检索结果-南通市图书馆

作者：王治福贵州师范大学

学位级别：硕士

国家林业局、国家发改委联合印发《“十四五”林业草原保护发展规划纲要》明确提出“科学推进荒漠化石漠化综合治理,加强退化林修复、森林质量精准提升”。火龙果(Hylocereus undatus)是喀斯特石漠化地区生态治理的物种选择之一,为退化... 详细信息

国家林业局、国家发改委联合印发《“十四五”林业草原保护发展规划纲要》明确提出“科学推进荒漠化石漠化综合治理,加强退化林修复、森林质量精准提升”。火龙果(Hylocereus undatus)是喀斯特石漠化地区生态治理的物种选择之一,为退化生态系统的恢复和区域经济发挥显著作用,近年来火龙果出现枝叶发黄、长势衰败为标志的退化现象,亟需开展火龙果退化机理与提质增效研究,对促进石漠化治理与生态产业发展、推动石漠化地区乡村振兴具有重要意义。根据自然地理学、生态学等植物功能性状、生态化学计量等理论,针对喀斯特石漠化地区火龙果退化特征、退化驱动因素、养分循环与限制、品质影响机理、提质增效等科学问题与科技需求,在代表中国南方喀斯特生态环境总体结构的贵州高原山区选择关岭-贞丰花江为研究区,2019～2022年,通过数据收集与分析,运用单因素方差分析、主成分分析、多元线性回归分析、Pearson相关分析、冗余分析、变差分解分析等方法,围绕喀斯特石漠化地区火龙果退化机理与提质增效的基础研究、关键技术研发、应用示范全链条设计、一体化部署、分模块推进的系统研究。重点阐明火龙果退化特征,揭示火龙果退化的内在机理,提出火龙果提质增效技术并进行应用示范和验证,为石漠化生态治理与生态产业可持续经营提供科技参考。(1)明确了中国南方喀斯特高原峡谷石漠化地区火龙果退化特征,揭示了不同退化火龙果植物功能性状、土壤性状和果实品质的响应规律。得出不同退化程度火龙果林生态适应策略的基本特征,树木生长呈现退化趋势:结果表明,枝功能性状(ATL、ACW、ATL、ATD、ATT)和根功能性状(RMC、RNC、RKC)总体上随退化的加剧呈下降,表明植株对水分和养分的吸收能力下降,呈现生长退化趋势;分析表明,火龙果枝与根功能性状在不同退化程度阶段之间有较明显的分化,枝与根功能性状之间表现权衡策略,性状群整体随退化阶段在主成分轴上沿着轴1正方向移动。土壤SMC总体上随退化加剧呈先增后减,而土壤BD和EC呈增加,TCP呈降低趋势,说明土壤水分亏缺、土壤结构变差,可能会导致火龙果林生长退化;土壤SOC、TN、TK、AN和AP在各退化梯度间表现出差异,说明C、N、P、K元素是影响火龙果退化的养分元素之一,且有效态养分对火龙果生长具有重要影响;表征土壤C、P循环酶总体上随退化梯度均降低,N循环酶总体上表现增加,且各土壤酶呈表聚特征。酶化学计量C:N随退化加剧显著降低,而酶C:P、酶N:P和矢量长度呈增加趋势,矢量角度则呈降低趋势,表明土壤微生物资源分配策略发生变化。不同退化酶化学计量均高于全球平均水平,且矢量角度均小于45°,说明火龙果土壤微生物受N限制,且随退化加剧N限制逐渐明显。AP和TN含量是影响土壤酶和生态酶化学计量变异的主要驱动因素,解释变量分别为47.5%、24.3%。不同退化FDW呈降低;与ND相比,LD、MD和SD阶段可溶性固形物、含水率、可溶性蛋白、原花青素等营养成分含量总体上均呈下降趋势,且果实品质综合评价也呈下降趋势,表明火龙果林退化显著降低了产量与品质特征。揭示了火龙果各退化阶段的生长响应与适应特征,有利于深入了解火龙果生长退化及其对环境的适应机制。(2)阐明了中国南方喀斯特高原峡谷石漠化地区火龙果退化机理,剖析了植株、土壤与果实品质之间的关系,得出火龙果生长退化、土壤退化和果实品质退化的主控因子:研究表明,不同退化阶段根C:N、P:K差异不显著;C:P、C:K、N:P和N:K变化趋势相同,随退化加剧表现出先上升后下降趋势(N:K差异不显著),表明生长退化引起了火龙果植物体内养分元素比例的失调;总体上各退化梯度N:P低于14(LD除外),表明火龙果生长受N素的限制。RDA和VPA分析显示,CWHC和N:K交互作用对枝结构性状解释变量为20.1%;而SMC、CWHC、NCP、TK、AK和NAG、ACP的交互作用对根功能性状解释变量为29.5%。表明土壤物理性质(SMC、CWHC、NCP)、土壤化学性质(TK、AK、N:K)和土壤胞外酶(NAG、ACP)的交互作用是火龙果生长退化的主控因子。土壤质量总体随退化加剧先降低后上升,表明火龙果林发生退化引起土壤质量下降,后期因土壤有机残体难以分解、转化而大量积累而得到提升;土壤障碍因子分析显示水分、容重和氮、磷、钾养分含量是影响土壤质量的主要因素,土壤质地急需改善。分析表明植株性状对果实品质形成具有促进作用,而土壤性状与果实品质间也存在较强的促进或抑制作用。RDA和VPA分析表明,ATL对果实品质的解释变量为16.36%,说明ATL是果实品质变化的主要植株性状因子;而CWHC与TK、N:K之间的交互作用是影响果实品质变化的主要土壤因子(解释变量为14.2%)。土壤性状和植株性状的交互作用对果实品质的解释变量为40.9%,表明土壤

关键词：生长退化土壤质量生态化学计量火龙果提质增效喀斯特石漠化

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喀斯特石漠化地表遥感信息自动提取研究

喀斯特石漠化地表遥感信息自动提取研究

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作者：闫利会贵州师范大学

学位级别：硕士

贵州土地石漠化的分布特征及其成因和石漠化地区的生态环境综合治理模式的研究已经基本成熟,但是对于怎样用遥感影像在测定不同背景、不同等级石漠化光谱反射特征的基础上自动提取石漠化信息和进行定量分析目前还没有相关研究。论文的... 详细信息

贵州土地石漠化的分布特征及其成因和石漠化地区的生态环境综合治理模式的研究已经基本成熟,但是对于怎样用遥感影像在测定不同背景、不同等级石漠化光谱反射特征的基础上自动提取石漠化信息和进行定量分析目前还没有相关研究。论文的研究目的在于探索一种利用遥感影像自动化、高效率、高精度地提取石漠化复杂背景下的地物信息,揭示不同等级的石漠化光谱反射差异性的方法,从而更好地利用遥感技术获取石漠化信息,为石漠化的治理提供理论依据。论文的主要研究内容如下:(1)不同等级石漠化及其背景地物的光谱特征研究;(2)基于人工神经网络分类方法的石漠化遥感地表信息自动提取模型的设计;(3)对提取的石漠化信息进行定量的精度评价。论文提出了一种基于神经网络分类方法的石漠化遥感自动分类方法。选取贵州省毕节鸭池示范区石桥流域为研究区,采用典型的后向人工神经网络分类方法进行分类,并开展野外遥感调查,以提高和验证分类精度。研究结果表明:该方法分类时避免了其他多余信息的干扰和影响,从而可以提高分类精度。

关键词：喀斯特石漠化神经网络混合光谱模型光谱特征

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喀斯特石漠化治理中林灌草群落配置机理与优化调控技术

喀斯特石漠化治理中林灌草群落配置机理与优化调控技术

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作者：程雯贵州师范大学

学位级别：硕士

喀斯特石漠化是中国南方喀斯特地区典型的生态系统退化现象,由此引发系列生态环境问题,制约了区域社会经济可持续发展。虽然人工建植了大量经济林及各类防护林,但是由于结构缺陷、缺失及后续经营的方式不当,导致稳定性较弱,生态系统服... 详细信息

喀斯特石漠化是中国南方喀斯特地区典型的生态系统退化现象,由此引发系列生态环境问题,制约了区域社会经济可持续发展。虽然人工建植了大量经济林及各类防护林,但是由于结构缺陷、缺失及后续经营的方式不当,导致稳定性较弱,生态系统服务功能较低。构建林灌草群落是缓解喀斯特石漠地区人地矛盾、增加生物多样性、提高生态与经济效益的有效途径,其中群落配置是植被建植的关键技术。基于结构决定功能、生态位、耦合效应及可持续发展等理论,以关岭-贞丰花江中度-强度石漠化治理示范区(花江示范区)与毕节撒拉溪潜在-轻度石漠化防治示范区(撒拉溪示范区)为研究区,于2016年018年进行优势种、叶片、枯落物、枝条、土壤相关指标的实验分析,阐明了不同林灌草群落的配置机理,揭示了林灌草结构-功能关系协同机制,研发了不同等级石漠化地区林灌草群落优化配置技术,并在两个示范区内进行石漠化治理林灌草群落优化调控技术的应用验证。(1)植物群落学调查结果显示,植被在自然演替过程中,演替前期或中期,群落物种多样性最高,演替越顶级,乔灌层的物种多样性越高,草本层的优势度越低;自然林的乔灌草群落层次结构完整时,乔木层的物种越丰富,对灌草层生物多样性的改善效果越明显。撒拉溪示范区内经济林优势种有刺梨(Rosa roxburghii)、核桃(Juglans regia);次生林优势种有银白杨(Populus alba)、光皮桦(Betula luminifera)、华山松(Pinus armandii)、白栎(Quercus fabri)、川榛(Corylus heterophylla)、皱叶荚蒾(Pyracantha fortuneana)、茅栗(Castanea seguinii)、西南栒子(Cotoneaster franchetii)、杜鹃(Rhododendron simsii)。花江示范区内经济林优势种有花椒(Zanthoxylum planispinum)、枇杷(Eriobotrya japonica)、柚木(Tectona grandis);次生林优势种有翅荚香槐(Cladrastis platycarpa)、红背山麻杆(Alchornea trewioides)、川钓樟(Lindera pulcherrima)、桉树(Eucalyptus robusta)、白刺花(Sophora davidii)、密蒙花(Buddleja officinalis)、珍珠荚蒾(Viburnum foetidum)。优势种生理生态适应性状分析结果表明,植被修复中可选取比叶面积较小、叶组织密度较高、叶干物质含量较大等性状特征的树种,以更好地适应石漠化地区干旱、少土的生境。优势种适应性评价结果表明,撒拉溪示范区适应能力较强的物种包括银白杨、光皮桦、西南栒子、华山松等;花江示范区适应能力较强的物种包括翅荚香槐、白刺花、核桃、枇杷等。(2)基于优势种的涵养水源、改良土壤、固碳释氧功能构建指标体系,划分植物功能群。撒拉溪示范区优势种划分为低涵养水源-低改良土壤-低固碳释氧、低涵养水源-中改良土壤-低固碳释氧、中涵养水源-中改良土壤-中固碳释氧、中涵养水源-中改良土壤-高固碳释氧、高涵养水源-高改良土壤-低固碳释氧、高涵养水源-低改良土壤-高固碳释氧、高涵养水源-高改良土壤-高固碳释氧7类植物功能群;花江示范区内优势种划分为低涵养水源-低改良土壤-高固碳释氧、低涵养水源-中改良土壤-中固碳释氧、低涵养水源-高改良土壤-低固碳释氧、中涵养水源-低改良土壤-中固碳释氧、高涵养水源-低改良土壤-低固碳释氧、高涵养水源-低改良土壤-中固碳释氧6类植物功能群。(3)结合树种的生长性状、适应策略、生态位,以及功能群类型,提出不同等级石漠化的林灌草群落优化调控策略。潜在-轻度石漠化治理中的林灌草群落配置技术有光皮桦-川榛、光皮桦-西南栒子、核桃-刺梨-白车轴草;轻度-中度石漠化治理中的林灌草群落配置技术有银白杨-杜鹃、银白杨-西南栒子、柚木-红背山麻杆;中度-强度石漠化治理中的林灌草群落配置技术有华山松-川榛、银白杨-川榛、银白杨-茅栗、枇杷-花椒-花生;强度-极强度石漠化治理中的林灌草群落配置技术有华山松-白栎、翅荚香槐-珍珠荚蒾、川钓樟-密蒙花、桉树-白刺花。(4)运用现有的封山育林、容器育苗、伐桩造林等成熟技术,2016年8月开始分别在撒拉溪示范区和花江示范区进行不同石漠化等级的林灌草群落优化调控技术的示范,经济林示范规模17 hm,次生林示范规模30 hm。2018年10月对示范点的再次调查,经济林生态经济效益均有所提高,且得到当地百姓的广泛认可和积极响应;次生林示范点与其周边群落相比,演替较顶级的林下草被层缺失的问题均得到不同程度的改善,乡土灌木树种所在群落的生态功能得到提升。

关键词：喀斯特石漠化适应性状植物功能群优化配置花江撒拉溪

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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

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...

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作者：吴静贵州师范大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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著差异且分别为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,且呈极显著正相关(P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著负相关关系(P0.05)。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著正相关关系(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著负相关关系(P<0.05);花椒根际土壤C含量、C:N与细根拓扑指数qa、qb、TI呈显著正相关关系(P<0.05),根际土壤C含量与细根总分支率呈显著正相关关系(P<0.05),根际土壤C、N、C:P与细根横截面积呈显著正相关关系(P<0.05),根际土壤C:P与细根总分支率呈显著负相关关系(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著负相关关系(P<0.01),根际土壤P含量与细根总分支率之间存在显著负相关关系(P<0.05),根际土壤C:P与细根总根长之间存在显著正相关关系(P<0.05)。可见,根际

关键词：喀斯特石漠化细根构型根际土壤生态化学计量学

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喀斯特石漠化生境质量与林灌草多样性修复研究

喀斯特石漠化生境质量与林灌草多样性修复研究

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作者：许敏贵州师范大学

学位级别：硕士

喀斯特石漠化地区林灌草多样性修复是恢复群落植被以及提高群落稳定性的有效方式,对探究石漠化地区林灌草功能性状与生境的响应机理,揭示不同生境下物种共存机制,提出不同生境下林灌草多样性修复技术以及加快喀斯特石漠化群落恢复进程... 详细信息

喀斯特石漠化地区林灌草多样性修复是恢复群落植被以及提高群落稳定性的有效方式,对探究石漠化地区林灌草功能性状与生境的响应机理,揭示不同生境下物种共存机制,提出不同生境下林灌草多样性修复技术以及加快喀斯特石漠化群落恢复进程具有重要意义。研究根据植物生理生态、土壤养分等基本原理,结合物种共存理论、群落演替理论等相关理论作为依据,选择具有典型代表性的喀斯特高原峡谷中度-强度石漠化综合治理示范区、喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化综合防治示范区作为研究区,通过植被群落学调查、土壤实验、植物功能性状监测以及生境调查等手段,揭示了土壤与植物功能性状之间关系以及不同群落物种共存现状,针对不同生境提出林灌草多样性修复技术。结论如下:(1)喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化地区,植物叶片功能性状与土壤碱解氮、速效钾和全钾含量具有显著相关性,喀斯特高原峡谷中度-强度石漠化地区,植物功能性状与土壤全磷、速效磷以及速效钾含量具有显著相关性。(2)两个示范区不同群落类型之间土壤性质具有显著性差异(p石漠化地区不同群落植物生活型的变化发现,随着植被恢复程度的提高,乔木层的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数呈不同程度增加的趋势。灌草丛群落在自然恢复的过程中,群落内物种组成各不相同,草本植物所占优势较大。植被恢复初期,生境条件恶劣、稳定性差,加剧了灌木与草本之间对空间资源的争夺,导致物种更替频繁。乔灌草群落结构分化逐渐显著,大径级植株所占比例上升,由于乔木的竞争排斥,灌草植株所占比例有所下降。并且零模型结果表明,喀斯特高原山地区与高原峡谷区不同群落物种主要均表现为竞争性共存格局。(3)喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化地区,乔灌草群落生境质量较好,灌草群落生境质量较差。喀斯特高原峡谷中度-强度石漠化地区,群落生境质量状况总体劣于高原山地区。对于生境质量差的群落类型,实行固土保水的措施改善生境状况利于植被的修复,生境质量较好的群落类型,通过调整群落结构以及人工抚育的手段来实现群落物种多样性的修复。(4)喀斯石漠化林灌草植物多样性修复在高原山地区与高原峡谷区进行技术应用验证。在喀斯特高原山地区主要采取营造混交林的方式进行群落植物多样性修复示范,示范面积达10 hm且该方法同样适用于其他喀斯特高原山地区域;在喀斯特高原峡谷区主要采取封山育林的方式来进行示范,示范面积为20 hm,可以在喀斯特峡谷地形区域进行验证。

关键词：喀斯特石漠化生境功能性状多样性修复

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喀斯特石漠化地区林粮草营养优化配置与林下健康养鸡技术

喀斯特石漠化地区林粮草营养优化配置与林下健康养鸡技术

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作者：谭桂华贵州师范大学

学位级别：硕士

喀斯特石漠化地区,因土壤薄,山地多耕地少,基岩裸露率高,生态环境脆弱,进而导致经济落后,人地矛盾突出,是较典型的生态贫困区。而“岩溶地区石漠化综合治理工程“十三五”建设规划”指出石漠化治理需与脱贫相结合的方式进行综合治理,而... 详细信息

喀斯特石漠化地区,因土壤薄,山地多耕地少,基岩裸露率高,生态环境脆弱,进而导致经济落后,人地矛盾突出,是较典型的生态贫困区。而“岩溶地区石漠化综合治理工程“十三五”建设规划”指出石漠化治理需与脱贫相结合的方式进行综合治理,而喀斯特地区发展生态畜牧业是治理石漠化的有效方式,利用石漠化治理工程或现有资源,在恢复生态的前提下从林粮草的营养优化配置的角度开发饲料用于发展林下养鸡,探究不同石漠化地区饲用植物的开发价值与林粮草营养搭配技术及石漠化地区林下健康养殖技术体系,以期为石漠化地区林下产业的发展提供技术支持。结合生态修复理论、生态学、植物学营养学及可持续发展理论依据,确定林粮草与林下健康养殖的研究目标与研究内容,在2017年分2次在两个示范区共采集了2种植物样,8个鸡肉样品,并对2植物样的7个指标和8个肉样中的3个指标实验分析,并在在2015年—2016年本底调查的基础之上选择贵州花江喀斯特高原峡谷中度-强度石漠化综合治理示范区和贵州毕节撒拉溪喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化综合防治示范区选取具有代表性的玉米(Zea mays L.)、构树(Broussonetia papyrifera L.)、桑树(Morus alba L.)、白三叶草(Trifoliumrepens L.)4种材料,根据家禽营养的需求,利用试差法分析不同材料的添加比例,结合搭配饲料在林下养鸡中的饲喂试验分析,探讨石漠化地区最具开发潜力的饲用植物,并将其应用到林下养殖之中,与林下养鸡产业相结合,形成一套由饲料生产到消费的产业链。1.在石漠化地区利用当地优质的饲用植物,并对所选取植物基本营养成分进行检测,根据不同阶段家禽营养需求,利用试差法配置出饲喂饲料配方,通过饲喂试验与肉质检测分析后发现,添加10%的饲用构树试验组在日增重、脂肪、蛋白质指标上均高于非添加的对照组21.50%,82.81%、13.93%。添加10%的桑数构树试验组在日增重、脂肪、蛋白质指标上均高于非添加的对照组9.53%,6.12%,38.15%。而在风味氨基酸上桑树添加组表现略好于构树组,通过对指标的综合分析构树添加组整体上优于桑树组与对照组,饲喂试验搭配玉米、豆粕、植物叶粉比例分别为7.5:1.5:1,对林下生态养鸡的发展起到一定的促进作用,能较好地实现生态保护与经济发展的平衡。2.根据石漠化地区的饲用植物饲喂分析,构树组与对照组料肉比分别为1.94:1,2.44:1;而桑树组与对照组料肉比分别为2.52:1,2.89:1,构树添加组更具经济效益。同时灌木型构树在环境适应性,营养含量,生态效益及政策导向等方面有优势,是石漠化地区发展饲用型植物的最佳选择。但需提高居民对构树饲用价值的认知,规划好饲料林与生态林,饲料设备补贴的工作,鼓励其利用饲用植物发展养殖,培育典型饲用植物养殖大户,起到以点带面的效果。3.根据石漠化地区林粮草营养优化配置与林下健康养鸡技术研究:石漠化地区开展的林粮草营养优化配置与林下养鸡中的试验,得到林下补饲搭配技术、林下放养技术。并针对潜在轻度与中强度石漠化区不同的自然地理条件,得到石漠化地区构树栽植技术,洼地养殖配套技术,将所有技术进行集成,形成石漠化地区林粮草营养搭配与林下健康养鸡技术。4.林粮草营养优化配置效益显著。通过在毕节和花江两个示范区林粮草营养优化配置的经济效益监测发现,构树,白三叶的配置在水土保持方有较好的效果,在利用构树与桑树叶添加的日粮饲喂分析发现,养殖成本降低,平均1吨饲料能减少315元的成本,同时在发展林下生态产业的过程中,带动相关产业的发展,在促进社会经济的发展。

关键词：喀斯特石漠化林粮草营养优化配置健康养鸡技术

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喀斯特石漠化地区凋落物输入对土壤有机碳积累和稳定的调控机理

喀斯特石漠化地区凋落物输入对土壤有机碳积累和稳定的调控机理

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作者：王俊贤贵州师范大学

学位级别：硕士

植被恢复诱导的土壤有机碳（SOC）积累是平衡大气CO2浓度和调节气候变化的主要策略之一,在陆地生态系统碳循环和可持续土地利用管理策略中发挥着重要作用。然而,有关喀斯特地区植被恢复对土壤碳库的影响及植物新碳输入对SOC矿化和固持... 详细信息

植被恢复诱导的土壤有机碳（SOC）积累是平衡大气CO2浓度和调节气候变化的主要策略之一,在陆地生态系统碳循环和可持续土地利用管理策略中发挥着重要作用。然而,有关喀斯特地区植被恢复对土壤碳库的影响及植物新碳输入对SOC矿化和固持的调控机理尚不清楚。基于团聚体尺度,深入探究植被恢复土壤碳库的周转过程以及凋落物输入SOC的积累、矿化特征和稳定机理,关乎喀斯特地区石漠化治理土壤生态功能恢复和生态系统服务提升的关键,对于揭示土壤碳循环机制、寻求增加土壤碳储量方法具有重要意义。本研究选择贵州典型喀斯特高原峡谷石漠化综合治理示范区—花江示范区为研究区,以耕地（对照,CL）和典型植被恢复样地[人工花椒林地（AF）和天然次生林地（NF）]的表层土壤为研究对象,分析植被恢复对团聚体结构和SOC积累的影响,并探究团聚体内部的碳流路径。在此基础上,聚焦野外原位C3/C4土柱置换模拟地表凋落叶输入调控试验,结合团聚体大小分离、有机碳颗粒分组、室内矿化培养及核磁共振波谱分析等科学研究手段,分析不同植被凋落叶输入驱动土壤团聚体周转,进而影响的SOC积累和矿化特征以及稳定的调控机理。旨在为指导喀斯特石漠化地区植被恢复重建和土壤经营管理提供科学参考。主要研究结果如下:（1）植被恢复使较小粒径团聚体向粗大团聚体转变,增加了团聚体新碳输入,植被恢复促进SOC的积累主要归功于粗大团聚体数量及各粒径团聚体有机碳含量的增加。植被恢复显著增加了0-20 cm土层中粗大团聚体（>2 mm,LMA）含量,同时降低了细大团聚体（0.25-2 mm,SMA）、微团聚体（0.053-0.25 mm,MI）和粉黏粒团聚体（0.05）。（2）植被恢复显著降低了土壤和团聚体有机碳中的δ13C值,且随着土层深度增加δ13C值增大。稳定同位素分馏结果表明,在CL和AF中,SOC主要是从大团聚体流向微团聚体,与团聚体层次理论中有机质的稳定机制相对应。但由于新输入的有机碳优先向MI积累而后再胶结组成大团聚体,NF表层（0-10 cm）土壤中SOC由微团聚体流向大团聚体。不同土地利用类型的人为干扰频率、植物残体及分泌物等生物量输入水平差异导致团聚体周转（形成和破碎）过程发生变化。（3）植被凋落叶输入显著改善了团聚体结构,提高了团聚体稳定性,凋落叶输入促进SOC的积累主要归功于LMA数量和团聚体有机碳含量的增加。植被凋落叶输入显著增加了LMA数量、MWD和MGD值,凋落叶输入6个月和12个月,任豆凋落叶双倍输入和单倍输入增幅最大,较对照分别提高了101.99%、29.31%、26.35%和79.03%、25.40%、31.43%。且团聚体稳定性的提升主要是由于LMA数量的增加。凋落叶输入时间极显著影响次生林土壤团聚体有机碳的积累（PF（LMA-OC）>F（MI-OC）。（5）植被凋落叶输入提高了土壤全土中POC和MAOC含量。在不同粒径团聚体中,除凋落叶输入12个月POC含量降低外,其余也均呈增加趋势。且凋落叶输入后POC在LMA中最高(3.16～7.68g·kg-1),而MAOC则主要集中在SMA中(5.92～9.

关键词：喀斯特石漠化土壤有机碳植被恢复凋落叶输入有机碳积累和稳定

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苔藓结皮在我国喀斯特石漠化治理中的应用潜力

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应用生态学报 2019年第7期30卷 2501-2510页

作者：程才李玉杰龙明忠李晓娜贵州师范大学喀斯特研究院贵阳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 贵州民族大学生态环境工程学院贵阳550025 贵州民族大学喀斯特湿地生态研究中心贵阳550025

我国西南喀斯特地区面临着极为严峻的生态环境问题,其中最主要的是石漠化,迫切需要高效、可持续的石漠化治理方式.本文综述了喀斯特石漠化生态系统中苔藓植物的抗逆性和苔藓结皮在提高土层稳定性、增强土壤抗蚀性、提高土壤有机质含量... 详细信息

我国西南喀斯特地区面临着极为严峻的生态环境问题,其中最主要的是石漠化,迫切需要高效、可持续的石漠化治理方式.本文综述了喀斯特石漠化生态系统中苔藓植物的抗逆性和苔藓结皮在提高土层稳定性、增强土壤抗蚀性、提高土壤有机质含量、改善土壤养分状况、影响水分下渗及蒸发、改变降水的再分配格局、促进土壤生物的繁衍生存和植被演替以及增加生物多样性等方面的作用,表明其在石漠化地区土壤过程、水文过程及生物过程中发挥着不可替代的作用.人工培育苔藓结皮成本较低,与环境契合程度高,可作为现行石漠化综合治理手段的重要补充,有望在喀斯特石漠化治理中发挥重要作用.

关键词：苔藓结皮喀斯特石漠化土壤理化性质水文过程生物过程

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喀斯特石漠化治理混农林景观优化与生态系统质量提升设计

喀斯特石漠化治理混农林景观优化与生态系统质量提升设计

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作者：吴志高贵州师范大学

学位级别：硕士

党的二十大报告强调要推动绿色发展,促进人与自然和谐共生。为此,必须坚持对山水林田湖草沙实行一体化保护和系统治理。这包括加快实施生态系统保护和修复重大工程,提高生态系统的多样性、稳定性和持续性。其中一个问题是石漠化,这是一... 详细信息

党的二十大报告强调要推动绿色发展,促进人与自然和谐共生。为此,必须坚持对山水林田湖草沙实行一体化保护和系统治理。这包括加快实施生态系统保护和修复重大工程,提高生态系统的多样性、稳定性和持续性。其中一个问题是石漠化,这是一种在中国南方喀斯特地区普遍存在的极端生态退化现象,由于它对社会经济和生态环境交织的突出影响,长期以来,这一直被学界作为研究的热点和难点。混农林作为中国南方喀斯特石漠化地区生态系统保护和修复重要工程之一,在有效抑制生态退化与促进当地经济发展的同时,也带来了生态系统质量不平衡与服务供给能力滞后等新挑战。针对这些问题,优化石漠化治理混农林景观格局作为保证混农林生态系统质量平衡、提升生态系统服务供给能力与巩固石漠化治理成效的重要手段,对增益石漠化地区民生福祉、推动生态赋能绿色发展具有重要意义。根据风景园林学、生态学和农林科学等学科方法,结合人地协调发展、可持续发展等理论,针对混农林在石漠化特殊生境下景观格局、生态系统质量波动关键驱动因子、质量提升机制不清晰等科学问题与科技需求,在代表南方喀斯特生态环境总体结构的贵州高原山区选择毕节撒拉溪、关岭-贞丰花江和施秉喀斯特为研究区,筛选27个混农林样地,通过土壤、植被及景观格局等数据收集与分析,运用质量评估模型与相关性分析等研究方法,将景观格局特征-生态系统质量-效益耦合机制-景观优化设计相结合推进部署一体化、探析主题模块化的系统研究。重点阐明影响混农林生态系统质量的主要因素,揭示质量提升作用机制,提出混农林生态系统质量提升路径及景观格局优化设计方案,为石漠化区混农林生态系统服务可持续提供科学参考。(1)发现了混农林景观格局综合指数值在不同石漠化区的显著差异,阐明了混农林景观格局综合指数等级的空间聚集特征:不同石漠化等级区混农林景观格局综合指数分值位于517.742～882.049区间,整体呈现无-潜在石漠化(882.049)>中-强度石漠化(747.671)>潜在-轻度石漠化(517.742)。结合指数等级划分与空间自相关分析发现,中-强度石漠化区混农林景观格局综合指数集聚性最强(0.032),潜在-轻度石漠化区混农林景观格局综合指数集聚性最弱(-0.023)。然而,在局部空间不同石漠化等级下混农林景观格局综合指数皆以正相关类型的H-H和L-L空间集聚特征为主,这有利于揭示混农林景观格局与生态系统质量之间的共性特征。(2)阐明了混农林生态系统质量现状并划分了质量等级,揭示了质量在空间尺度上皆呈现一定的聚集性特征:无-潜在石漠化区质量以3级为主,面积占29.44%;中-强度石漠化区质量以4级占主导,面积达40.25%;潜在-轻度石漠化区质量以3级和4级为主,面积分别占30.09%和30.32%。通过Moran’s I值来分析混农林生态系统质量集聚性发现,在全局空间上无-潜在石漠化(0.680)>中-强度石漠化(0.614)>潜在-轻度石漠化(0.609),表征混农林生态系统质量特征在不同石漠化区皆存在明显的空间聚集性且均为正相关性,结合局部自相关分析,发现混农林生态系统质量空间集聚特征同样皆以H-H和L-L为主。衡量混农林生态系统质量需要同步关注整体与局部生境特征,实现多源数据协同,提高了高异质性环境下的生态系统质量评估精度,为探讨混农林景观格局与生态系统质量的耦合机制提供基础。(3)揭示了石漠化区混农林生态系统质量与景观格局间存在一定的空间正关联特征,提出了影响混农林生态系统质量的关键因子与作用机制:通过双变量自相关分析,发现不同石漠化区混农林景观格局综合指数与生态系统质量的莫兰指数均>0,具体表现为潜在-轻度石漠化区(0.289)>无-潜在石漠化区(0.286)>中-强度石漠化区(0.281),且局部分析显示,混农林景观格局与生态系统质量在石漠化区存在明显的空间正关联特征。结合空间误差模型对景观格局各项指标与生态系统质量进行回归分析得知,LPI为中-强度石漠化区混农林生态系统质量提升的关键,LSI为无-潜在和潜在-轻度石漠化区混农林生态系统质量提升的关键,但作用方向存在差异。提出混农林景观格局与生态系统质量间的作用机制关系及在不同石漠化背景下的异同,突破了石漠化区混农林生态系统质量如何提升的关键问题,为基于混农林生态系统质量提升的景观格局优化设计提供科学依据。(4)提出了不同石漠化区混农林景观格局对生态系统质量间的作用机制差异,设计了以提升混农林生态系统质量为目标的景观格局优化方案:中-强度石漠化区混农林生态系统质量提升的景观格局优化设计主要对最大连通斑块进行适宜性区块划分,通过减小最大的混农林连通块面积与整个混农林面积的比值来提升质量,且每当LPI指数减小1%,整个混农林生态系统质量将提升34.9769。无-潜在石漠化区混农林生态系统质量提升的景观格局优化设计的首要目标是

关键词：混农林耦合机制空间自相关景观优化设计喀斯特石漠化

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喀斯特石漠化草灌干旱逆境适应与品质研究

喀斯特石漠化草灌干旱逆境适应与品质研究

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作者：闵小莹贵州师范大学

学位级别：硕士

中国南方喀斯特地区分布面积广,是世界上喀斯特发育最典型、分布最集中连片的区域,同时也是全球典型的生态环境脆弱区。由于该地不合理的人类活动和特殊的地上地下二元水文结构以及碳酸岩丰富的节理裂隙导致该地区水土流失严重,石漠化... 详细信息

中国南方喀斯特地区分布面积广,是世界上喀斯特发育最典型、分布最集中连片的区域,同时也是全球典型的生态环境脆弱区。由于该地不合理的人类活动和特殊的地上地下二元水文结构以及碳酸岩丰富的节理裂隙导致该地区水土流失严重,石漠化程度加深,土壤水分渗漏加剧,地表干旱缺水,临时性干旱和季节性干旱交替频发,使该区植物普遍遭受干旱胁迫,影响植物的生长发育和品质。根据地理学、植物学、生物化学、农学、营养学等基本原理,结合水分胁迫理论、生态系统理论、农业植物种植理论和植物营养理论,在代表中国南方喀斯特生态环境总体结构的贵州高原山区,选择毕节撒拉溪研究区、关岭-贞丰花江研究区和施秉喀斯特研究区,通过文献分析法、室内模拟实验法、野外田间试验法、方差分析法、相关性分析法、主成分分析法、多元逐步回归分析方法、冗余分析法、隶属函数法等研究方法,在2017-2020年本底调查的基础上,在以喀斯特高原山地为主的毕节撒拉溪研究区选取白车轴草（Trifolium repens）和桑树（Morus alba）为代表的植物、喀斯特高原峡谷为主的关岭-贞丰花江研究区选取紫花苜蓿（Medicago sativa）和构树（Broussonetia papyrifera）及施秉喀斯特研究区的黑麦草（Lolium perenne）和芒（Miscanthus sinensis）进行盆栽模拟干旱胁迫实验研究,干旱胁迫实验采用室内盆栽模拟干旱胁迫,设置正常供水control check（CK）、轻度干旱light drought stress（LS）、中度干旱moderate drought stress（MS）、重度干旱severe drought stress（SS）四个梯度,测定草灌植物的形态生长和生理生化指标,并利用这些指标进行抗旱性综合评价,筛选出抗旱性强的植物,同时进行野外田间试验,探讨植物营养价值与干旱胁迫的影响关系,在野外实验的基础上验证室内结果,2017-2020年分13次在三个研究区6个样地野外连续定位观测和数据采集,对456个样品的55个指标进行实验分析。紧紧围绕石漠化草灌干旱逆境适应与品质提升的基础前沿研究、共性关键技术研发、应用示范与产业化推广进行全链条设计、一体化部署、分模块推进研究工作。重点从石漠化草灌干旱逆境适应及与品质相互作用、石漠化草灌种植与品质提升技术研发与应用示范验证等方面进行系统研究,为喀斯特地区生态环境保护和植被恢复、植物选种育种提供理论依据和决策参考。（1）6种草灌植物的形态生长特征和光合生理特征对干旱胁迫的响应机理:6种植物的株高、比叶面积specific leaf area（SLA）、叶面积leaf area（LA）、叶绿素、叶片氮含量、叶片相对含水量leaf relative water content（LRWC）、净光合速率net photosynthetic rate（Pn）、蒸腾速率transpiration rate（Tr）、气孔导度stomatal conductance（Gs）、胞间CO2浓度cellular CO2 concentration（Ci）、最大净光合速率maximum net photosynthetic rate（Pn max）、暗呼吸速率dark respiration rate（Rd）、光补偿点light compensation point（LCP）、表观量子效率apparent quantum efficiency（AQY）和光饱和点light saturation point（LSP）随干旱程度加剧而减少,呈负相关关系,而叶片干物质含量leaf dry matter content（LDMC）、叶厚leaf thickness（LT）、水分利用效率water use efficiency（WUE）、相对电导率和丙二醛malonaldehyde（MDA）随干旱程度加剧而增加,呈正相关关系;在重度胁迫下,LRWC最高的是构树,其次是桑树和芒,相对电导率值黑麦草＞构树＞桑树＞白车轴草＞芒＞紫花苜蓿,说明芒和紫花苜蓿的叶片细胞膜系统具有较强的耐受性,抗旱能力较强,而黑麦草和构树的叶片在遭受到干旱胁迫后细胞膜透性系统的伤害最大,膜透性增强,抗旱能力弱;叶片MDA含量芒＞紫花苜蓿＞桑树＞构树＞白车轴草＞黑麦草。（2）通过隶属函数法对6种草灌抗旱性的综合评价结果:以6个形态生长和生理指标的隶属函数加权平均值对三个研究区6种草灌植物抗旱性进行综合评价:抗旱能力从大到小排序:构树＞白车轴草＞桑树＞黑麦草＞芒＞紫花苜蓿,其中,构树的隶属函数加权平均值为0.828,为具有强抗旱特性的植物;其次是白车轴草,其隶属函数值为0.620,属于抗旱的植物;桑树、黑麦草和芒三者的隶属函数加权平均值分别为0.550、0.492、0.

关键词：喀斯特石漠化草灌干旱逆境适应性品质

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