补给优先流,而下层属于慢速补给基质流。(3)阐明流域产流的降雨响应过程及其对碳氮流失的影响机理。流域坡面产流的降雨响应速率极快(<460 min),其降雨响应的敏感性归因于流域地貌特性、石漠化环境与地下渗透系统发育的综合效应。流域地貌特征产生的不同调蓄作用影响了径流与汇流的产流过程差异,地势分布特征与地貌类型控制了流域径流与总出口汇流的降雨响应过程与动态变化。流域中上游石漠化坡地因大面积裸露岩石与裂隙发育加速了表层岩溶带的降水入渗速率,而下游洼地土壤延长了表层岩溶带水的滞留时间。流域碳氮流失主要是通过产流携带的溶解性养分发生的迁移过程,水文过程对碳氮浓度变化有较强的影响。由于前期水文条件差异,DOC与TSN浓度受到初始冲刷效应与稀释效应的影响。坡面径流与暗河流的δD、δ18O值和DOC、TSN浓度在流域分布与降雨事件中的变化具有相似性。DOC与TSN浓度在降雨产流过程中受到稀释作用的影响,且汇流更为明显。(4)揭示流域汇流来源及其产流机制、流域地貌特征与石漠化环境对水文过程的影响机制。降雨期间,表层岩溶带结构与蓄水能力控制了流域产流补给过程,且产流补给存在多种补给路径。表层岩溶带的裂隙渗透流(23.5~42.4%)与地下暗河流(50.3~61.0%)是流域汇流的主要来源。由于流域中上游的石漠化坡地渗透性较强,雨水直接形成坡面径流的比例较少,而主要通过裂隙渗透流进入地下暗河系统;当降雨量超过一定阈值,在流域地貌特征与地势差异的影响下,这部分由渗透流形成地下暗河的水从下游岩缝、节理、泉点中溢出,从而形成流域汇流。不同降雨事件中流域的产流机制有所差异,流域水文过程的超渗产流与蓄满产流表现为间歇性的,主要以蓄满产流机制为主。研究表明,在典型喀斯特高原峡谷石漠化区,土壤侵蚀严重、岩石裸露率高、裂隙垂向发育明显,降水在表层岩溶带的渗流速度极快且渗流量巨大,导致流域产流与产沙量极低;在地势差异影响下,流域产流主要以裂隙渗透流形成的暗河流作为主要补给,这对理解石漠化水土流失过程具有一定的参考价值。因此,在这种特殊的地貌结构条件下,地表与地下水的转换过程机制是一个亟需解答的科学问题。

母娅霆[6](2021)在《喀斯特生态恢复模式下坡地壤中流与碳氮迁移影响机制研究》文中提出喀斯特“地表-地下”二元水文结构使坡地水土-养分迁移研究成为当前喀斯特领域的难点和热点问题。壤中流是坡地径流的重要部分,对坡地养分流失有重大影响。喀斯特坡地壤中流及其养分迁移研究对于揭示喀斯特坡地水土-养分迁移机制、促进水土资源有效利用具有重要意义,根据地理学、生态学、喀斯特水文学有关的土壤侵蚀与水土流失、土壤水文过程与溶质迁移转化等理论,针对喀斯特坡地壤中流水文过程与养分迁移关系、壤中流及其养分迁移影响机制和石漠化水土资源保护等科学问题,在代表南方喀斯特环境类型总体结构的贵州高原山区选择施秉喀斯特、毕节撒拉溪、关岭-贞丰花江三个典型石漠化综合治理示范区为研究区,于2018~2021年设置11个监测样地,对各样地土壤理化性质、壤中流开展连续监测,通过野外实地观测结合氢氧同位素示踪技术,采用单因素方差分析、Pearson相关分析等方法,研究了不同生态恢复模式下土壤理化性质特征及自然降雨条件下坡地壤中流水文特征与碳氮迁移特征,分析了壤中流水文特征与碳氮迁移的关系,重点阐明降雨、植被类型、土壤理化性质对壤中流及其碳氮迁移的影响,揭示喀斯特坡地壤中流及其碳氮迁移影响机制,促进喀斯特坡地水文学的发展和水土资源高效利用。(1)不同生态恢复模式下土壤理化性质差异显着,草本植被改善土壤物理性状的效果优于乔木、灌木,有利于土壤有机碳积累。土壤全氮、全磷含量与人类活动及植物根系分泌物及凋落物密切相关。总的来说,草本植被在喀斯特区有较好的土壤改良作用。施秉喀斯特研究区和毕节撒拉溪研究区均表现为草本植被改善土壤物理性状的效果优于乔木、灌木;关岭-贞丰花江研究区表现为草本与灌木均对土壤物理性状有较好的改善效果。对比不同生态恢复模式下土壤化学性质得出,施秉喀斯特、毕节撒拉溪和关岭-贞丰花江三个研究区均表现为草本植被土壤有机碳含量最高,乔木、灌木植被土壤有机碳含量较低,表明草本植被有利于土壤有机碳的积累;毕节撒拉溪研究区草本植被的土壤全氮、全磷含量高于乔木、灌木,施秉喀斯特研究区土壤全氮、全磷含量表现为灌木最高,草本次之,乔木最低,主要考虑人为活动的影响;关岭-贞丰花江研究区土壤全氮、全磷含量与植物根系分泌物及凋落物密切相关。(2)降雨-土壤水分运动过程与土壤前期含水量密切相关,壤中流δD值和δ18O值呈相似的变化特征,降雨初期壤中流中氢氧稳定同位素富集程度较大,随着降雨量增加,氢氧同位素富集路径发生变化,壤中流中氢氧稳定同位素出现贫化现象。土壤含水量变化与降雨较为一致。土壤降雨-水分运动过程与土壤前期含水量密切相关,在前期土壤含水量较高的降雨事件中,当降雨达到峰值时,各样地土壤体积含水量没有出现明显的峰值。在前期土壤含水量较低的降雨事件中,土壤含水量响应降雨变化出现明显峰值,较降雨峰值存在滞后现象。不同降雨事件下壤中流中δD值和δ18O值表现相似,随着降雨增加,壤中流δ18O值总体趋向贫化。在前期土壤含水量较低的降雨事件中,壤中流δD值和δ18O值与雨水较为接近,随着降雨增多,壤中流中氢氧稳定同位素出现贫化现象,壤中流δD值和δ18O值与雨水有明显差异,表明雨季前期壤中流主要来源是雨水,雨季后期壤中流补给来源还有地下水等其它来源。(3)不同生态恢复模式下壤中流中可溶性有机碳氮浓度有明显差异,运用δD和δ18O值划分壤中流“新旧水”比例具有很高的相似度,喀斯特坡地壤中流“旧水”中可溶性有机碳氮浓度大于“新水”。不同降雨事件中,毕节撒拉溪研究区各样地不同深度壤中流ρ(DOC)与ρ(DON)均表现为刺梨地>核桃地>草地>荒地;施秉喀斯特研究区表现为荒地>刺梨地>桃林,关岭-贞丰花江研究区表现为花椒地>山豆根地>金银花地>荒地;毕节撒拉溪研究区与施秉喀斯特研究区内各样地壤中流中ρ(DOC)与ρ(DON)在前两次降雨事件下均表现为0~20 cm土层大于20~40 cm,关岭-贞丰花江研究区内表现为0~10 cm土层大于10~20 cm,最后一次降雨事件均表现为浅层壤中流ρ(DOC)与ρ(DON)小于深层壤中流。结果表明,喀斯特坡地壤中流碳氮流失与植被类型密切相关,壤中流中可溶性有机碳氮浓度表现为“旧水”大于“新水”。(4)土壤前期含水量、降雨特征、土壤理化性质及植被通过影响坡地壤中流水文特征进而对壤中流中可溶性有机碳氮迁移产生直接影响,喀斯特坡地壤中流中可溶性有机碳氮浓度主要受植被类型和土壤碳氮含量的影响。土壤理化性质、降雨特征(降雨量、雨强、降雨时长)及植被类型均对喀斯特坡地壤中流产流有重要影响。相关分析表明,壤中流中可溶性有机碳氮浓度与土壤有机碳、全氮、可溶性有机碳氮呈显着正相关,与降雨特征(降雨量、雨强)相关性不显着,即喀斯特坡地壤中流碳氮流失浓度主要与植被类型和碳氮含量有关。因此,在喀斯特地区生态恢复过程中,应充分考虑植被覆盖对坡地水文过程和养分流失的影响,喀斯特地区的植被恢复应选择能够增加入渗深度、降低壤中流碳氮含量的植被类型作为该区主要的生态恢复模式。未来研究应加强喀斯特坡地壤中流及其养分迁移定量化研究,深入认识喀斯特坡地壤中流水文过程及其养分迁移影响机制,为喀斯特坡地水土-养分流失防治工作和坡面水土-养分流失预测提供理论依据。

刘媛[7](2020)在《喀斯特土壤厚度对植物群落结构及生物量的影响》文中研究说明喀斯特是重要的全球陆地生态系统,由于特殊的地质背景和频繁的人为干扰,喀斯特地区环境条件十分严酷,尤其土壤资源极度匮乏,是限制其可持续发展的重要原因。随着喀斯特地区植被恢复和重建工作的开展,全面了解该地区的植被稳定性及其维持机制是进行植被恢复和重建亟待解决的首要任务。群落结构和生物量是植被维持需要考虑的两个重要方面,对环境变化有强烈的响应。本研究以中国西南典型喀斯特灌丛和次生林为研究对象,通过对土壤和植被调查取样,利用零模型、地统计学、方差分解、结构方程模型等方法,探讨环境过滤作用和土壤资源有效性在决定喀斯特物种共存中的重要性,再进一步研究主导因子土壤厚度对喀斯特群落结构及生物量的影响。同时,以喀斯特物种库的种子为材料,构建不同人工草本群落,研究土壤厚度对喀斯特草本群落物种多样性与生物量的影响,并进一步探讨土壤厚度与物种多样性的协同作用对生物量的影响机制。主要研究结果如下:(1)整体而言,喀斯特次生林和灌丛群落中叶干物质含量(leaf dry matter content,LDMC)、比叶面积(specific leaf area,SLA)、叶碳含量(leaf carbon content,LCC)、叶氮含量(leaf nitrogen content,LNC)、叶磷含量(leaf phosphorus content,LPC)和叶钾含量(leaf potassium content,LKC)均表现为性状收敛模式,说明环境过滤作用在喀斯特灌丛和次生林群落构建的两个确定性过程(环境过滤和限制性相似)中占有主导地位。此外,随着土壤厚度的增加,灌丛和次生林群落中各性状的标准效应尺度(SES)都表现出逐渐增加的趋势,其中次生林群落中LDMC、SLA和LPC的SES沿土壤厚度梯度显着增加,表明随着土壤厚度的增加,环境过滤作用对喀斯特群落构建的效用逐渐减弱。(2)在小尺度上同时考虑喀斯特土壤资源的有效性和异质性对物种多样性和群落组成的影响,结果发现,资源有效性对灌丛和次生林的物种多样性均有显着性影响,但资源异质性对次生林的物种多样性没有显着性影响。资源有效性和资源异质性均显着影响植物群落多度,然而方差分解的结果表明资源有效性解释了大部分植物群落多度的变异,而资源异质性对植物群落多度变异的解释度很小。这说明了资源有效性在决定喀斯特物种多样性中扮演着更加重要的角色。(3)通过最优结构方程模型(SEMs)进一步分析各变量有效性与植物群落特征的多变量关系发现,在不同的喀斯特植被类型中,各变量有效性对群落物种多样性和多度的直接和间接影响过程是不同的。土壤全氮和含水量是灌丛多度和物种多样性的最强预测因子,并且土壤厚度通过直接和间接影响全氮对灌丛物种多样性产生总体正效应。对次生林的灌木层而言,土壤厚度通过全氮和全钾对群落多度产生正效应,土壤养分(全氮和全钾)均对群落多度有直接的负效应;相反地,土壤厚度对物种多样性有间接的负效应,土壤全钾对物种多样性有直接的正效应。对次生林的乔木层来说,土壤厚度和p H分别对乔木多度和多样性产生了显着的正效应和负效应。总体而言,土壤厚度是影响喀斯特灌丛和次生林物种多样性的重要环境因子。(4)不同土壤厚度的植被空间分布图显示喀斯特灌丛的土壤厚度整体低于次生林,不同等级土壤厚度的植被空间分布明显不同,并且非度量多维尺度排序(NMDS)的结果表明在灌丛、次生林乔木层和灌木层群落中,物种的空间组成在不同等级的土壤厚度上存在显着性差异,灌丛的优势物种石岩枫(Mallotus repandus)、盐肤木(Rhus chinensis)、柘树(Lespedeza bicolor)和火棘(Pyracantha fortuneana)主要分布在相对较浅的土壤中,其中在<5 cm的土壤厚度中石岩枫和柘树的平均多度最高;次生林中马尾松(Pinus massoniana)在各等级土壤厚度中均占有绝对优势,并且其平均多度随土壤厚度的增加而增加;次生林灌木层中,铁仔(Myrsine africana)在各等级土壤厚度中均最多,且更倾向于分布在较深的土壤中。喀斯特不同植物群落中土壤厚度对物种多样性和生物量的影响不同,随着土壤厚度等级的增加,灌丛的物种多样性显着增加;次生林乔木层的物种多样性和生物量均显着增加;次生林灌木层的生物量则显着下降。此外,土壤厚度与物种多样性的协同作用对灌丛生物量产生了积极的影响,植物群落因子(物种多样性和多度)对灌丛生物量有直接的正效应,土壤厚度也通过物种多样性对灌丛生物量产生积极的作用。但是喀斯特次生林分层生物量对物种多样性和土壤厚度的响应不同,乔木层中土壤厚度通过多度间接的对生物量产生正效应,其次多度也对其生物量有直接的正效应;而灌木层中,在乔木生物量和优势灌木空间分布的综合影响下,次生林灌木层的生物量与土壤厚度呈显着的负相关关系。(5)利用喀斯特物种库的种子构建人工草本群落,同时考虑喀斯特普遍存在的裸岩将雨水汇集入土壤斑块的作用(漏斗效应),通过模拟实验进一步评估喀斯特草本群落物种组成和生物量对土壤厚度和漏斗效应的响应。草本幼苗群落构建完成时,12种播种物种中共有9种物种出现在我们构建的人工草本群落中,并且不同土壤厚度的植物群落多度,盖度和光合有效辐射(PAR)冠层截获率均没有显着性差异。经过3个月的处理,所有植物群落均以芒草(Miscanthus sinensis)和一年生黑麦草(Lolium multiflorum)为优势物种。随着土壤厚度的增加,植物群落多度的显着增加主要是因为优势物种的显着增加。由深土到浅土,大部分非禾本科物种在植物群落中的定植频率明显下降,但是芒草、一年生黑麦草和狗尾草存活于各土壤厚度的每个植物群落中,说明喀斯特草本植物群落中物种的定植是非随机性的,土壤厚度影响非禾本科植物的定植,但不影响优势禾本科植物的定植。群落盖度、PAR冠层截获率、地上生物量、地下生物量和总生物量都随土壤厚度的增加而增加。漏斗大小以及与土壤厚度的交互作用显着影响群落根生物量和根冠比,但是对群落多度、物种多样性、物种丰富度、盖度、PAR冠层截获率、地上生物量和总生物量没有显着影响。(6)进一步深入理解土壤厚度协同物种多样性对生物量的影响机制,在以喀斯特物种库种子构建的人工草本植物群落中,混合线性模型分析表明,固定效应土壤厚度和物种多样性及其两者的交互作用均显着影响群落生物量,此外随机效应物种组成对群落生物量也有显着性影响,而群落多度对生物量没有显着性影响。不同的土壤厚度中物种多样性与群落生物量均呈显着的线性正相关关系,在中等土壤厚度中,物种多样性对群落生物量的促进作用最大。多物种群落(物种多样性≥2)的多样性净效应都大于0,生态位互补效应和选择效应不同程度的对喀斯特草本群落生物量有积极的影响,随着土壤厚度和物种多样性的增加,多物种群落的多样性净效应、生态位互补效应和选择效应均显着增加。不同土壤厚度和物种多样性的植物群落中,生态位互补效应对群落生物量的影响均大于选择效应,但随着土壤厚度的增加,多样性净效应中生态位互补效应所占比例下降,而选择效应所占比例上升。(7)另外,土壤厚度通过驱动群落叶片功能性状的变化影响物种共存。与非喀斯特地区的植被相比,无论是在物种还是群落水平,喀斯特地区的植被均具有较高的LDMC和LCC,以及较低的SLA、LNC、LPC和LKC;并且灌丛和次生林中各叶片功能性状间密切相关,LDMC与SLA、LNC、LPC、LKC具有显着负相关关系,SLA与LNC、LPC存在显着正相关关系。此外,灌丛和次生林群落中相同叶片功能性状在土壤厚度梯度上的变化趋势一致,随着土壤厚度的增加,灌丛和次生林群落中LDMC和LCC均显着降低,而SLA则显着增加,同时,LNC、LPC和LKC也均表现出了上升的趋势,但仅灌丛群落LNC随土壤厚度的增加而显着增加。综上,环境过滤作用在喀斯特灌丛和次生林群落构建中占有主导地位。并且,与资源有效性假说高度吻合,土壤资源有效性对喀斯特物种多样性的影响强度远大于土壤资源异质性,其中土壤厚度是非常显着的影响因子。野外调查和人工模拟植物群落实验的研究结果均表明土壤厚度驱动喀斯特植物群落结构和生物量的变化,以及叶片功能性状的分布,并且土壤厚度与物种多样性的协同作用影响群落生物量。

严令斌[8](2020)在《土壤微生物群落与植物功能性状对喀斯特小生境水热的响应机制》文中研究指明中国西南喀斯特地貌集中分布,石漠化现象严重制约区域发展水平,威胁长江、珠江流域生态安全。喀斯特区生境异质性高,生态因子组合小生境类型多样,生境限制是石漠化治理的基础,同时决定着石漠化治理难度大。喀斯特小生境的水、热生态因子特征不同,但已有的研究不连续不深入;土壤微生物是生态系统中物质循环的重要角色,且与植物的健康有密切关系,但其受喀斯特生境作用机制不清;喀斯特小生境作用于植物形态建成研究也不深入。为了系统地认识喀斯特小生境差异及其对微生物、植物的影响作用,支撑石漠化生态治理工程应用。本研究在喀斯特高原区对小生境(石槽、石洞、石面、石缝、石沟和土面)以及模拟喀斯特小生境系统(1050cm土壤厚度模拟生境以及土面生境)共计2 a连续观测40个层位土壤水分与温度每10 min记录一组数据,研究小生境水热的空间垂直分异以及时间分异特征;基于DNA高通量测序对小生境不同层位取样共计342个样品进行土壤微生物(以真菌和细菌为代表)群落生态学研究,分析土壤微生物在小生境中的垂直分异以及植被演替过程中的演变规律,研究土壤微生物对喀斯特小生境生态因子的响应;基于LC-MS对模拟小生境生态因子组合处理184个样品的植物根系代谢与功能性状进行测定,研究小生境对植物功能性状及根系代谢的影响,小生境影响的根系代谢物与功能性状的关联表现,小生境影响的根系代谢物与土壤微生物相互作用等内容,得到的以下主要结果:(1)基岩裸露导致喀斯特小生境土壤温度特征在春夏秋冬四季显着不同,夏季基岩裸露的生境土壤温度显着高于土面生境12℃,而冬季则显着低于之,生境土壤厚度的加深会缓解基岩裸露带来的温度差异但在同层位上仍然具有比较大的差异。此外,基岩裸露的小生境底层受外界热量干扰更快更大。除季节因素外,生境土壤厚度很大程度上决定着生境土壤温度特征,土壤类型的差异也有一定影响,基岩裸露的生境土壤厚度越浅薄其受到外界影响越快。在野外观测研究中,小生境类型是喀斯特小生境土壤水分差异的主要原因,其次是土壤层位,基岩裸露的小生境土壤水分显着低于土面生境5%(体积分数),土壤层位、厚度与类型的交互决定着土壤水分的变异特征,基岩裸露小生境的表层和底层受降水影响大表现出变异较大,而土面生境仅表层受影响大。控制实验表明小生境土壤厚度是土壤水分特征的最重要因素,但影响土壤水分的条件复杂仍需要进一步验证,40 cm土壤厚度可能是基岩裸露的小生境土壤水分变异的临界点。(2)影响微生物群落组成的主要因素是植被演替阶段、坡位等综合因素,小生境类型在草丛阶段中对土壤微生物群落的构建影响显着,但在灌木与乔木阶段的小生境中则无显着影响,表明随着植被演替小生境被植物冠层遮蔽后,小生境类型的差异消减,且结果支持群落的生物因素对土壤微生物有决定向的影响,研究中认识到了植被演替过程中土壤微生物伴随演替现象。在控制实验条件下研究得到土壤微生物群落组成受土壤厚度、降水方式与频率以及土壤层位的影响,基岩裸露改变了土壤微生物群落,小生境气象条件可在很大程度上解释土壤微生物群落的变异,作用于土壤微生物优势种、功能群的环境因子作用不同,但可以肯定的是在小生境尺度上受生物环境因子作用不明显。(3)小生境的土壤类型、土壤厚度、水分供给方式及降水频率等因素以及交互作用均对植物具有显着影响,多因子交互作用中有消减单因子作用大小的现象;小生境土壤化学元素组成对植物代谢影响作用较大,以碳氮比作用最为显着;分析得到与葛根药用活性成分代谢物显着关联的土壤细菌类群,葛根代谢物与表型性状的关联关系,并建立小生境生态因子调控葛根代谢物组分的路径模型。得到一些结论:基岩裸露改变了喀斯特小生境的土壤水分、热量/温度特征;喀斯特小生境水热特征在植被演替阶段早期、植被覆盖度低、群落层次简单时差异较大,显着地影响生境中土壤微生物群落组成,但这种小生境的差异随着植被演替、植被覆盖度高、群落层次复杂时变小——即非生物环境因素均匀性增加,接近于顶极群落植被时土壤微生物组成的差异主要受到生物因素及其衍生因素的影响;小生境类型对微生物群落组成的改变主要由小生境土壤类型、土壤厚度、水分特征等因素及其衍生的因素作用,这些因素也同样影响着植物功能性状表现以及土壤微生物与植物功能性状间的关系。

赵庆[9](2020)在《喀斯特高原石漠化区植物群落恢复过程植物功能性状与功能群动态研究》文中研究指明植物功能性状(Plant functional traits)是指植物体具有的与其定植、存活、生长和死亡紧密相关的一系列核心植物属性,且这些属性能够显着影响生态系统功能,并能够反映植被对环境变化的响应。本研究在喀斯特高原石漠化区采用以“空间代时间”的方法,选取草本群落阶段、草灌过渡群落阶段、灌丛灌木阶段、灌乔过渡阶段、乔林阶段五个阶段植物群落作为研究对象。首先研究喀斯特高原石漠化区群落恢复过程优势种适应功能性状,分别计算群落平均性状值,对5个演替阶段群落进行纵向比较,揭示了喀斯特高原石漠化区群落恢复过程群落中叶片功能性状的差异。其次以各阶段优势植物种类叶片为对象,研究叶片形态功能性状与持水功能及之间的关系。最后对喀斯特高原石漠化区群落恢复过程优势树种生态、经济功能进行综合评价,划分树种生态经济功能群。主要结论如下:(1)本研究采用双向指示种分类(TWINSPAN)与典范对应分析(RDA),将喀斯特高原石漠化区38个群落样地分成10个类型,其中含有5个演替阶段(草本群落阶段、草灌过渡阶段阶段、灌木阶段、乔灌阶段、乔林阶段。其中,对草地的主导环境因子为海拔,坡度与岩石裸露率是主导草灌过渡阶段、灌木与乔木群落的环境因子,乔木阶段,土壤类型与坡向是决定乔木群落分布的环境因子。(2)不同优势种叶片功能性状差异较为明显。其中形态功能性状里:叶片长宽比范围是1.56-123.86,叶面积的范围为1.68-374.38 cm2,叶厚最0.43-2.17mm;另外生理功能性状上:比叶面积的范围为28.68-301.12 6cm2·g-1,叶干物质含量0.19-0.77 g·g-1,叶组织密度最大0.003-0.044 g·cm-3,叶绿素Spad值23.5-53.31。同物种叶片功能性状以适应在不同植被恢复的过程发生改变。在喀斯特高原石漠化区,叶厚、叶面积、比叶面积随叶片长宽比增大而减小,叶干物质含量与叶组织密度随着叶长宽比的增加而增加;叶绿素随着叶厚的增加而减小,随着叶组织密度增大而增大。这说明叶片形态功能性状与生理功能性状间相互权衡。在喀斯特高原石漠化区植物通过形成不同的叶性状特征来适应特殊生境,可为喀斯特地区的植被保护提供理论指导。(3)在植被恢复过程中,早期阶段具有薄叶、大叶面积、高叶组织密度和高干物质含量,这些属性使得早期物种有高的生长速率与强的资源获取能力去应对严酷生境;后期乔林阶段以高比叶面积、高叶绿素的较高物质生产效率,但通过厚叶、高叶面积、低叶组织密度和低干物质含量的常绿、落叶阔叶植物的方式适应较中生的生境。中期阶段优势植物叶片功能性状处于早期阶段向后期阶段过渡状态。(4)林冠层作为植物发挥水源涵养水文生态功能的第一个层次,对生态功能的贡献体现在降雨截流。不同物种持水能力相差较大,对物种持水能力影响最大的是叶片面积,其次为叶片长宽比,最后为粗糙度。演替上来看:不同演替阶段群落持水所受叶片形态特征不同,在草本时期,对持水能力影响较大的叶片形态特征主要是粗糙度;草灌时期与乔灌时期,叶长宽比是主要影响持水能力的叶片形态特征;灌木时期,主要是粗糙度影响植物的持水能力,乔木时期,主要是叶片粗糙度。这说明在不同植被恢复阶段,叶片通过改变形态功能性状影响生态系统服务功能中的截持水分功能。(4)采用PCA分析与聚类分析将喀斯特高原石漠化区优势树种分为6个叶片持水功能群,即大叶窄叶高粗糙度高持水功能群(WH-PFGsⅠ)、中叶窄叶高粗糙度高持水功能群(WH-PFGsⅡ)、小叶窄叶低粗糙度低持水功能群(WH-PFGsⅢ)、中叶窄叶叶高粗糙度高持水功能群(WH-PFGsⅣ)、中叶常叶中粗糙度中持水功能群(WH-PFGsⅤ)、小叶常叶低粗糙度低持水功能群(WH-PFGsⅥ)。喀斯特高原石漠化区阔叶树种持水能力较好,针叶树种较差。其中草本阶段主要有WH-PFGsⅡ;草灌、灌木、乔灌阶段均为WH-PFGsⅣ、WH-PFGsⅤ、WH-PFGsⅥ;乔木阶段主要有WH-PFGsⅠ、WH-PFGsⅢ、WH-PFGsⅣ、WH-PFGsⅤ、WH-PFGsⅥ。随着植被恢复过程进行,植物持水功能群呈高→低→高形式。(5)从经济功能的角度对树种进行评价,划分了树种经济功能群。将喀斯特高原石漠化地区不同演替阶段的优势树种分为了6个功能群,药用-观赏-工业型高经济功能群(E-PFGsⅠ)、药用-观赏型高经济功能群(E-PFGsⅡ)、观赏型中经济功能群(E-PFGsⅢ)、食用-药用-观赏-工业型高经济功能群(E-PFGsⅣ)、药用-低经济功能群(E-PFGsⅤ)、观赏-工业型中经济功能群:(E-PFGsⅥ)。草本植物主要增加根茎叶获得较好的药用经济价值,灌木通过矮小的茎获得较高的观赏价值,乔木主要根据增加胸径、株高获得更好的用材经济价值与观赏价值。其中草本阶段主要有E-PFGsⅣ;草灌、灌木阶段均为E-PFGsⅡ、E-PFGsⅢ、E-PFGsⅤ、E-PFGsⅥ;乔灌阶段为E-PFGsⅣ、E-PFGsⅤ、E-PFGsⅥ;乔木阶段均含有6个经济功能群。随着植被恢复过程进行,植物经济功能群呈低→中→高形式。本文系统地研究喀斯特森林中植物功能性状对群落恢复过程的响应与生态经济功能群的变化规律,对喀斯特石漠化的生态治理、生态修复和生态环境的建设和保护具有一定的指导意义。

朱恕英[10](2020)在《喀斯特区药食同源植物群落养分循环特征与生态经济效应》文中指出喀斯特石漠化区土地稀缺,生态修复与经济发展矛盾冲突严重,为使石漠化区生态环境得以修复,走生态经济型之路是石漠化区生态修复重要路径。通过选择具有生态与经济价值的植物种类,建植植物群落实现生态修复同时获得一定的经济收益,是协调生态与经济发展的重要方式。单纯的生态型和经济型的植物群落研究较多,但能实现较好的生态与经济功能发挥的报道不多。本研究以药食同源植物三叶木通(Akebia trifoliate)和百香果(Passiflora edulis)为植物材料,通过建植不同密度植物群落,研究植物功能性状生长发育过程与经济产量积累过程,维持养分平衡的生态计量化学特征和循环特征以及蓄水保土功能,并评估生态经济效应,旨在探索既能维持植物群落稳定,充分发挥其生态功能,又能有一定经济收益的植物群落培育机制,为喀斯特石漠化地区生态环境的恢复以及当地经济的发展提供理论依据。研究基地位于贵州喀斯特石漠化区关岭县花江镇和平塘县克度镇。三叶木通的建植采用556株/亩(株行距0.8m×1.5m)、296株/亩(株行距1.5m×1.5m)、185株/亩(株行距2.4m×1.5m)三种密度,百香果的建植采用以1361株/亩(株行距0.7m×0.7m)、463株/亩(株行距1.2m×1.2m)、261株/亩(株行距1.6m×1.6m)、167株/亩(株行距2.0m×2.0m)、116株/亩(株行距2.4m×2.4m)五种密度。采取野外测定和室内实验相结合的方法,通过对不同种植密度的三叶木通和百香果与经济功能关联的植物功能性状,C、N、P、K养分循环特征以及土壤保水功能进行研究,阐明不同种植密度的药食同源植物功能性状、生态化学计量特征、养分循环能力、养分的再吸收率与利用率、土壤的持水量以及经济产量等方面规律,评估生态经济效应,找出既满足当地经济发展需求又能发挥好生态作用的种植密度。其结论如下:1、与经济功能关联的植物功能性状与密度关系三叶木通和百香果在不同种植密度下形态功能性状的密度效应表现为:三叶木通叶长、叶宽、地径、植株高度表现为185株/亩>556株/亩>296株/亩;群落生物量范围为5.14~9.58 t/hm2,其中根、茎、叶生物量分别为0.83~2.38 t/hm2、1.95~4.23 t/hm2、1.20~1.90 t/hm2,根、茎、叶生物量大小排序为556株/亩>185株/亩>296株/亩;果实生物量(0.51~0.85 t/hm2)最大在低密度(185株/亩)。百香果叶长、叶宽、地径、植株高度均表现为116株/亩>167株/亩>261株/亩>463株/亩>1361株/亩;群落生物量范围为0.68~2.17 t/hm2,其中根、茎、叶、果生物量分别为0.01~0.04 t/hm2、0.15~0.45 t/hm2、0.22~0.63t/hm2、0.29~1.03 t/hm2,根、茎、叶、果生物量大小排序为1361株/亩>463株/亩>261株/亩>167株/亩>116株/亩,即随密度增加而增加。2、建植植物群落生态化学计量特征C、N、P等元素是植物生长的必需元素,其比值特征在植物生长发育过程中具有重要指示作用。三叶木通和百香果鲜叶、凋落物、土壤C、N、P元素含量及生态化学计量特征如下:3种密度三叶木通鲜叶C、N、P含量范围分别为635.0~690.1g/kg、47.81~53.66 g/kg、2.27~2.66g/kg;凋落物C、N、P含量均值范围分别为590.50~592.25g/kg、28.90~35.21g/kg、1.07~1.896g/kg;土壤C、N、P含量范围分别为11.18~12.46g/kg、1.74~2.2 g/kg、0.39~0.43g/kg。5种密度百香果鲜叶C、N、P含量范围分别为515.71~571.61 g/kg、41.52~48.21 g/kg、4.37~5.92g/kg;凋落物C、N、P含量均值范围分别为403.43~483.28g/kg、19.49~30.76g/kg、3.87~4.54g/kg;土壤C、N、P含量范围分别为32.62~37.45g/kg、1.94~2.33 g/kg、0.80~0.92g/kg,总体两种植物群落元素含量均呈鲜叶>凋落物>土壤的趋势;土壤中分配表现为0-15cm>15-30cm>30-45cm>45-60cm。三叶木通鲜叶N/P、C/N、C/P分别为17.20~23.99、12.12~16.83、263.89~284.84,鲜叶N/P均大于16,表现受P限制;百香果鲜叶N/P、C/N、C/P分别为7.99~9.77、10.98~13.25、102.80~115.61,鲜叶N/P均小于14,表现受N限制。不同密度两种植物群落植物器官、凋落物和土壤C、N、P、K含量存在一定显着差异(P<0.05),但无明显规律。3、建植植物群落养分积累与循环特征三叶木通在556株/亩、296株/亩、185株/亩3种种植密度下植物体内元素总积累量分别为355.62kg/hm2、191.81 kg/hm2、206.22 kg/hm2,其中N、P、K积累量分别为159.21~289.97 kg/hm2、9.41~289.97kg/hm2、23.19~41.88 kg/hm2。百香果在1361株/亩、463株/亩、261株/亩、167株/亩、116株/亩5种种植密度植物体内元素总积累量分别为79.54kg/hm2、54.36kg/hm2、45.90kg/hm2、36.10kg/hm2、30.87kg/hm2,其中N、P、K积累量分别为18.14~47.58 kg/hm2、3.43~10.96 kg/hm2、9.3~21.0 kg/hm2,总体上三叶木通和百香果N元素积累量高于P、K;两个植物群落元素积累量均表现为随密度增加而增加。三叶木通N、P、K元素循环系数为0.28~0.48,利用系数为0.52~0.76;密度296株/亩循环系数最大(0.48),养分循环能力强,养分利用效率较高(0.52);百香果N、P、K元素循环系数为0.28~0.53,利用系数为0.47~0.72,密度116株/亩循环系数最大(0.53),循环能力强,利用系数最低(0.47),对养分的利用效率低,密度1361株/亩养分利用效率高(0.72)。4、建植植物群落的持水功能三叶木通土壤有效蓄水量为263.16~271.3 t/hm2,最大蓄水量为743.83~871.33 t/hm2,土壤初始渗透率、平均渗透率、稳定渗透速率、总渗透量均值范围分别为3.34~4.97 mm/min、2.21~3.28 mm/min、2.66~2.78 mm/min、79.45~111.86 mm/min,均大致表现为密度185株/亩>556株/亩>296株/亩,在密度中均存在一定的显着差异(P<0.05,下同)。百香果土壤有效蓄水量为184.25~205.98t/hm2、最大蓄水量为542.02~644.91 t/hm2;土壤初始渗透率、平均渗透率、稳定渗透速率、总渗透量均值范围分别为1.45~2.09mm/min、3.61~5.73mm/min、0.53~0.813mm/min、44.25~71.47mm/min,在密度中均存在一定的显着差异,其中低密度和高密度中蓄水效果和渗透性较好,其余密度规律不明显。两物种比较而言,三叶木通土壤保水功能要比百香果高。5、建植植物群落的经济效应三叶木通、百香果两种药食同源植物的叶、茎、根、果都可入药,果实作为水果,但目前市场上主要以水果为主,故以果实产量作为经济效应分析,以2019年市场价格为准计算。三叶木通果实产量和利润均表现为185株/亩>296株/亩>556株/亩,低密度185株/亩果实产量(3835.40 kg/hm2)和利润(34525.02元/年)最高;百香果果实产量和利润均表现为1361株/亩>463株/亩>261株/亩>167株/亩>116株/亩,高密度1361株/亩果实产量(6294.14 kg/hm2)和利润(31568.75元/年)最高。6、建植植物群落的生态与经济效应的评估以不同种植密度三叶木通群落和百香果群落为对象,建立以生态化学计量、养分循环特征、土壤保水功能、以及与经济效益相关的植物功能性状与果实产量的生态经济评估指标体系,采用层次分析方法进行综合评价分析得到:三叶木通密度556株/亩、296株/亩、185株/亩的综合评价分数分别为0.51、0.38、0.47,高密度556株/亩分数最高,因此该密度生态经济效益相对较高,密度185株/亩次之。百香果密度1361株/亩、463株/亩、261株/亩、167株/亩、116株/亩的综合评价分数分别为0.47、0.44、0.32、0.21、0.17、0.16,高密度1361株/亩的综合评价分数最高,因此该密度生态经济效益相对高。

二、黔中石漠化地区生态恢复过程中土壤养分变异特征(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、黔中石漠化地区生态恢复过程中土壤养分变异特征(论文提纲范文)

(1)喀斯特典型裂隙土壤水分运移与养分迁移研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
前言
一 研究现状
    (一)土壤水分运移与养分迁移
    (二)喀斯特水分运移与养分迁移研究
    (三)喀斯特裂隙土壤水分运移与养分迁移
    (四)水分运移与养分迁移研究进展
        1 文献的获取与论证
        2 主要进展与标志性成果
        3 国内外拟解决的关键科学问题
二 研究设计
    (一)研究目标与内容
        1 研究目标
        2 研究内容
        3 研究特点与科技难点及创新点
    (二)技术路线与方法
        1 技术路线
        2 研究方法
    (三)研究区选择与代表性
        1 研究区选择的原则和依据
        2 研究区基本特征与代表性论证
    (四)资料数据获取与可信度分析
        1 实验分析数据
        2 野外调查数据
三 裂隙发育与裂隙土壤性质
    (一)裂隙发育特征
        1 裂隙结构特征参数统计
        2 不同海拔裂隙结构特征
        3 喀斯特水文对裂隙发育影响
    (二)裂隙土壤理化性质
        1 裂隙土壤物理性质
        2 裂隙土壤化学性质
    (三)不同研究区裂隙土壤性质差异
        1 不同研究区土壤物理性质差异
        2 不同研究区化学性质差异
四 裂隙土壤水分动态
    (一)裂隙土壤水分动态
        1 毕节研究区裂隙土壤含水量动态
        2 花江研究区裂隙土壤含水量动态
        3 施秉研究区裂隙土壤含水量动态
    (二)土壤水分对降雨强度的响应
        1 典型裂隙土壤水分对小雨的响应
        2 典型裂隙土壤水分对中雨的响应
        3 典型裂隙土壤水分对大雨的响应
        4 典型裂隙土壤水分对暴雨的响应
五 裂隙土壤水分运移与养分迁移
    (一)基于氢氧同位素的裂隙土壤水分运移
        1 降水与土壤水稳定同位素特征
        2 降雨对裂隙土壤水分贡献
        3 裂隙土壤水分运移过程
    (二)土壤养分与溶质迁移
        1 裂隙土壤可溶性养分迁移特征
        2 可溶性养分与理化性质相关分析
        3 裂隙土壤溶质迁移过程
    (三)土壤水分运移与养分迁移
        1 土壤水分运移过程及其影响因素
        2 土壤水分运移对养分和溶质迁移的影响
        3 对水土漏失阻控与植被恢复的启示
六 结论与讨论
    1 主要结论
    2 主要创新点
    3 讨论与展望
参考文献
攻读学位期间科研成果
致谢

(2)武陵山石漠化地区人工混交林土壤性质空间异质性(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 石漠化研究概述
        1.2.2 石漠化地区土壤理化性质的研究
        1.2.3 地统计分析研究
        1.2.4 运用地统计学分析土壤理化性质空间异质性的研究
    1.3 主要研究内容和研究目标
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究目标
    1.4 研究技术路线
2 材料与方法
    2.1 研究区概况
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 地质地貌
        2.1.3 气候条件
        2.1.4 植被状况
    2.2 研究样地设置
        2.2.1 样地基本概况
        2.2.2 喀斯特石漠化程度的划分
        2.2.3 样地石漠化程度分布
    2.3 土壤采样方案
    2.4 土壤理化性质测定
        2.4.1 土壤水分物理测定
        2.4.2 土壤化学性质分析
    2.5 数据处理
        2.5.1 基本统计分析
        2.5.2 地统计学分析
        2.5.3 半方差函数模型的拟合
3 结果与分析
    3.1 土壤理化性质描述统计分析
        3.1.1 土壤物理性质描述分析
        3.1.2 土壤化学性质描述分析
    3.2 土壤理化性质相关性分析
        3.2.1 土壤理化性质之间相关性分析
        3.2.2 垂直剖面空间下的土壤相关性分析
    3.3 土壤理化性质主成分分析
    3.4 基于GIS土壤理化性质空间结构分析
        3.4.1 土壤物理性质的空间异质性
        3.4.2 土壤化学性质的空间异质性
    3.5 土壤理化性质空间分布格局特征
4 结论与讨论
    4.1 结论
    4.2 讨论
        4.2.1 土壤理化性质的特点讨论
        4.2.2 土壤理化性质空间异质性特征讨论
5 展望
参考文献
致谢

(3)喀斯特石漠化典型适生植物细根构型及其与C、N、P养分化学计量特征的相关性(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景和意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 选题意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 喀斯特与喀斯特石漠化
        1.2.2 根系构型研究现状
        1.2.3 细根养分研究现状
        1.2.4 根际土壤养分研究现状
        1.2.5 喀斯特石漠化植被生境的典型特征与适生植物适应策略
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 拟解决的关键科学问题
        1.3.4 技术路线
        1.3.5 本研究的创新点与特色之处
2 研究区概况与研究方法
    2.1 研究区概况
    2.2 研究方法
        2.2.1 样地设置
        2.2.2 样品采集与处理
        2.2.3 样品养分测定
        2.2.4 分析方法
    2.3 数据处理
3 细根构型总体特征
    3.1 细根构型特征
        3.1.1 细根拓扑指数与拓扑结构
        3.1.2 细根连接长度
        3.1.3 细根分支率
        3.1.4 细根分支前后横截面积比
    3.2 细根形态特征
    3.3 细根构型特征参数间的相互关系
        3.3.1 构树细根构型参数之间的相关性
        3.3.2 花椒细根构型参数之间的相关性
        3.3.3 刺梨细根构型参数之间的相关性
        3.3.4 火棘细根构型参数之间的相关性
    3.4 讨论
        3.4.1 细根构型总体特征
        3.4.2 细根构型各参数之间的相关关系
    3.5 小结
4 细根构型特征与细根和根际土壤化学计量特征的相关性
    4.1 细根C、N、P含量及化学计量比特征
        4.1.1 细根C、N、P含量
        4.1.2 细根C、N、P化学计量比
    4.2 根际土壤C、N、P含量及化学计量比特征
        4.2.1 根际土壤C、N、P含量
        4.2.2 根际土壤C、N、P化学计量比
    4.3 细根C、N、P含量及化学计量比与细根构型各参数之间的相关性
    4.4 根际土壤C、N、P含量及化学计量比与细根构型各参数之间的相关性
    4.5 讨论
        4.5.1 细根-根际土壤化学计量总体特征
        4.5.2 细根构型与细根和根际土壤化学计量总体特征的相关关系
    4.6 小结
5 细根构型影响因子主成分分析
    5.1 PCA分析
        5.1.1 细根构型参数重要性
        5.1.2 细根构型基于细根-根际土壤养分的PCA分析
    5.2 细根对喀斯特环境的适应策略分析
        5.2.1 构树细根对喀斯特环境的适应策略
        5.2.2 花椒细根对喀斯特环境的适应策略
        5.2.3 刺梨细根对喀斯特环境的适应策略
        5.2.4 火棘细根对喀斯特环境的适应策略
    5.3 讨论
    5.4 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
        6.1.1 喀斯特石漠化适生植物细根构型总体特征
        6.1.2 喀斯特石漠化适生植物细根-根际土壤养分总体特征
        6.1.3 喀斯特石漠化适生植物细根构型与细根和根际土壤养分之间的相关关系
        6.1.4 喀斯特石漠化适生植物细根构型的影响因子
    6.2 研究存在的问题及展望
        6.2.1 存在的问题
        6.2.2 未来展望
参考文献
攻读硕士研究生期间主要研究成果
致谢

(4)喀斯特山地林禽复合模式及其生态系统服务价值研究 ——以普定喀斯特山地林下生态养鸡为例(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 林下养殖发展现状与林下养鸡研究进展
    1.1 我国林下经济发展概况
    1.2 贵州林下经济发展概况
        1.2.1 贵州林下经济发展现状
        1.2.2 贵州发展林下养殖存在的问题
    1.3 林下生态养鸡研究进展
        1.3.1 林下生态养鸡技术
        1.3.2 林下生态养鸡对生态环境的影响
    1.4 本研究的目的和意义
2 研究内容与技术路线
    2.1 试验地自然概况
    2.2 研究内容
        2.2.1 林下生态养鸡试验设计
        2.2.2 林下植被与表层土壤样品采集与测定分析
        2.2.3 林下复合经营生态系统服务价值评估
    2.3 技术路线
3 林下生态养鸡对表层土壤的影响分析
    3.1 林下生态养鸡对土壤物理性质的影响分析
    3.2 林下生态养鸡对土壤化学性质的影响分析
        3.2.1 土壤养分变化特征分析
        3.2.2 土壤养分计量化学特征分析
    3.3 本章小结
4 林下生态养鸡对林下植被的影响分析
    4.1 林下生态养鸡对生物量的影响分析
    4.2 林下生态养鸡对植被物种数的影响分析
    4.3 本章小结
5 林下生态养鸡生态系统服务价值研究
    5.1 研究区概况
        5.1.1 自然地理条件
        5.1.2 社会经济条件
    5.2 当量因子法与功能价值法的比较
        5.2.1 基于当量因子法的普定县生态系统服务价值评估
        5.2.2 基于功能价值法的普定县生态系统服务价值评估
    5.3 基于两种方法结合的普定县单位面积生态系统服务价值当量
    5.4 基于普定县当量因子表法的林鸡生态系统服务价值评估
    5.5 普定县林下生态养鸡模式推广路径及建议
    5.6 本章小结
6 结论及展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
在校科研成果

(5)喀斯特高原峡谷典型小流域石漠化水文过程与碳氮流失机制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
前言
第一章 研究现状
    第一节 水文过程与养分流失
    第二节 石漠化水文过程与养分流失
    第三节 喀斯特水文过程与水土养分流失研究进展与展望
        一 文献获取与论证
        二 研究阶段划分
        三 国内外主要进展与标志性成果
        四 国内外拟解决的关键科学问题与展望
第二章 研究设计
    第一节 研究目标与内容
        一 研究目标
        二 研究内容
        三 研究特点与难点及拟创新点
    第二节 技术路线与方法
        一 技术路线
        二 研究方法
    第三节 研究区选择与代表性
        一 研究区选择的依据和原则
        二 研究区基本特征与代表性论证
    第四节 实验数据和资料及可信度
        一 实验分析数据
        二 野外调查数据
        三 其他资料数据
第三章 流域地貌水文结构与产流特征
    第一节 流域地貌水文结构特征
        一 流域水文结构特征
        二 流域地貌特征
    第二节 流域气象水文特征
        一 气象水文特征
        二 大气降水线
    第三节 流域产流特征
第四章 坡面壤中流水文过程与碳氮流失
    第一节 坡面土壤水分分布与时空动态特征
        一 坡面径流小区土壤水时空动态
        二 小波相干分析
    第二节 基于稳定同位素技术的坡面壤中流水文过程
        一 坡面径流小区壤中流δD、δ~(18)O分布特征
        二 基于Iso Source模型的坡面径流水来源分析
    第三节 降雨对坡面产流产沙的影响
        一 径流小区降水分配比例
        二 降雨期间径流小区产流产沙量特征
    第四节 降雨事件对坡面碳氮迁移与流失的影响
        一 坡面SOC、TN、DOC、TSN分布特征
        二 降雨期间径流DOC、TSN变化特征
        三 降雨事件对坡面碳氮流失的影响
    第五节 坡面壤中流水文过程与碳氮流失机制
        一 坡面土壤水时空动态及其影响因素
        二 不同植被类型对坡面壤中流水文过程与产流产沙量的影响
        三 坡面壤中流水文过程对碳氮迁移与流失的影响
第五章 裂隙渗透流水文过程与碳氮分布
    第一节 裂隙剖面土壤物理性质特征
        一 裂隙剖面土壤物理性质垂直分布特征
        二 裂隙剖面不同深度土壤物理性质差异特征
    第二节 裂隙渗透流土壤水分动态特征
        一 裂隙剖面渗透流土壤水动态变化
        二 小波相干分析
    第三节 基于稳定同位素技术的裂隙渗透流水文过程研究
        一 裂隙不同深度渗透流的δD、δ~(18)O分布特征
        二 基于二端元混合模型的裂隙渗透流新旧水比例划分
    第四节 裂隙剖面土壤碳氮分布特征
        一 裂隙剖面土壤碳氮垂直分布特征
        二 裂隙土壤理化性质相关性分析
    第五节 裂隙渗透流水文过程与碳氮分布机制
        一 裂隙土壤水动态及其影响因素
        二 裂隙渗透流水文过程
        三 裂隙土壤碳氮分布及其影响因素
第六章 流域水文过程与碳氮流失
    第一节 流域侵蚀泥沙来源分析
        一 流域主要土地类型土壤碳氮分布特征
        二 基于Iso Source模型的流域流失土壤来源分析
    第二节 降雨期间流域产流动态特征
        一 降雨期间流域产流特征
        二 降雨事件下流域产流动态
    第三节 降雨期间流域碳氮流失特征
        一 降雨、径流、汇流、暗河流的DOC与 TSN浓度特征
        二 降雨事件下径流、汇流、暗河流的DOC与 TSN浓度变化
        三 降雨事件下流域碳氮流失特征
    第四节 流域壤中流、径流、汇流与暗河流氢氧稳定同位素特征
        一 流域主要土地类型壤中流的δD、δ~(18)O分布特征
        二 流域径流、汇流、暗河流的δD、δ~(18)O分布特征
        三 降雨事件下流域径流、汇流、暗河流的δD、δ~(18)O变化特征
        四 不同水文结构的氢氧稳定同位素关系
    第五节 基于氢氧稳定同位素示踪技术的流域产流来源辨析
        一 基于二端元混合模型的流域径流新旧水比例划分
        二 基于Iso Source模型的流域汇流来源分析
    第六节 流域水文过程与碳氮流失的影响机制
        一 流域产流的降雨响应特征及其影响因素
        二 流域地貌特征对水文过程的影响
        三 流域产流机制
        四 流域水文过程对养分变化与流失的影响
第七章 结论与讨论
    一 主要结论
    二 主要创新点
    三 讨论与展望
参考文献
攻读博士学位期间科研成果
致谢

(6)喀斯特生态恢复模式下坡地壤中流与碳氮迁移影响机制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
前言
一 研究现状
    (一)坡地壤中流与养分迁移
    (二)喀斯特坡地壤中流与养分迁移
    (三)坡地壤中流与养分迁移研究进展与展望
        1 文献获取与论证
        2 研究阶段划分
        3 主要进展与标志性研究成果
        4 国内外拟解决的关键科学问题与展望
二 研究设计
    (一)研究目标与内容
        1 研究目标
        2 研究内容
        3 研究特色与创新之处
    (二)技术路线与方法
        1 技术路线
        2 研究方法
    (三)研究区选择与代表性
        1 研究区选择的依据和原则
        2 研究区基本特征与代表性论证
    (四)资料数据获取与可信度分析
        1 实验分析数据
        2 野外调查数据
        3 收集资料数据
三 喀斯特生态恢复模式下土壤理化性质特征
    (一)土壤物理性质特征
        1 土壤物理性质的水平变化
        2 土壤物理性质的垂直剖面变化
    (二)土壤化学性质特征
        1 土壤化学性质的水平变化
        2 土壤化学性质的垂直剖面变化
    (三)不同生态恢复模式土壤理化性质对比分析
        1 不同生态恢复模式土壤物理性质对比
        2 不同生态恢复模式土壤化学性质对比
四 喀斯特生态恢复模式下壤中流水文特征
    (一)土壤含水量变化特征
        1 山地峡谷无-潜在石漠化区土壤含水量变化特征
        2 高原山地潜在-轻度石漠化区土壤含水量变化特征
        3 高原峡谷中-强度石漠化区土壤含水量变化特征
    (二)降雨-土壤水分运动过程
        1 山地峡谷无-潜在石漠化区降雨-土壤水分运动过程
        2 高原峡谷中-强度石漠化区降雨-土壤水分运动过程
    (三)壤中流氢氧同位素值对降雨的响应
        1 壤中流与雨水氢氧同位素统计特征
        2 壤中流中δD值和δ18O值变化特征
        3 壤中流氢氧稳定同位素组成特征
五 喀斯特生态恢复模式下壤中流碳氮迁移特征
    (一)土壤可溶性有机碳氮分布特征
        1 土壤可溶性有机碳分布特征
        2 土壤可溶性有机氮分布特征
    (二)壤中流可溶性有机碳氮时空变化特征
        1 壤中流中可溶性有机碳氮浓度空间差异变化
        2 壤中流中可溶性有机碳氮浓度时间动态变化
    (三)壤中流可溶性碳氮迁移与“新旧水”比例的关系
        1 应用δD值和δ18O值划分壤中流“新旧水”比例
        2 壤中流中可溶性有机碳氮浓度与“新旧水”比例的关系
    (四)喀斯特坡地壤中流与碳氮迁移影响因素分析
        1 降雨特征分析
        2 降雨对坡地壤中流及其碳氮迁移的影响
        3 植被类型对坡地壤中流及其碳氮迁移的影响
        4 壤中流可溶性碳氮浓度与土壤理化性质及降雨的相关性分析
六 结论与讨论
    1 主要结论
    2 主要创新点
    3 讨论与展望
参考文献
攻读学位期间科研成果
致谢

(7)喀斯特土壤厚度对植物群落结构及生物量的影响(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 基于功能性状的环境驱动物种共存机制
        1.1.1 植物功能性状的生态学意义
        1.1.2 基于植物功能性状的群落构建
        1.1.3 环境变化对植物功能性状的影响
    1.2 物种多样性的环境决定因素
        1.2.1 资源异质性假说和资源有效性假说
        1.2.2 喀斯特地区的土壤资源异质性和有效性
        1.2.3 喀斯特地区的土壤厚度
    1.3 环境变化和物种多样性的协同互作对生物量的影响
        1.3.1 物种和生物量在环境梯度上的分布特征
        1.3.2 物种多样性和生物量的关系
        1.3.3 环境梯度上物种多样性对生物量的影响
第二章 绪论
    2.1 立题依据
    2.2 研究意义和目的
    2.3 研究内容
    2.4 创新点
    2.5 技术路线
第三章 喀斯特地区的植物群落功能性状及土壤厚度驱动物种共存机制
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 研究区域概况
        3.2.2 野外数据采集
        3.2.3 植物叶片功能性状的测定
        3.2.4 零模型
        3.2.5 数据分析
    3.3 结果
        3.3.1 喀斯特地区的植物叶片功能性状
        3.3.2 土壤厚度梯度上的植物群落构建
        3.3.3 土壤厚度梯度上的群落叶片功能性状
    3.4 讨论
        3.4.1 喀斯特地区植物叶片功能性状的适应策略
        3.4.2 不同土壤厚度中喀斯特植物群落构建机制
        3.4.3 喀斯特植物群落叶片功能性状对土壤厚度的响应
    3.5 小结
第四章 喀斯特土壤资源有效性和资源异质性对群落组成和物种多样性的影响
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 研究区域概况
        4.2.2 野外数据采集
        4.2.3 土壤样品采集和室内分析
        4.2.4 数据分析
    4.3 结果
        4.3.1 土壤资源有效性和资源异质性对物种多样性和群落多度的影响
        4.3.2 土壤资源有效性和资源异质性对群落多度影响的相对重要性
        4.3.3 各变量有效性对物种多样性和群落多度的多重直接和间接的影响
    4.4 讨论
        4.4.1 土壤资源有效性在决定喀斯特物种多样性中比资源异质性更为重要
        4.4.2 各变量有效性的多个直接和间接过程对喀斯特物种多样性的影响
    4.5 小结
第五章 土壤厚度和物种多样性对喀斯特植物群落生物量的影响
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 研究区域概况
        5.2.2 野外数据的测量
        5.2.3 生物量的估算
        5.2.4 数据分析
    5.3 结果
        5.3.1 土壤厚度对物种和生物量空间分布的影响
        5.3.2 物种多样性对群落生物量的影响
        5.3.3 土壤厚度和物种多样性的协同作用对群落生物量的影响
    5.4 讨论
        5.4.1 土壤厚度对喀斯特植物群落物种空间分布的影响
        5.4.2 土壤厚度和物种多样性协同互作对喀斯特灌丛生物量的影响
        5.4.3 土壤厚度和物种多样性对喀斯特次生林生物量的影响依赖于森林分层
    5.5 小结
第六章 喀斯特土壤厚度和漏斗效应对草本群落物种组成和生物量的影响
    6.1 引言
    6.2 材料与方法
        6.2.1 实验设计
        6.2.2 数据收集
        6.2.3 数据分析
    6.3 结果
        6.3.1 不同土壤厚度和漏斗尺寸中草本群落的土壤含水量
        6.3.2 不同土壤厚度和漏斗尺寸中草本群落的多度和物种多样性
        6.3.3 不同土壤厚度中物种的定植频率
        6.3.4 不同土壤厚度和漏斗尺寸中草本群落的盖度、PAR冠层截获率和生物量
    6.4 讨论
        6.4.1 不同土壤厚度和漏斗大小对草本群落组成的影响
        6.4.2 不同土壤厚度和漏斗大小对草本群落生物量的影响
    6.5 小结
第七章 喀斯特不同土壤厚度中草本群落生物量对物种多样性的响应
    7.1 引言
    7.2 材料与方法
        7.2.1 供试材料
        7.2.2 实验设计
        7.2.3 数据收集
        7.2.4 物种多样性效应的分离
        7.2.5 数据分析
    7.3 结果
        7.3.1 不同土壤厚度和物种多样性下草本群落生物量及平均高度
        7.3.2 不同土壤厚度下物种多样性与草本群落生物量的关系
        7.3.3 不同土壤厚度和物种多样性下草本群落生态位互补效应和选择效应
    7.4 讨论
        7.4.1 喀斯特土壤厚度和物种多样性对草本群落生物量的影响
        7.4.2 喀斯特不同土壤厚度影响草本群落生物量对物种多样性的响应程度
        7.4.3 喀斯特不同土壤厚度下物种多样性对草本群落生物量的影响机制
    7.5 小结
第八章 主要结论与研究展望
    8.1 主要结论
    8.2 存在的问题及研究展望
参考文献
在学期间发表的科研论文及参与的科研项目
致谢

(8)土壤微生物群落与植物功能性状对喀斯特小生境水热的响应机制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1 喀斯特小生境
    2 喀斯特生境生态因子特征与研究现状
        2.1 水分胁迫与限制
        2.2 土壤养分限制
        2.3 其它生态因子限制
        2.4 土壤微生物作用
        2.5 多因子复合作用
    3 喀斯特生境生态因子对植物-微生物的影响
        3.1 植物功能性状的响应
        3.2 植物分子层面的响应
        3.3 微生物响应
    4 研究中存在的问题与不足
    5 本研究的科学问题及内容
第2章 研究方法
    1 研究思路与技术路线
    2 喀斯特小生境原位连续观测
        2.1 研究样点概况
        2.2 土壤温度与水分连续观测
        2.3 植物群落观测
        2.4 土壤取样与理化性质测定
        2.5 土壤微生物取样与测定
    3 实验研究
        3.1 实验设计
        3.2 土壤样品处理与测定
        3.3 植物样品采集
        3.4 葛根代谢物提取与检测
    4 数据分析
        4.1 滞后距
        4.2 微生物多样性
        4.3 葛根代谢物
第3章 典型喀斯特小生境土壤温度与水分特征
    1 引言
    2 不同小生境温度特征
        2.1 喀斯特小生境土壤温度不同季节时段的垂直变化特征
        2.2 小生境土壤温度对地表气象变化的响应滞后
        2.3 气温对喀斯特土壤温度的影响
    3 喀斯特小生境土壤水分特征
        3.1 喀斯特小生境土壤水分不同旱季、雨季时段的垂直变化特征
        3.2 喀斯特小生境土壤水分对降水变化的滞后响应
        3.3 降水对喀斯特小生境土壤水分的影响
    4 讨论
    5 小结
第4章 小生境基岩裸露及土壤厚度对土壤温度与水分差异影响
    1 引言
    2 土壤温度特征
        2.1 不同季节中模拟喀斯特小生境土壤温度垂直变化特征
        2.2 模拟喀斯特小生境土壤温度对地表气象变化的响应
        2.3 气温对喀斯特土壤温度的影响
    3 土壤水分特征
        3.1 模拟喀斯特小生境土壤水分在旱季和雨季垂直变化特征
        3.2 模拟喀斯特小生境土壤水分对降水变化的滞后响应
        3.3 降水对模拟喀斯特小生境土壤水分的影响
    4 讨论
    5 小结
第5章 喀斯特高原土壤微生物群落对生境演变的响应
    1 引言
    2 结果与分析
        2.1 植物群落演替的物种替代特征
        2.2 不同植物演替阶段群落特征
        2.3 不同植物演替阶段及小生境土壤理化性质
        2.4 不同植物演替阶段及小生境土壤微生物群落特征
        2.5 生境生态因子作用与土壤微生物群落构成响应
        2.6 土壤微生物功能群划分及其功能类群
    3 讨论
    4 小结
第6章 土壤细菌群落对喀斯特基岩裸露生境生态因素组合的生态响应
    1 引言
    2 结果与分析
        2.1 模拟的喀斯特小生境土壤细菌群落组成
        2.2 模拟的喀斯特小生境土壤细菌群落优势种
        2.3 模拟的喀斯特小生境土壤细菌群落指示种
        2.4 模拟的喀斯特小生境土壤细菌群落种间关系及其核心种组
        2.5 模拟的喀斯特小生境土壤细菌群落建成影响
    3 讨论
    4 小结
第7章 喀斯特小生境对植物性状作用与调控机制
    1 引言
    2 结果与分析
        2.1 生境类型特征对葛功能性状特征影响
        2.2 生境类型特征对葛软功能性状的影响
        2.3 葛根代谢物的环境调控作用
        2.4 喀斯特小生境土壤细菌与葛根部代谢物相互作用关系
        2.5 葛根代谢与性状关联分析
        2.6 喀斯特小生境环境生态因子对葛根代谢产物的作用途径
    3 讨论
    4 小结
第8章 结论与展望
    1 结论
    2 研究创新点及展望
参考文献
致谢
附录

(9)喀斯特高原石漠化区植物群落恢复过程植物功能性状与功能群动态研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 植物功能性状的研究概况
        1.2.2 植物功能群的研究概况
        1.2.3 技术路线图
2 研究区概况及研究方法
    2.1 研究区概况
        2.1.1 安顺镇宁
        2.1.2 贵阳花溪
        2.1.3 贵阳修文
        2.1.4 黔南平塘
        2.1.5 安顺关岭
    2.2 研究方法
        2.2.1 群落样地调查
        2.2.2 本研究涉及的指标研究及方法
3 喀斯特高原石漠化区植物群落恢复过程群落特征
    3.1 群落数量分类
    3.2 群落排序分析
4 喀斯特高原石漠化区植物群落恢复过程植物优势种叶片适应性功能性状
    4.1 喀斯特高原石漠化区优势种植物对环境的适应
        4.1.1 植物叶片形态与生理性状总体变异特征
        4.1.2 植物叶片适应功能性状关联性
    4.2 群落恢复过程植物优势种叶片形态、生理性功能性状的动态研究
    4.3 讨论
        4.3.1 喀斯特高原石漠化区叶片功能性状之间的协调关系
        4.3.2 群落恢复过程中优势种叶片形态与生理功能性状的比较
    4.4 小结
5 喀斯特高原石漠化区群落恢复过程优势种生态功能性状的研究及功能群的划分
    5.1 喀斯特高原石漠化区优势种持水功能性状
        5.1.1 群落优势种叶片形态因子与持水功能关系
        5.1.2 优势种叶片形态功能性状与持水能力与PCA分析
        5.1.3 树种叶片持水能力评价
        5.1.4 叶片持水功能群的划分
    5.2 植物群落恢复过程中群落层片持水特征
        5.2.1 植物群落恢复过程中群落持水功能性状
        5.2.2 群落水平的叶片形态特征与持水特性的关系
    5.3 不同植被群落持水功能群动态变化
    5.4 讨论
        5.4.1 叶片形态功能性状对持水功能的影响
        5.4.2 浸泡时间对持水能力的影响
    5.5 小结
6 喀斯特高原石漠化区群落恢复过程优势种经济功能评价与功能群划分
    6.0 优势种主要经济性状
    6.1 优势种经济功能评价
        6.1.1 树种经济功能综合指标体系
        6.1.2 树种经济功能评价指标权重
        6.1.3 树种经济功能评价指标量化
        6.1.4 树种经济功能综合评价
    6.2 优势种经济功能群划分
    6.3 不同植被群落恢复过程经济功能群变化
    6.4 小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 不足与展望
参考文献
致谢
附录

(10)喀斯特区药食同源植物群落养分循环特征与生态经济效应(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
前言
1 绪论
    1.1 研究综述
        1.1.1 植物功能性状研究
        1.1.2 生态化学计量学国内外研究进展
        1.1.3 植被生物量分配格局
        1.1.4 人工植物群落养分循环研究
        1.1.5 喀斯特地区植物群落养分循环
        1.1.6 植物群落水源涵养功能研究
        1.1.7 存在的问题及发展趋势
    1.2 技术路线与主要研究内容
        1.2.1 立题依据
        1.2.2 研究内容
        1.2.3 技术路线
2 研究区域概况
    2.1 研究区域地理位置概况
    2.2 研究的药食同源植物概况
3 研究方法
    3.1 试验样地确定和试验设计
    3.2 调查测定方法
    3.3 样品采集与收集
    3.4 样品处理与计算
    3.5 数据处理与分析
4 不同种植密度药食同源植物功能性状的发育规律
    4.1 两种植物性状生长发育过程
    4.2 植物功能性状的密度效应
    4.3 小结
5 不同种植密度药食同源植物群落元素含量及其化学计量比
    5.1 植物C、N、P、K元素含量及其化学计量比值特征
    5.2 凋落物C、N、P、K元素含量及其化学计量比值特征
    5.3 土壤C、N、P、K元素含量及其化学计量比值特征
    5.4 土壤-凋落物-植物之间相关性分析
    5.5 小结
6 不同种植密度药食同源植物群落养分循环过程
    6.1 不同种植密度植物营养元素积累与分布
    6.2 不同种植密度植物养分循环特征
    6.3 不同种植密度植物养分再吸收率和利用效率
    6.4 小结
7 不同种植密度药食同源植物群落生态与经济功能
    7.1 不同种植密度药食同源植物群落土壤持水生态功能
        7.1.1 不同种植密度植物土壤物理性质
        7.1.2 不同种植密度植物土壤持水量
        7.1.3 不同种植密度植物土壤的渗透性能
    7.2 不同种植密度药食同源植物群落的经济功能
        7.2.1 不同种植密度药食同源植物果实的经济效益
    7.3 小结
8 药食同源植物群落的生态经济效应综合评价
    8.1 植物群落生态化学计量特征、土壤持水量特征与养分循环的关系
    8.2 不同种植密度药食同源植物生态经济效益综合评估
    8.3 小结
9 结论与讨论
    9.1 结论
    9.2 讨论
10 研究不足与展望
致谢
参考文献
附录

四、黔中石漠化地区生态恢复过程中土壤养分变异特征(论文参考文献)

  • [1]喀斯特典型裂隙土壤水分运移与养分迁移研究[D]. 蔡路路. 贵州师范大学, 2021
  • [2]武陵山石漠化地区人工混交林土壤性质空间异质性[D]. 董妍妍. 中南林业科技大学, 2021(01)
  • [3]喀斯特石漠化典型适生植物细根构型及其与C、N、P养分化学计量特征的相关性[D]. 吴静. 贵州师范大学, 2021(08)
  • [4]喀斯特山地林禽复合模式及其生态系统服务价值研究 ——以普定喀斯特山地林下生态养鸡为例[D]. 甘琦琳. 贵州民族大学, 2021(12)
  • [5]喀斯特高原峡谷典型小流域石漠化水文过程与碳氮流失机制[D]. 李渊. 贵州师范大学, 2021
  • [6]喀斯特生态恢复模式下坡地壤中流与碳氮迁移影响机制研究[D]. 母娅霆. 贵州师范大学, 2021
  • [7]喀斯特土壤厚度对植物群落结构及生物量的影响[D]. 刘媛. 西南大学, 2020(04)
  • [8]土壤微生物群落与植物功能性状对喀斯特小生境水热的响应机制[D]. 严令斌. 贵州大学, 2020
  • [9]喀斯特高原石漠化区植物群落恢复过程植物功能性状与功能群动态研究[D]. 赵庆. 贵州大学, 2020(01)
  • [10]喀斯特区药食同源植物群落养分循环特征与生态经济效应[D]. 朱恕英. 贵州大学, 2020(02)

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黔中石漠化地区生态恢复过程中土壤养分变化特征
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