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石漠化治理中耐寒性林草筛选种植技术与示范

石漠化治理中耐寒性林草筛选种植技术与示范

作者：崔高仰贵州师范大学

学位级别：硕士

我国西南地区喀斯特面积约54万km2,是国际公认的生态脆弱区。岩溶强烈发育,地下河深埋,加上人为因素影响,水土流失和石漠化严重,是我国最严重的生态欠账区,也是国家的重点贫困区,成为全面建设小康社会之难点所在。围绕石漠化综合治理的... 详细信息

我国西南地区喀斯特面积约54万km2,是国际公认的生态脆弱区。岩溶强烈发育,地下河深埋,加上人为因素影响,水土流失和石漠化严重,是我国最严重的生态欠账区,也是国家的重点贫困区,成为全面建设小康社会之难点所在。围绕石漠化综合治理的国家战略需求和落实应对全球气候变化的国家目标,全球气候变化导致区域极端天气频发,已有的喀斯特石漠化林草物种筛选及种植技术必须做出调整,并建立新的技术体系以应对喀斯特地区越发凸显的极端低温和冬季寒流问题。基于植物耐寒抗逆生理生态学理论基础,我们于2014年11月2月通过控制实验法（人工气候箱）对喀斯特5种林草物种高羊茅（Festuca elata）、菊苣（Cichorium intybus）、刺梨（Rosa roxbunghii）、花椒（Zanthoxylum bungeanum）和构树（Broussonetia papyrifera）幼苗进行不同温度梯度（4℃、6℃和8℃）低温处理,处理时间为0h、24h、48h及72h,对比分析低温胁迫下各个物种生理指标变化特征（叶片含水量、脯氨酸含量、相对电导率、叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度及水分利用率）,筛选出耐寒抗逆性强的林草物种。并于2012年4月到2014年8月期间,通过野外监测法,每4个月一次对3个示范区（喀斯特高原山地石漠化综合治理示范区;喀斯特高原峡谷石漠化综合治理示范区）不同耐寒抗逆措施下的植被数量指标、群落多样性、土壤理化性质和小气候变化特点进行监测,并对不同处理方式下喀斯特高原盆地石漠化综合治理示范区的植被特征进行监测。对不同耐寒抗逆技术措施进行评价,根据物种生理生态特性建设耐寒抗逆型的群落优化配置模式,并进行试验示范和推广应用。为今后以贵州高原为中心的西南8个省（区、市）同类喀斯特石漠化地区大规模开展石漠化综合治理提供理论支撑、技术体系和示范样板。主要研究结论如下:（1）不同温度梯度（4℃、6℃和8℃）处理下,各林草物种幼苗叶片含水量与CK相比都呈降低趋势;8℃低温胁迫下,随着胁迫时间的延长,高羊茅和刺梨叶片含水量连续下降,菊苣先降后升;6℃和4℃低温胁迫下,随着胁迫时间的延长,高羊茅和刺梨叶片含水量依然表现为连续下降,菊苣无明显变化;整体上,高羊茅和刺梨低温胁迫24h、48h及72h后的叶片含水量与CK相比显著降低（p菊苣>高羊茅,耐寒性则反之。低温胁迫48h及72h后,构树幼苗的叶绿素含量与对照相比显著降低（p菊苣>刺梨;6℃和4℃低温胁迫下,高羊茅、菊苣和刺梨随着低温胁迫时间的延长幼苗净光合速率都呈显著降低趋势,且下降幅度:刺梨>菊苣>高羊茅;随着低温胁迫时间的延长,构树和花椒幼苗净光合速率也呈显著下降趋势,且下降幅度:构树>花椒,表明花椒在4-8℃温度范围内幼苗光合速率受影响较小,耐寒性表现较好。刺梨在各个胁迫时间段（0h、24h、48h、72h）幼苗叶片气孔导度与对照相比均显著降低（p菊苣>高羊茅,说明高羊茅和菊苣相对于刺梨耐寒性表现更好。低温处理下（4℃、6℃、8℃）构树和花椒幼苗叶片蒸腾速率与对照相比也呈显著下降趋势,且随着低温胁迫时间的延长,下降幅度表现为:构树>花椒,说明花椒幼苗叶片的蒸腾速率受低温胁迫影响更大。（3）8℃低温胁迫下,随着胁迫时间的延长,高羊茅、菊苣和刺梨幼苗叶片水分利用率均出现了先降低后升高的变化趋势,变化规律不明显;6℃和4℃低温胁迫下,随着胁迫时间的延长,高羊茅和菊苣叶片水分利用率仍然表现为先降低后升高的变化特点,而刺梨幼苗叶片水分利用率则呈连续下降趋势,到72h时接近于0。说明高羊茅和菊苣相对于刺梨耐寒性较好。不同低温处理下（

关键词：石漠化治理低温胁迫耐寒抗逆植物生理指标技术集成野外监测

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植物抗寒生理机理及人工调控研究进展

广东农业科学 2014年第9期41卷 215-219页

作者：崔高仰盛茂银贵州师范大学中国南方喀斯特研究院贵州贵阳550001

温度是限制植物生长发育过程和地域分布界限的重要非生物胁迫因子之一,每年因低温冻害造成的农作物产量损失巨大,因此,研究植物尤其是农作物和经济作物的抗冻机理和抗冻人工调控具有现实意义。总结了近年来植物抗寒生理机理的研究成果,... 详细信息

温度是限制植物生长发育过程和地域分布界限的重要非生物胁迫因子之一,每年因低温冻害造成的农作物产量损失巨大,因此,研究植物尤其是农作物和经济作物的抗冻机理和抗冻人工调控具有现实意义。总结了近年来植物抗寒生理机理的研究成果,阐述了植物应对冷胁迫的生理适应机制及人工调控措施,介绍了主要抗寒基因及其人工调控植物抗寒的应用研究,为植物的抗寒防灾提供理论依据。

关键词：抗寒性抗寒训练生理机制抗寒基因基因录入

贵州喀斯特石漠化地区植物多样性与土壤理化性质

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生态学报 2015年第2期35卷 434-448页

作者：盛茂银熊康宁崔高仰刘洋贵州师范大学中国南方喀斯特研究院贵阳550001 贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵阳550001

以贵州典型喀斯特石漠化生态系统环境为研究对象,运用野外取样调查和实验室检测分析方法,研究不同等级石漠化环境植物多样性和土壤理化性质特征及其相关性;运用空间替代时间方法,探讨石漠化演替过程中植物多样性和土壤理化性质的响应,... 详细信息

以贵州典型喀斯特石漠化生态系统环境为研究对象,运用野外取样调查和实验室检测分析方法,研究不同等级石漠化环境植物多样性和土壤理化性质特征及其相关性;运用空间替代时间方法,探讨石漠化演替过程中植物多样性和土壤理化性质的响应,旨在为贵州乃至整个中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建提供理论支撑。结果表明:1)石漠化环境植物群路组成简单,物种丰富度也很低,且随着石漠化程度增加,植被物种组成呈递减趋势;不同等级石漠化环境植物多样性具有显著差异,均匀度指数变化与石漠化等级演替明显耦合,显示了随石漠化程度增加而减小的变化趋势。2)不同等级石漠化环境土壤理化性质存在显著差异,随着石漠化程度增加,土壤理化性质显示了先退化后改善的响应过程。土壤有机质、氮素、毛管持水量、容重和孔隙度与植物多样性具有明显的相关性,在改善土壤理化性质和促进植物多样性恢复方面起着关键作用。3)主成分分析表明,土壤有机质、氮素、钾素、持水状况、孔隙度和植物多样性均匀度指数等是基于土壤理化性质和植物多样性评价石漠化程度的关键指标。基于上述结果,进一步阐述了石漠化演替过程中植物多样性和土壤理化性质的变化规律和响应机制。研究结果对我国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有一定的理论意义和实践指导价值。

关键词：喀斯特石漠化植物多样性土壤理化性质演变规律

喀斯特高原峡谷石漠化治理过程中土壤理化性质的变化

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生态学杂志 2017年第5期36卷 1188-1197页

作者：崔高仰容丽李晓东檀迪中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049 贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550001 天津大学表层地球系统科学研究院天津300072

采用时序研究法,对2006—2013年喀斯特高原峡谷石漠化治理过程中5种石漠化阶段的土壤理化性质进行动态监测,研究土壤理化性质的时空演变规律,为石漠化的进一步治理提供科学依据。结果表明:随着治理时间增加,土壤理化性质整体上得到改善... 详细信息

采用时序研究法,对2006—2013年喀斯特高原峡谷石漠化治理过程中5种石漠化阶段的土壤理化性质进行动态监测,研究土壤理化性质的时空演变规律,为石漠化的进一步治理提供科学依据。结果表明:随着治理时间增加,土壤理化性质整体上得到改善,主要体现在土壤毛管孔隙度、总孔隙度、田间-毛管持水量、渗透速率、pH值、全K、速效K及全P含量增加;随着时间增加,土壤理化性质表现出前期(2006—2010年)平稳、波动甚至恶化,后期(2010—2013年)大幅改善的非线性变化特点,说明一方面土壤质量对植物群落结构优化和小气候改善的响应存在滞后效应,另一方面也受到2009—2010年西南大旱的影响;空间尺度上,无石漠化环境土壤理化性质表现最好,其余4种石漠化阶段之间的理化性质多年均值差异不明显,说明经过长期治理,不同石漠化阶段之间的土壤理化性质差异缩小,同时"空间指示时间"手段在此并不适用;潜在-轻度石漠化环境部分土壤理化指标表现不佳,应成为今后石漠化防治的工作重点。

关键词：石漠化土壤理化性质时空演变滞后效应干旱

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大气颗粒物稳定同位素组成的研究进展

生态学杂志 2016年第4期35卷 1063-1071页

作者：李亲凯杨周黄俊崔高仰李晓东中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

大气颗粒物成分复杂,容易对环境和人体健康产生较大影响,是雾霾的主要来源。如何对大气颗粒物及其成分的来源、形成和迁移转化过程进行表征一直是大气环境科学研究中的重要课题。近年来,稳定同位素技术被广泛应用到环境污染物的来源示... 详细信息

大气颗粒物成分复杂,容易对环境和人体健康产生较大影响,是雾霾的主要来源。如何对大气颗粒物及其成分的来源、形成和迁移转化过程进行表征一直是大气环境科学研究中的重要课题。近年来,稳定同位素技术被广泛应用到环境污染物的来源示踪研究中。本文综述了大气颗粒物的研究进展,重点围绕大气颗粒物中的轻稳定同位素组成(主要包括碳、氮、硫和氧的稳定同位素),结合大气颗粒物的时空变化特征及特定的同位素数学模型,对大气颗粒物中物质的来源、形成过程和贡献等研究进行分析总结,并对稳定同位素技术在未来大气颗粒物研究中的应用发展趋势进行探讨。

关键词：大气颗粒物雾霾硫同位素氮同位素氧同位素源解析

土地利用变化对贵州印江喀斯特小流域水体DIC含量及δ^(13)C_(DIC)的影响

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地球与环境 2017年第1期45卷 84-90页

作者：黄俊李晓东杨周李亲凯崔高仰中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049 天津大学表层地球系统科学研究院天津300072 铜仁学院旅游与地理系贵州铜仁554300

以印江流域水体为研究对象,分别于2014年夏季和冬季采集印江河主干与支流表层水样品,测定并分析其基本物理化学参数、主量离子浓度和溶解性无机碳(DIC)含量及其碳同位素组成(δ^(13)C_(DIC)),结合流域内不同的气候条件和土地利用强度与... 详细信息

以印江流域水体为研究对象,分别于2014年夏季和冬季采集印江河主干与支流表层水样品,测定并分析其基本物理化学参数、主量离子浓度和溶解性无机碳(DIC)含量及其碳同位素组成(δ^(13)C_(DIC)),结合流域内不同的气候条件和土地利用强度与方式等生态环境条件,对表层水体中DIC的来源及其时空变化特征进行探讨。结果表明:印江河流域表层水p H值呈中性到碱性,水化学组成主要受碳酸盐岩风化的控制,阳离子主要以Ca^(2+)、Mg^(2+)为主,阴离子主要以HCO-3为主,而且主量离子在冬夏季表现出较为显著的差异。印江河流域干、支流水体DIC和主量离子含量向下游总体呈现递增趋势,并随季节呈现夏低冬高的变化趋势,可能与研究区水体上游土地利用强度低而下游存在大量的农耕用地以及当地冬夏季降雨量差异有关。相比之下,印江河流域干流水体δ^(13)C_(DIC)均值为-10.39‰、支流水体δ^(13)C_(DIC)均值为-8.29‰,差异相对显著,反映了作为源头支流水体主要受碳酸盐岩风化影响,支流汇入干流水体过程周边土地利用强度增大、方式多样,影响较为明显。而且该流域干、支流水体δ^(13)C_(DIC)的季节性差异显著,支流水体DIC主要由于水-岩交换在冬季更加富集13C,而干流水体DIC则主要由于生物量效应在夏季相对富集13C,极有可能与当地土地利用强度和方式的季节性变化有关。

关键词：土地利用喀斯特小流域 DIC δ13CDIC

喀斯特地区石漠化治理进程中土壤水分变化及小气候效应

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贵州师范大学学报（自然科学版） 2014年第5期32卷 19-27页

作者：崔高仰容丽刘洋贵州师范大学中国南方喀斯特研究院贵州贵阳550001 贵州师范大学地理与环境科学学院贵州贵阳550001

对乌江上游毕节撒拉溪喀斯特高原山地潜在一轻度石漠化治理示范区15个样地2012～2013年的小气候特征进行监测。运用空间代替时间方法分析石漠化恢复过程中环境因子的变化，结果表明：不同等级石漠化各小气候因子及土壤水热状况均有不同... 详细信息

对乌江上游毕节撒拉溪喀斯特高原山地潜在一轻度石漠化治理示范区15个样地2012～2013年的小气候特征进行监测。运用空间代替时间方法分析石漠化恢复过程中环境因子的变化，结果表明：不同等级石漠化各小气候因子及土壤水热状况均有不同程度差异，小气候质量随石漠化程度下降、生态修复而提高：同一时间，大气相对湿度及土壤含水量升高且日变化、季节变化趋缓；光照强度、地面温度、表层土壤温度降低且日变化、季节变化趋缓；土壤物理性质改善；强度石漠化样地日平均光照强度为无石漠化的4．46倍，雨季气温高1．03~C，相对湿度低9．9％，表层土壤温度高1．72℃，表层含水量低37％。光照强度与地面温度、土壤温度之间正相关，三者与相对湿度负相关；年际尺度上，同期光照强度、地面温度、0～20cm土温降低，相对湿度增加，小气候效应开始凸显，生境朝着良性有序方向发展。

关键词：喀斯特石漠化小气候综合治理

喀斯特地区不同程度石漠化综合治理的小气候效应

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广东农业科学 2015年第1期42卷 143-149页

作者：崔高仰熊康宁贵州师范大学中国南方喀斯特研究院贵州贵阳550001 贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵州贵阳550001

对贵州省北盘江中游花江峡谷段喀斯特高原峡谷中-强度石漠化治理示范区15个样地2012年的小气候特征进行监测,运用空间代替时间方法分析石漠化恢复过程中环境因子的变化。结果表明:不同等级石漠化各小气候因子及土壤水热状况均有不同程... 详细信息

对贵州省北盘江中游花江峡谷段喀斯特高原峡谷中-强度石漠化治理示范区15个样地2012年的小气候特征进行监测,运用空间代替时间方法分析石漠化恢复过程中环境因子的变化。结果表明:不同等级石漠化各小气候因子及土壤水热状况均有不同程度差异,小气候质量最好的是无石漠化环境;随着石漠化程度加深,多数环境因子质量并非直线下降,而是出现一个先退化后改善的过程;潜在、轻度石漠化受人为干扰最多,小气候质量不高且不同季节表现紊乱;部分强、中度石漠化环境因多年的石漠化综合治理及较少的人为干扰,小气候效应开始凸显,整体生境朝着良性有序方向发展。

关键词：喀斯特花江石漠化小气候效应

高原深水型湖库水体重金属及营养盐耦合关系探究——以乌江构皮滩水库为例

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地球与环境 2019年第6期47卷 777-785页

作者：吕红杨梦迪崔高仰王亦尧丁士元李晓东天津大学表层地球系统科学研究院天津市环渤海地球关键带科学与可持续发展重点实验室

水体富营养化及重金属污染都是严峻的水污染问题,二者可能存在一定的拮抗作用,但关于重金属与营养盐间耦合机理研究相对较少。本文选取乌江高磷背景的构皮滩水库为研究对象,分析2018年1、4、7、10月的支流表层水、库区分层水和下泄水的... 详细信息

水体富营养化及重金属污染都是严峻的水污染问题,二者可能存在一定的拮抗作用,但关于重金属与营养盐间耦合机理研究相对较少。本文选取乌江高磷背景的构皮滩水库为研究对象,分析2018年1、4、7、10月的支流表层水、库区分层水和下泄水的营养盐、溶解态重金属及相关水化学参数。通过不同组分间的Pearson相关分析及重金属聚类分析,发现As、Ni、Co与Mn可能主要来自于矿山废水,而Zn、Pb、Cd、Cr主要与生活、农业废水排放有关。Fe、DSi可作为指示重金属与营养盐耦D合Si机/T制DN的、代As表/F元e、素Zn,/FAe s用分于析表,表征明外该源地及区氧重化金还属原及条营件养的盐贡间献的,耦DSi合可关指系示主生要物受作径流用、(硫包酸括盐吸还收、原分作解用等及)颗的粒参态与污程染度物。吸结附合/解吸等综合作用的影响。该研究为重金属及营养盐耦合机制探究提供一定的理论依据,同时对喀斯特深水型湖库复合污染治理具有重要指导意义。

关键词：深水型湖库营养盐重金属耦合颗粒态