西南喀斯特退化天坑负地形倒石坡的土壤微生物分布特征

喀斯特退化天坑倒石坡作为一种负地形坡面,在退化天坑植物避难所的物种多样性保护中发挥着重要作用。研究坡面土壤微生物群落功能多样性,有助于阐明土壤微生物群落生态特征和空间分布规律,探索土壤微生物与植物多样性关联,挖掘退化天坑负地形倒石坡的生物多样性宝库价值。研究以云南沾益天坑群中的退化天坑-巴家陷塘为研究对象,运用Biolog微平板技术,分析坡面环境梯度(坑口﹑上坡位﹑中坡位﹑下坡位以及坑底)的土壤微生物群落功能多样性差异。结果显示,坑底土壤微生物群落的功能多样性指数(Shannon指数﹑Simpson指数﹑McIntosh指数)、碳源利用程度均显著高于坑口。下坡位的土壤微生物群落功能多样性略高于坑底,显著高于中坡位,呈现出下坡位中坡位上坡位的趋势。坡面土壤微生物群落主要利用的碳源为糖类和氨基酸类。2个主成分分别解释所有方差变量的31.9%和28.7%,能区分不同坡位土壤微生物群落的碳源利用。坑内外草本植物α多样性指数差异显著,坑坡木本层植物α多样性指数差异显著(P0.05),其中下坡位木本层植物多样性最高。β多样性指数显示不同坡位的生境具有差异性,但下坡位生境类型最多样。研究发现,喀斯特退化天坑倒石坡的独特负地形和土壤环境孕育了较高的植物多样性和土壤微生物群落功能多样性,二者的空间分布较为一致,未来在退化天坑物种多样性保护中应特别注意倒石坡地下森林资源价值。     

喀斯特地区土壤异质性及其与植物相互作用

喀斯特地区复杂生境造成该地区土壤高度异质性,植被为适应特殊环境形成一定形态和生理结构特征,导致较高功能性状多样性。同时,植被又通过一系列生命活动改善了土壤的物理化学结构特征。植物与土壤之间的相互作用对研究生态系统的结构和功能及其对全球气候变化的响应具有重要作用。本文总结了喀斯特地区土壤异质性特征,概述了植物功能性状对异质土壤的响应及植物对土壤的反馈过程,揭示了喀斯特生态系统中植物-土壤耦合机制,并根据目前研究现状对该领域未来的研究内容和方向进行了展望,以期为喀斯特脆弱生态系统结构和功能稳定性维系提供科学参考。     

云南沾益中度退化天坑草地植物群落水平空间分布特征

规模最为宏大的地表负地形——喀斯特天坑不仅是世界罕见的地质奇观,圈闭化地形而形成的独特生境更是探索植物物种多样性及其空间分布特征最为理想的地域。以云南沾益天坑群中的中度退化天坑——"巴家陷塘"坑底草地植物群落为研究对象,通过α多样性指数与β相似性系数的应用,对"巴家陷塘"中度退化天坑坑底草地植物群落物种多样性的水平空间分布特征展开探讨,并对其近邻退化漏斗和"大毛寺"原生天坑坑外草地植物群落的相似性进行对比分析,研究结果发现:(1)中度退化天坑坑底草地植物群落物种丰富度和多样性从中心到边缘呈现出"中心高边缘低"的"逆洼地效应"特征;(2)相较于土壤资源,喀斯特天坑植物群落的生长与空间分布对光照资源的响应更为明显,且四周坑壁高度差异造成的坑内光照资源的空间异质性,也使坑底草地植物物种多样性存在一定的"圈层效应";(3)喀斯特天坑独特的圈闭化地形对植物群落的"隔离"、庇护作用即使在退化天坑中也有明显体现,且对喜阴、耐湿的物种更具庇护性。因而在全球气候变化下,即使是退化天坑,也应成为区域小尺度生态避难所的重要保护对象。     

生物土壤结皮在喀斯特生态治理中的应用潜力

喀斯特地区生境条件复杂,生态系统脆弱,其中石漠化成为制约喀斯特地区发展的重要因素。该文综述了生态系统中生物土壤结皮的可抗逆性特征及其对加速母岩成土速率、提高地表抗侵蚀力、改善土壤环境状态,调控降水下渗、改变土壤中水分再分配格局、促进土壤微生物和植被演替以及提高生物多样性的关键作用。探讨了生物土壤结皮与喀斯特生态系统的反馈机制及人工培育结皮植被对石漠化防治的应用潜力。此外,生物土壤结皮与生态系统间的互作机制是研究喀斯特生态治理的关键,两者间的耦合关系是一个动态过程,需要长期的不间断多维度监测。建议加强对生物土壤结皮与喀斯特生境间耦合机制及其在喀斯特岩溶过程的互作机制,喀斯特地区生物土壤结皮耐胁迫特性以及在喀斯特生境下人工培植技术与机理等方面的研究。     

中国喀斯特地区微生物群落结构和功能的研究进展

频繁的人类生产活动使植被遭到破坏,造成基岩裸露的石漠化现象,严重制约了喀斯特地区自然和社会经济的发展,随着生态修复工程的大力开展,微生物群落的结构和功能在生态修复中逐渐受到重视,因为微生物作为喀斯特生态系统的重要组成部分,不仅在物质循环过程中起着重要作用,也在喀斯特生态系统修复中占有十分重要的地位。所以微生物群落结构和功能的研究可以作为衡量生态系统稳定性的重要指标。就中国喀斯特地区的典型植被恢复的不同阶段、成土过程、不同的土地利用方式、矿山修复过程以及不同水域中的微生物群落结构及功能等方面的研究状况进行系统梳理,结合实例综合论述喀斯特地区生态修复过程中微生物作用的研究进展,以期为喀斯特地区生态修复提供参考。     

喀斯特峡谷区土壤水分特征及其影响因素研究

土壤水分是喀斯特峡谷区植被建设的限制性因子。分析喀斯特峡谷区土壤水分特征及其影响因素, 对该地区的植被建设有重要意义。以贵州花江喀斯特峡谷区为研究区, 运用原位监测和冗余分析法, 研究喀斯特峡谷区土壤水分特征并揭示其影响因素。结果表明: (1)监测期间, 喀斯特峡谷区土壤水分特征表现为南坡较北坡低, 表层较深层低, 乔木较灌木低。(2)喀斯特峡谷区土壤水分主要受海拔、坡向、坡度等地形因子影响, 其次为枯落物厚度、叶面积等植被因子。(3)0—5 cm、20—40 cm土层土壤水分的主控因素为气温, 5—10 cm土层土壤水分的主控因素为坡度, 10—20 cm土层土壤水分的主控因素为海拔。喀斯特峡谷区土壤水分主要受地形、气温、降雨影响。根据地形、土壤厚度、枯落物特征选择不同的灌溉方式, 以及依据不同土层土壤水分的主控因素种植根系深度不同的植物, 制定对应的农业水资源管理策略, 是后续提升喀斯特峡谷区植被建设效果的重要途径。     

西南喀斯特地区耕地撂荒生态环境效应研究进展

耕地撂荒是多驱动力综合作用的结果,不同地域下的撂荒地生态环境影响具有其特殊性。针对当前西南喀斯特地区耕地撂荒现象,综述了目前在西南喀斯特地区撂荒地生态环境影响方面取得的研究进展及未来的研究展望。综合现有研究结果发现：(1)务农机会成本增加,以粗放经营为主要特点的隐性撂荒可能是现代石漠化发展的潜在动力;(2)喀斯特地区的土壤异质性决定了耕地撂荒后地块尺度的景观均质性或者区域尺度的景观异质性;(3)喀斯特地区耕地撂荒后植被恢复能在一定程度上改善土壤结构、维持土壤水分、促进土壤养分恢复;(4)撂荒初期土壤侵蚀加剧,撂荒后期植被恢复防治土壤侵蚀;(5)耕地撂荒植被恢复后增强了喀斯特地区植被碳汇、土壤碳汇和岩溶碳汇效应。未来,应明确隐性撂荒对喀斯特地区生态环境的具体影响,创新技术手段动态监测优等地和石漠化耕地的撂荒面积及趋势变化,定量显性撂荒在水土流失防治和石漠化生态恢复中的贡献,综合评估撂荒地的碳汇效应,从而为合理配置喀斯特地区耕地的社会、生态功能建言献策。     

重庆喀斯特地区现代花粉组合与植被的关系

重庆喀斯特地区4种不同地貌单元的81份表土和苔藓样品的孢粉分析结果表明:(1)研究区植物孢粉组合共由109科属组成。除金佛山外,其他植被退化严重地区样点均以草本和蕨类植物占据优势(剔除石漠化治理大量引种的马尾松、柳杉和侧柏等乔木花粉),其次是乔木植物花粉(主要为马尾松),灌木植物花粉含量很低,显示该区植被退化严重;(2)孢粉组合的PCA分析能够很好地将研究区的现代孢粉组合区分开来,较好地反映了重庆喀斯特地区不同地貌单元的植被特征,特别是石漠化区植被退化严重的孢粉组合特征。生态保护较好、自然植被发育的金佛山地区具有106科属的乔木、灌木与草本孢粉类型,以及高含量的乔木花粉,而喀斯特石漠化地区的鸡公山(46科属)、青木关镇(56科属)和南平镇(50科属)则表现为乔灌木孢粉类型较少;(3)银杉作为金佛山特有的孑遗植物,其花粉含量明显低于松属花粉,说明其花粉不利于远距离传播;(4)随着土地利用强度的增加,现代孢粉组合中乔灌木花粉含量和种类越少,草本和蕨类植物孢粉含量越多,且以耕地杂草为主。因此,土地利用方式的变化是喀斯特石漠化区次生植被及其现代孢粉组合变化的主要影响因素。研究可为重庆喀斯特地区土地利用策略的制定,重庆及其周边地区第四纪古植被、古气候和古环境重建研究,以及中国孢粉数据库建设提供基本数据和科学依据。     

喀斯特峰丛洼地土壤矿物质的组成特征与作用

基于喀斯特峰丛洼地农作区、人工林、次生林、原生林4类典型生态系统动态监测样地(200 m×40 m)土壤矿质养分因子(7个)、植被(9个)、地形(4个)、土壤理化性状(10个)共计30个指标的全面调查取样分析,采用经典统计分析、主成分分析和典范相关分析探讨了土壤矿物质的组成特征、作用以及与植被、地形、其他土壤性状的耦合关系.结果表明： 喀斯特峰丛洼地土壤矿物质组成以SiO2、Al2O3、K2O、Fe2O3为主,明显低于全球土壤平均背景值和同区域地带性红壤,CaO、MgO含量居中,MnO含量很低;不同生态系统土壤矿物质组成和变异不同,土壤的发育程度也不同,植被和土壤的原生性呈同比正相关,均有潜在的石漠化风险;4类生态系统景观异质性高,主成分分析的降维效果不好,土壤矿物质均为各生态系统的主要影响因子,且与植被、地形、其他土壤性状的关系非常密切,特别是SiO2、CaO和MnO,其中对植被的影响主要是物种多样性,对土壤则为有机质、全氮、全钾等主要养分.土壤矿物质是影响喀斯特峰丛洼地土壤肥力和植物生长发育的限制因子之一,有效利用矿物质资源、合理施用矿质养分对喀斯特退化生态系统的恢复与重建作用重大.     

植被恢复对西南喀斯特地区土壤气候韧性的提升作用

土壤质量提升是生态系统应对气候变化能力增强的关键。为探究气候变化背景下不同植被恢复方式对喀斯特地区土壤质量的影响,基于黔桂喀斯特地区气候梯度样带84个样方土壤物理、化学和生物性质综合分析,分别以耕地和次生林作为退化和顶级恢复对照,探讨了自然恢复(灌木林)和人工恢复(人工林)的土壤质量提升效应及其对气候变化的响应。结果表明:(1)植被恢复不仅显著提高了土壤细菌、真菌、放线菌等微生物丰度以及有机碳、全氮、速效氮等养分含量,也对土壤质地有一定改善;(2)自然恢复和人工恢复均提高了土壤质量,两种恢复方式之间土壤质量指数无显著差异,但与次生林依然存在差距。灌木林和人工林的土壤质量仅约为次生林土壤质量的62%-66%;(3)耕地土壤质量随年均温和年平均降雨量的增加而下降,次生林的土壤质量随年平均降雨量的增加而上升,植被恢复对土壤质量的提升率与年均温和年平均降雨量呈正相关关系。阐明了在一定范围的气候变化下进行植被恢复可以显著提升喀斯特地区土壤的气候韧性,揭示了喀斯特地区植被恢复对土壤质量的提升主要是由于提高了土壤碳氮养分含量及改善了土壤微生物群落结构,这为全球气候变化背景下喀斯特退化土地生态恢复和管理提供了理论依据。     

西南岩溶槽谷区隧道建设的水文生态环境效应研究进展

西南岩溶槽谷区隧道分布密集,隧道突水引发了一系列的生态环境问题。梳理了隧道建设产生的生态环境效应现状,包括:改变水资源分布格局及水文过程,诱发地质灾害,降低土地质量和引起土壤污染,影响植被生长与分布等。在隧道影响水文和水资源方面已有丰富的研究成果,而在对土壤和植被的影响研究方面缺乏统一认识。指出了未来研究的总体趋势和方向:隧道影响水资源分布格局与水文过程的水文地质模式,降水、地表水、土壤水、地下水及隧道水的转换过程与地下水流场演化机制,岩溶隧道区植被生理过程与多样性变化等。     

山地景观生态学研究进展

山地环境对全球变化的高度敏感性及其在陆地淡水资源与生物资源方面的巨大影响,推动山地景观生态学迅猛发展。在系统分析2000年以来山地景观生态学文献计量基础上,针对山地景观生态学主要学科方向与科学问题,以山地垂直带谱结构分布模式与形成机制,山地景观生态功能的分布格局与驱动因素,山地景观生态结构与格局对全球变化的响应等三大领域为重点,综述了自2000年以来的主要研究进展和取得的新认识,归纳了每个领域现阶段存在的主要前沿问题。围绕上述山地景观生态学重点领域,提出了山地景观生态学未来重点发展的6个研究方向:全球山地环境变化综合观测网络与方法、山地多维景观生态格局与时空变化规律及其驱动机制、整合景观生态学方法的林线动态与机制研究、山地生物生产力和物种多样性变化与模拟、景观生态水碳耦合循环变化与影响、山地垂直带谱结构理论与模式等,为进一步推动山地景观生态学发展、准确理解山地环境对全球变化的响应规律及其影响提供理论参考。     

我国喀斯特植被根系生态学研究进展

我国传统的植被根系生态学研究主要针对热带、亚热带、温带以及西部干旱半干旱的非喀斯特地区,而对喀斯特地区植被根系生态学的研究甚少,对其认识相对零散和片段化。该文对我国喀斯特地区植被生境特点、根系特征（根系生物量、根系构型、根系化学养分）、自然因子和人为因子对根系生态学特征的影响,以及植被根系与植被演替、碳循环、全球变化的关系等进行综述,并对今后喀斯特地区植被根系的研究方向及发展趋势进行展望,旨在为我国喀斯特植被根系生态学的深入研究提供参考。     

中国西南喀斯特植物群落演替特征及驱动机制

植被恢复是西南喀斯特石漠化治理和生态重建的关键步骤。通过总结已有的结果和分析中国科学院环江喀斯特试验站部分试验数据,研究了西南喀斯特植被演替过程中群落的动态特征,结果发现:西南喀斯特沿北、中、南亚热带至北热带的海拔递减、气温和降雨量升高的梯度格局下,群落的高度、盖度增加,密度、科属种数量和物种多样性呈递减趋势;不同区域沿草丛、灌丛、灌乔丛、乔丛的顺向演替方向上,群落的高度、盖度增加、密度减小,科属种数量及物种多样性除北亚热带持续增加外,其他3个区域的最大值均出现在灌乔丛,乔丛反而有所下降;西南喀斯特植被演替是生物驱动因素与环境阻力相互作用的结果,不同区域不同演替阶段植被演替的建群种和关键种不同,其植物群落的稳定性受多样性和结构性的共同控制,因地质和生态环境恶劣,植被退化容易恢复难,充分理解和认识植被演替规律对西南喀斯特植被恢复和生态重建意义重大。     

天坑森林植物群落叶功能性状、物种多样性和功能多样性特征

以天坑内部-边缘-外部森林植物群落为研究对象,通过调查植物的群落结构、叶功能性状,探究天坑内外森林植物群落叶功能性状、物种多样性和功能多样性变化特征及其内在关联,为深入了解负地形森林生态系统的功能和恢复退化喀斯特地区的植被提供一定参考。研究结果如下：（1）比叶面积（SLA: 198.75 cm2/g)）、叶面积（LA: 42.70 cm2）、叶磷含量（LPC: 1.70 g/kg）和叶钾含量（LKC: 10.27 g/kg）在天坑内部最高,叶组织密度（LTD: 0.32 g/cm3）和叶干物质含量（LDMC: 0.41 g/g）在天坑外部最高,天坑内外森林均易受到磷限制,表明随天坑内部-边缘-外部生境变化,植物对环境的适应机制和生存策略发生了部分调整,物种的防御策略增强,生长投入策略减弱。（2）Shannon-Wiener指数（2.82）、Simpson指数（0.92）和Pielou’s均匀度指数（0.87）均以天坑外部最高,功能丰富度（1.05）、功能离散度（1.88）和Rao’s二次熵（4.52）以天坑内部最高,表明随天坑内部-边缘-外部生境的变化,植物功能性状的差异减少,物种分布及其功能性状分布总体上更为均匀、物种数量增多。（3）物种多样性指数之间、功能多样性指数之间存在较强的相关性,表明物种多样性指数之间、功能多样性指数之间存在不同的制约关系。（4）叶功能性状与物种多样性、功能多样性的相关性强,物种多样性和功能多样性之间相关性较弱,表明叶性状对生态学过程的变化较为敏感,叶功能性状与物种多样性之间存在较强的耦合关系。     

喀斯特天坑内孔雀藓科植物垂直分布特征及其与环境因子关系的研究

喀斯特天坑是一种独特的负地貌,拥有巨大而封闭的空间,形成了适于植物生长发育的特殊生境。为了探索喀斯特天坑内孔雀藓科植物垂直分布特征及环境因子的影响,以贵州猴耳天坑为代表（坑口直径300 m,坑深280 m）,通过野外调查、室内分析鉴定以及典范对应分析（Canonical Correspondence Analysis,CCA）等方法对该天坑内12个样点孔雀藓科植物的分布与主要环境因子的关系进行研究,并进行与其它样地的比较（喀斯特石漠化地带、天坑边缘地带）,探讨其在垂直空间上的分布特征。结果表明：（1）共采集到天坑内孔雀藓科植物3属9种,占中国该科物种总数的47.37%,贵州该科物种总数的69.23%,其中黄边孔雀藓（Hypopterygiumflavo-limbatum C.Muell）较常见,分布于6个样点,出现频率为50%;（2）空气湿度、光照度、林冠郁闭度以及人为干扰度是影响贵州猴耳天坑内孔雀藓科植物分布的主要环境因子,其余环境因子影响程度依次为土壤含水量 > 土壤pH > 坡度 > 空气温度;（3）孔雀藓科植物物种丰富度：喀斯特天坑内 > 天坑边缘地带 > 喀斯特石漠化地带;（4）孔雀藓科植物在垂直分布格局上呈现以天坑底部为生物多样性的中心,由坑口至坑底种类分布逐渐增加,是喀斯特石漠化山区生物天然的避难所。     

我国翼手类分子系统地理学研究进展

近25 年,分子系统地理学研究发展迅速,成为进化及生态学领域一研究热点。翼手目动物具有独特的表型特征和生态属性。对其开展分子系统地理学研究有助于揭示该类群种群遗传现状、地理分布格局及其形成过程。本文从研究种类、方法、内容及成果方面总结了我国翼手类分子系统地理学研究进展,并分析了今后应完善的方面。     

广西大石围天坑群草本植物多样性及其生态位变化规律

研究不同发育时期天坑草本植物的多样性,能更好的理解草本层对天坑环境变化的响应机制。以广西大石围天坑群中不同发育时期天坑(初期、中期和后期)为研究对象,采用空间代替时间的方法,分析不同发育时期天坑草本植物多样性和生态位变化规律。结果表明：(1)广西大石围天坑群调查样地共记录到草本植物34科71属98种,以鳞毛蕨科、荨麻科、凤尾蕨科、菊科和禾本科为主。(2)后期天坑草本植物的Pielou′s指数和Shannon-Wiener指数均显著高于初期天坑(P<0.05),表明随着天坑发育到后期,草本层物种数逐渐增多,物种分布更为均匀。(3)随着天坑的发育,草本层喜阴植物重要值下降,喜阳、半阴植物重要值上升,喜阳植物逐渐取代喜阴植物在群落中占据优势地位,草本层将经历喜阴植物—喜阴、半阴植物—喜阳植物的三个生态型转变过程。(4)各发育时期优势草本生态位相似性比例和生态位重叠平均值均<0.5,表明天坑不同发育时期对草本植物的生态位影响较小,各时期草本层总体呈现生态分化明显、种间竞争较弱的特点。(5)各发育时期优势草本生态位重叠值大、相对高度差小的种对数中,不同生态习性的种对数占比不同,中期天...