为探究岩溶区石灰土条件下火龙果的氮肥施用水平对其果实品质的影响,该文模拟岩溶区石灰土土壤环境开展盆栽试验,以"台湾大红"火龙果为材料,在磷(P)、钾(K)分别为0.216、0.324 kg的基础上,设置4种施氮(N)水平(CK、T1、T2、T3),测定21个果实品质指标,比较不同施氮水平的火龙果品质差异,同时利用主成分分析法对11个外观品质指标进行了综合分析.结果表明:(1)施氮可提高果实可溶性糖含量及可溶性固形物含量,降低蛋白质含量及膳食纤维含量,高N处理(T3)与其他处理差异显著;随施N量增加,果实可滴定酸含量、维生素C含量呈先升后降的趋势,而固酸比随施N量呈先降后升的趋势;高N处理明显提高了果实的纵径、横径、果形指数及单果重.(2)施N处理降低了火龙果果实N含量,提高了 P含量,各处理间的N、P含量差异显著;果实K含量随着施N量的增加而提高;施N增加了果实硼(B)含量,降低了果实铜(Cu)含量;不同处理果实锰(Mn)、铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg)含量高低排序为T3＞T1＞CK＞T2;锌(Zn)含量随施N量呈先降低后增加的趋势.(3)高N处理的主成分综合评价得分最高,说明选择桂林岩溶区棕色石灰土种植火龙果时辅以一定量的P肥、K肥,高N处理更有利于提高火龙果品质.因此,在实际生产中需根据种植园的土壤肥力状况进行适当调整.

该研究分别以喀斯特地区的酸性土和石灰土为盆栽基质,对金橘分别接种摩西管柄囊霉(Funneli?formis mosseae, F.m)或幼套近明囊霉(Claroideoglomus etunicatum, C.e),采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)等技术研究AMF对金橘根际细菌群落多样性及植株生长的影响.结果表明:与不接种处理相比,同类型土中分别接种C.e或F.m,金橘根际菌根侵染率相关指标(F、m、v)值均为C.e处理的最高,C.e或F.m处理后金橘根际土壤中蔗糖酶、酸性磷酸酶、蛋白酶及脲酶活性均显著提高.其中,蛋白酶和脲酶活性变化为石灰土中各处理酶活性值高于酸性土,蔗糖酶和磷酸酶活性变化则为酸性土中各处理酶活性值高于石灰土,差异均达显著水平(P<0.05);两种土壤中上述四种土壤酶活性均为C.e处理的值最高;接种C.e或F.m后,金橘根际土壤细菌的DGGE图谱中,DNA条带数增多,其细菌丰富度(R)、多样性(H)和均匀度(E)指数均比不接种处理高,三种指数值均以C.e处理的最高.细菌DNA优势条带序列分析结果表明:与优势细菌同源性最高的大部分为不可培养细菌,包括酸酐菌属、变形杆菌属、根瘤菌属和放线菌属等,相似性均大于97%.此外,接种后,金橘整株生物量比不接种处理显著提高,而酸性土中接种C.e处理的金橘生物量最高.综上所述,C.e和F.m均能与金橘建立良好的共生关系,且C.e对金橘根系的侵染效果更好.

喀斯特地区林冠截留对降水再分配和水源涵养起到重要的作用.以涟江流域马尾松为研究对象,以植被截留观测数据为基础,基于Horton模型建立涟江流域马尾松林冠截留模型.结果表明:观测期内,涟江流域降雨总量为520.67 mm,叶面积指数平均为0.39;马尾松林冠截留总量的模拟值为67.79 mm,与实测值误差16.55 mm,两者间的决定系数(R2)为0.75,模型模拟效果较好;流域内马尾松林冠截留量占全年降水总量的17.04％,且流域林冠截留空间分布呈现由东北部向南部递减的规律,流域内黄壤与石灰土上的马尾松林冠截留量较大,而不同地貌对林冠截留量的影响较小.总体而言,构建的模型能达到较好的模拟效果,涟江流域马尾松林具有较强的林冠截留作用.

从区域尺度出发,将整个桂西北喀斯特地区作为研究区域,以大面积野外调查采样和室内分析数据为基础,采用经典统计学和地统计学方法,探索喀斯特区域内石灰土养分的空间异质性和分布格局.结果表明:桂西北喀斯特地区石灰土pH为弱变异,其他养分变异系数为30％-75％,变异程度中等.石灰土各养分的空间变异特征不同,土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的最佳拟合模型依次为球状模型、高斯模型和线性模型,pH、碱解氮(AN)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)的最佳拟合模型均为指数模型.SOM、AP、TN和TP表现为中等空间相关性,空间差异是由随机因素和结构性因素共同作用引起的;pH、AN、AK和TK呈弱空间相关性,空间变异主要受随机因素的控制;SOM和TN的空间变异尺度较大,pH、AN和TK的空间变异尺度最小.SOM、TN、TP和AP养分含量呈自西向东逐渐减少的趋势,pH、AN、AK和TK在区域尺度上的分布没有呈现一定的规律性.相关分析结果表明,在区域大尺度下,地形因子(如海拔、坡度和岩石裸露率等)和植被类型是影响桂西北喀斯特石灰土空间变异特征的重要因素.

以贵州省喀斯特山地石灰土为研究对象,采用盆栽试验方法,研究施用生物炭(稻壳炭)、猪粪堆肥和NPK肥3种肥料制成的生物炭基肥,测定土壤中不同形态磷含量、碱性磷酸酶活性及刺槐幼苗生物量.试验共设10个处理,分别为CK、M、F、MF、RH1MF、RH2MF、RH4MF、RH8MF、RH4M、RH4F(其中CK代表对照,M代表堆肥,F代表化肥,RH代表稻壳炭,数字代表生物炭按炭土质量比计算在生物炭基肥中的配比).结果表明,施用生物炭基肥可显著提高喀斯特石灰土中总磷、有效磷、有机磷、微生物量磷含量及刺槐幼苗生物量,生物炭高施用量下处理(RH8MF)的效果更好,且4种不同形态的磷含量相互之间呈极显著正相关(P＜0.01);生物炭中等用量配比下生物炭基肥处理(RH2MF、RH4MF)的土壤碱性磷酸酶活性最高,分别比CK提高82.7％ 、63.4％.综上所述,施用生物炭基肥,尤其在生物炭较高施用量下,可以显著改善喀斯特石灰土中磷素含量,可改善石灰土中磷素含量较低状况,提高喀斯特山地人工幼林地生态恢复的成效.

土壤可溶性有机质(DOM)及其组分淋失特征研究对深入理解干扰作用下土壤碳氮养分损失机制具有重要意义,本研究基于翻耕模拟试验,分析喀斯特石灰土可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、及DOM官能团组分的淋失动态特征及其对不同耕作频率的响应,并探讨其影响因子.结果表明:(1)土壤DOC与DON的淋失量均随翻耕频率的增加而增加,但4个官能团特征参数对翻耕频率响应均不显著;DOC/DON淋失比随翻耕频率的增大而减少,DON占淋溶水可溶性总氮(TDN)比例随翻耕频率增加而增加.(2)DOC和DON月淋失量同时受翻耕处理与季节变化及其交互作用的影响,4个官能团特征参数仅受季节变化的影响;翻耕处理实施后,DOC月淋失量表现为初期大、后期小,各处理间差异性逐渐降低;但DON月淋失量初期小、后期大,各处理间差异性逐渐增大.(3) DOC淋失量与4个官能团特征参数呈显著负相关(P＜0.05),与Ca2+、NH4+-N的淋失量呈显著正相关;DON淋失量与4个官能团参数无显著相关关系,与Mg2+淋失量呈显著正相关关系.以上结果表明耕作扰动会加剧土壤DOM淋失,但淋失组分中稳定性组分没有变化,意味着耕作干扰将导致土壤有机质的持续损失,且由于其淋失组分碳氮比(DOC/DON)随扰动频率增加而降低,DON/TDN比随扰动频率增加而增加,持续的耕作干扰将大大增加水体氮素污染风险.

世界范围内,很多自然生态系统均在不同程度上受到了损害,喀斯特脆弱生态系统的退化是一个复合过程,喀斯特地区不同退化程度植被群落特征有何差异有待研究.该文采用样方法进行全面的调查,研究了桂西北喀斯特地区5个退化程度植被群落的物种组成、群落结构特征和物种多样性.结果表明:(1)不同退化程度群落物种组成和生活型组成有较大差异,潜在退化群落科属种丰富度最高,沿着退化程度递增的梯度,群落乔木树种逐渐减少至消失,灌木比例呈先增后减的趋势,草本比例逐渐增加.(2)调查到维管束植物218种,隶属于86科168属;以大戟科、楝科、蔷薇科、马鞭草科、禾本科和肾蕨科植物为主;退化过程中,优势种的重要值逐渐降低,其在群落内的支配地位逐渐减弱,伴生种重要值逐渐升高.(3)退化过程中,群落结构趋于简单化,群落木本植物密度、高度和盖度逐渐减少.(4)不同退化程度植被群落乔灌草层物种多样性存在显著性差异,随着退化程度的增加,群落总植被物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数整体呈下降趋势.

喀斯特石漠化环境有着高度的生境异质性,异质性生境中土被不连续,土壤瘠薄,岩溶漏斗上的土壤保水性差,严重制约着喀斯特植被的生长及分布.为探究克隆植物在喀斯特地区的适应策略,本研究以喀斯特黄色石灰土为基质,选用克隆植物活血丹(Glechoma longituba),以一个节间连接的两个分株为材料,保持节间连接或切断,种植于相邻花盆中,并施以不同浇水量,以明确不同水分可用性水平下克隆整合对活血丹生物量积累、生物量分配、叶片气孔及叶片组织特征的影响.结果 显示,克隆整合显著促进活血丹生物量的积累及对根、叶的生物量分配;增加了活血丹叶气孔导度,降低了气孔指数;叶海绵组织受克隆整合影响较小,但栅栏组织及栅海比(栅栏组织/海绵组织)表现为非整合分株高于整合分株.本研究表明,克隆整合可增加活血丹胁迫分株对根、叶的投资,并以更佳的叶气孔、组织适应策略提高其在喀斯特生境中的生存与适应.

土壤呼吸是土壤释放CO2的过程,土壤CO2动态及其控制因素的研究对于陆地生态系统碳收支核算和气候变化研究具有重要意义.本研究以喀斯特地区石灰土为对象,利用红外传感器( Vaisala GMP252) 和自动装置高频次观测手段,测定了夏季土壤CO2浓度和表观土壤呼吸速率( 即土壤表面CO2通量) 的昼夜动态变化及其对集中降雨的响应特征,并分析了土壤CO2浓度、表观土壤呼吸速率与土壤温度和湿度之间的关系.结果表明,土壤CO2浓度的昼夜变化总体上呈现单峰变化趋势,峰值出现在正午( 12: 00—13: 00).此外,土壤CO2浓度在集中降雨过程中呈"V"字型快速响应特征.土壤CO2浓度与土壤温度呈正相关,而与土壤湿度呈负相关,石灰土偏碱性的环境使降雨时充填于土壤孔隙的水体中HCO3 -、CO3 2-及CO2的平衡对土壤CO2浓度变化具有重要影响.表观土壤呼吸速率的整体变化趋势与土壤温度和CO2浓度变化一致,但前二者的变化与CO2浓度相比略为滞后.表观土壤呼吸速率与土壤温度呈显著相关,而与土壤CO2浓度的相关性不明显.土壤温度和湿度可以解释45％的表观土壤呼吸速率变化.因此,集中降雨影响下的石灰土表观土壤呼吸在短时间尺度上的变化主要受降雨、温湿度等环境因子影响下的土壤CO2与空气交换过程的控制.

岩溶土壤是岩溶生态系统的重要组成部分,其母质碳酸盐岩在气候、地形、时间及生物等因素的综合作用下可依次演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土.[目的]了解可培养细菌群落对岩溶石灰土演替过程的响应,可为岩溶石漠化治理、生态恢复和重建等提供理论依据.[方法]以黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土为研究对象,对土壤SOC、TN和TP含量以及可培养细菌群落进行测定.[结果]土壤SOC和TN含量表现为:黑色石灰土＞棕色石灰土＞黄色石灰土＞红色石灰土,TP含量在黑色石灰土中最高,在红色石灰土中最低.本研究共分离纯化得到144株细菌,其中R2A培养基分离纯化出的细菌最多.细菌主要来自Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes和Proteobacteria门,Pseudomonas、Cupriavidus和Bacillus等是可培养菌中的优势属.在属水平上,黑色石灰土中分离得到的菌株最多并以Arenimonas、Thermomonas、Achromobacter、Brevibacillus等作为优势特有属.具有固碳、固氮和解磷功能的细菌主要分布在岩溶石灰土演替的早期.[结论]基于母质碳酸盐岩特性,富含有机质的黑色石灰土在参与碳氮磷循环细菌的作用下形成.随着石灰土淋溶程度的增加,岩溶石灰土理化性质和可培养细菌多样性呈现降低的趋势.