弄岗北热带喀斯特季节性雨林15hm~2样地木本植物萌生特征

萌生更新是种子植物更新策略的重要组成部分,对于维持森林群落的稳定性起着重要的作用。本研究以弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 hm2动态监测样地第1次普查数据中萌枝(根萌和枝萌)数据为研究对象,采用Torus-translation检验法分析了萌生能力在不同生境类型中的差异性,及其与不同环境因子的关联性。结果表明:样地中有190个物种具有萌生现象,平均每公顷1831株萌生个体;不同生境类型间萌生能力差异明显,总体表现为山顶周围萌生能力较强,山坡周围萌生能力较弱,此外萌生能力的生境关联性还与萌枝的径级大小有关;萌生能力与海拔、凹凸度、坡度和坡向的余弦值呈显著正相关,而与个体胸高断面积之和呈显著负相关。喀斯特季节性雨林中萌生更新较为普遍,其分布格局与环境因子间存在一定关联。为了深入揭示萌生更新格局形成的潜在生态学过程和维持机制,长期动态监测尤为必要。     

弄岗北热带喀斯特季节性雨林群丛数量 分类及与环境的关系

以弄岗15 ha北热带喀斯特季节性雨林监测样地各样方的相对海拔、坡度、坡向、凹凸度和物种重要值数据为变量, 采用多元回归树方法将喀斯特季节性雨林森林群落分为8个群丛。同时, 按乔木层、亚乔木层优势种为主, 灌木层指示种为辅的方法分别把8类群丛命名为: (A)南方紫金牛(Ardisia thyrsiflora)–苹婆(Sterculia monosperma)–中国无忧花(Saraca dives)群丛, 该群丛类型主要分布于土壤和空气的湿度都较大的谷底边缘; (B)对叶榕(Ficus hispida)–苹婆–董棕(Caryota obtusa)群丛, 该群丛类型主要分布于伴有季节性水淹、土壤和空气湿度都很大的谷底; (C)山石榴(Catunaregam spinosa)–广西牡荆–蚬木(Excentrodendron tonkinense)群丛, 该群丛类型主要分布于受太阳直射时间较长、水分条件中等偏旱的中下坡阳坡地带; (D)垂茉莉(Clerodendrum wallichii)–苹婆–广西棋子豆(Cychidendron guangxiensis)群丛, 该群丛类型主要分布于受太阳直射时间稍短、水分条件适中的中下坡阴坡地带; (E)米仔兰(Aglaia odorata)–闭花木(Cleistanthus sumatranus)–蚬木群丛, 该群丛类型主要分布于土壤湿度中等偏旱的中上坡半阴坡地带; (F)割舌树(Walsura robusta)–闭花木–蚬木群丛, 该群丛类型主要分布于土壤湿度中等偏旱、比较陡峭的半阳坡地带; (G)枝花流苏树(Chionanthus ramiflorus)–广西牡荆–蚬木群丛, 该群丛类型主要分布于坡度缓和、太阳直射的时间较短、水分条件适中的垭口部位; (H)齿叶黄皮(Clausena dunniana)–黄梨木(Boniodendron minius)–蚬木群丛, 该群丛类型主要分布于受到太阳直射时间最长、岩石裸露度最大、气温干燥、土壤水分严重不足的山顶及其周围。群丛划分说明该区域植被差异主要源于相对海拔和坡向变化, 各群丛物种组成并不存在明显界限, 而是随环境梯度逐渐变化, 反映了植被分布具有连续性, 间断只是相对的。     

弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha监测样地的树种组成与空间分布

北热带喀斯特季节性雨林(northern tropical karst seasonal rain forest)是在我国热带北缘喀斯特地区分布的典型森林植被类型之一。由于富钙偏碱的地球化学背景及多样性的生境类型, 同时受季风气候影响, 该森林呈现群落结构多样、树种组成丰富、特有成分突出等特点。基于大型固定监测样地对该森林树种组成与空间分布进行的研究, 是探明该区域生物多样性形成与维持机制的基础。我们于2011年底建立了广西弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha监测样地, 依照CTFS (Center for Tropical Forest Science)全球森林生物多样性监测规范, 定位并调查了样地内每一棵胸径≥1 cm的木本植物。结果表明: (1)样地内有监测树种223种, 隶属于56科157属; 独立个体总数为68,010株(含分枝为95,471株), 平均胸径为4.84 cm; (2)树种科、属的区系均以热带成分为主, 大戟科、马鞭草科、梧桐科等为优势科; (3)个体数最多的11个树种的个体数之和占到总个体数的51.64%, 前58个树种的占90.19%; 稀有种有75种, 占总树种数的33.63%; (4)群落结构稳定且更新良好, 主要优势种的径级结构均呈倒“J”形, 无明显断层; (5)树种分布在空间上表现出明显差异, 黄梨木(Boniodendron minus)等强耐旱型树种分布于山顶周围; 蚬木(Excentrodendron tonkinense)等树种分布于山坡中部; 对叶榕(Ficus hispida)等喜湿耐荫型树种分布于山谷周围; (6)胸径>20 cm的个体较多分布在山坡中下部, 极少分布在山顶周围; 胸径10–20 cm的个体较均匀分布于整个样地; 分枝和萌枝较多分布在山顶周围; (7)种–面积散点图在2–7 ha的取样面积下分化形成两条曲线, 表明了树种数量组成在空间上具有强烈异质性。研究初步认为: 强烈生境异质性及独特地质背景可能是影响该喀斯特森林物种组成及空间分布的重要因素。     

桂西南石漠化区3种先锋树种对树冠下青冈和金银花幼苗生长的影响

为探讨桂西南石漠化区先锋树种对树冠下其他幼苗生长的影响,采取野外小区试验的方法,对茶条木(Delavaya toxocarpa)、银合欢(Leucaena leucocephala)和任豆(Zenia insignis)等先锋树种树冠下的青冈(Cyclobalanopsis glauca)和金银花(Lonicera maackii)幼苗的成活和生长进行了研究。结果表明,3种先锋树种能明显降低树冠下的光照强度,对土壤的物理性状亦能起到一定或比较明显的改善作用,但对土壤化学性状则没有或者改善作用较小。3种先锋树种对青冈幼苗的成活和生长具有比较明显的保育作用;任豆和银合欢对金银花幼苗的成活有保育作用,但对其幼苗生长具有抑制作用,而茶条木对金银花幼苗成活和生长均有较明显的抑制作用,且无论是保育作用还是抑制作用,3种先锋树种对树冠下同种幼苗株高或枝条的影响要大于对基径的影响。因此,该区植被修复可以选择茶条木、银合欢和任豆等先锋树种作为青冈幼苗的保育植物,而金银花则应选择这些树种的树冠外作为定植点,以减少或消除其对幼苗生长的不利影响。     

弄岗喀斯特季节性雨林不同群丛物种多样性随海拔的变化

为研究北热带喀斯特季节性雨林不同群丛物种多样性特征及其随相对海拔变化,在对广西弄岗15 hm2北热带喀斯特季节性雨林样地进行群丛划分的基础上,运用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数对处于不同相对海拔高度群丛的物种多样性以及不同群丛乔木层、亚乔木层和灌木层的物种多样性进行比较。结果表明弄岗喀斯特季节性雨林各群丛的多样性指数存在极显著差异(P0.01),各群丛类型的物种多样性指数的顺序为:枝花流苏树-广西牡荆-蚬木群丛齿叶黄皮-黄梨木-蚬木群丛山石榴-广西牡荆-蚬木群丛南方紫金牛-苹婆-中国无忧花群丛垂茉莉-苹婆-广西棋子豆群丛割舌树-闭花木-蚬木群丛米仔兰-闭花木-蚬木群丛对叶榕-苹婆-董棕群丛;Patrick丰富度指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数在中坡以下(弄岗样地相对海拔76.3 m以下)随相对海拔变化规律符合"中间高度膨胀"理论,即处于该地段中部群丛的多样性高,相对海拔较低和较高的群丛的多样性低;而中坡以上(弄岗样地相对海拔76.3 m以上)多样性随相对海拔增高而增大;群丛各层次多样性与热带山地雨林一致,与亚热带喀斯特常绿阔叶林截然相反,呈现出乔木层亚乔木层灌木层。这些结果表明地形空间异质性导致的水热差异影响着北热带喀斯特季节性雨林物种多样性,相对海拔低、水热条件较好的中、下坡乔木多样性高,相对海拔较高、条件恶劣的中、上坡亚乔木、灌木多样性较高,所以在对喀斯特地区水热条件恶劣的中、上坡地带进行植被恢复时,应更多选择亚乔木、灌木。     

岩溶木本植物对干旱的生理生态适应

受全球气候变暖和季风气候影响,西南岩溶区年降水量及其在季节间的分配发生明显变化,无雨期频率和持续时间增加,且基岩风化严重,基质储水能力差,致使岩溶木本植物面临的季节性和地质性干旱加剧。该文通过参考相关文献分析结构性状和生理调节探讨岩溶木本植物如何适应地质性和季节性干旱。结果表明岩溶木本植物应对干旱的策略与其他干旱、半干旱区的植物大体一致,主要有抗旱和避旱两种策略:抗旱性植物一般具有比叶面积小、叶肉多汁、储水组织发达、细胞液浓度高等适应干旱的特征,可通过增加木材密度、增强木质部导管的抗栓塞性和提高水分利用效率以适应干旱; 避旱植物则可通过小而密的气孔和叶脉、发达的表皮毛、栅栏组织和维管束鞘等结构特征减少水分丧失,并可通过落叶、深根吸收深层水源和脱落酸(ABA)介导提早关闭气孔以适应干旱。虽然关于岩溶植物形态结构和生理调节对干旱适应机制的研究取得了一定进展,但仍然存在一些亟待解决的问题,例如:深入研究岩溶地区基岩水分状况及其对植物的贡献; 加强岩溶木本植物根系结构和生物量分配、树木构型及根际微生物与木本植物干旱适应的协同关系研究; 同时探索如何将岩溶植物生态适应研究成果应用于生产实践中,科学指导石漠化治理与生态修复。     

濒危喀斯特专性植物蚬木在中国的潜在适生区预测

蚬木(Excentrodendron tonkinense)是喀斯特季节性雨林建群种、喀斯特专性树种，属国家Ⅱ级重点保护野生植物、IUCN濒危植物，具有极高的生态经济价值。为了探究蚬木的潜在适生区在全球变化背景下的变动情况及其关键驱动因子，该研究利用最大熵(MaxEnt)模型分析未来气候变化情景(SSP1-2.6和SSP5-8.5)下蚬木在中国的潜在地理分布变化，并测试喀斯特地质背景分布对喀斯特专性植物适生区预测的影响。结果表明：(1)在加入喀斯特地质背景数据的情况下，适生区预测模型的AUC平均值为0.997,具有较好的预测效果，模型预测结果严格局限于喀斯特区域，与蚬木喀斯特专性植物的特性相符。(2)根据模型的拟合结果，喀斯特地质背景分布、最暖季降水量(800～950 mm)、最冷月最低温(7～11℃)为限制蚬木分布的关键因子。(3)未来随着温度升高，蚬木潜在适生区面积在喀斯特区域持续扩张，总体上呈现出向高纬度迁移的趋势，桂西南和滇东南的部分区域存在较大面积的稳定生境。综上认为，在预测蚬木等喀斯特专性植物的潜在地理分布时，必须考虑喀斯特地质背景的分布范围；如果未来持续升温，其潜在适生区...     

广西弄岗北热带喀斯特季节性雨林监测样地种群空间点格局分析

种群的空间分布格局是由多种机制的交互作用而形成,是探究生物多样性维持机制的基础。北热带喀斯特季节性雨林是我国北热带石灰岩山地具有地带性特征的植被,其生境的典型特征在于土层浅薄、岩石裸露率高、贮水能力低和周期性水淹,以及富钙强碱性环境等。本研究基于广西弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha动态监测样地的第一次调查资料,采用双关联g(r)函数点格局方法,分析了雨林中出现个体数≥15株的160个种的种群空间分布格局以及不同类群间种群分布的差异。研究表明:160种木本植物中有146种在0–10 m的尺度上呈聚集分布,且随着空间尺度的增大,聚集度呈下降趋势;物种的种群聚集度与其物种多度、平均胸径和最大胸径成负相关;常绿物种的种群聚集度与落叶物种间差异不显著;不同生活型间的种群聚集度差异显著,总体表现为亚乔木层物种高于乔木层,灌木层物种显著高于亚乔木层;剔除生境异质性后大部分物种表现为随机分布,仅少部分物种的种群表现为聚集分布。这表明物种的功能属性如物种多度、生活型等可较好地预测物种的分布格局。此外,物种种群的分布格局还受生境异质性的影响,且不同物种受生境异质性影响的程度不同。     

取样方式对喀斯特和非喀斯特混合分布区森林种—面积关系的影响

种—面积关系是生态学研究中的基本格局之一,是生物多样性保护实践和生物地理学研究的重要工具之一。不同区域最优种—面积关系模型的选择和取样调查方式对种—面积关系的影响目前仍未十分明确。广西北热带是喀斯特和非喀斯特混合分布的区域,生物多样性丰富,其中保护较好的有喀斯特区的弄岗国家级自然保护区和非喀斯特区的十万大山国家级自然保护区。依据典型性和代表性的原则,分别在两个保护区中建立典型群落的调查样地,对所有胸径大于2 cm的木本植物进行取样调查。为了明确该区域典型森林的优选模型,探讨取样方式对种—面积关系的影响,采用组合样方法建立对数模型、逻辑斯蒂克模型和幂函数模型,用赤池信息准则(AIC)检验模型的拟合优度,并用秩相关分析检验最小取样单元和起测胸径对不同模型的影响。结果表明:逻辑斯蒂克模型在两种区域均为优选模型,最小取样单元和起测胸径对种—面积关系的模型均有影响,但不同模型对取样方式变化的敏感性不一致;逻辑斯蒂克模型是一种较为稳健的模型,可用于描述广西北热带喀斯特区和非喀斯特区森林树种种—面积关系;在种—面积关系研究和模型的应用时,需要特别注意取样方式的影响。     

喀斯特季节性雨林木本植物胸高断面积分布格局及其对地形因子的响应

森林生态系统地上生物量的分布格局是物种分布格局的重要内容。局域尺度内因地形差异引起的生境异质性是地上生物量分布格局形成的环境基础。本文以弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha动态监测样地2011年第一次普查数据中每木个体为研究对象, 尝试以每20 m × 20 m样方内所有个体及不同径级类群的胸高断面积之和为木本植物地上生物量的衡量指标, 利用广义可加模型对喀斯特季节性雨林中胸高断面积之和的空间分布格局进行研究, 定量分析了其对7个地形因子的响应。结果表明, 洼地、山坡和山脊3种生境类型中, 所有个体的胸高断面积之和山坡最高、山脊最低, 且山脊与山坡、洼地的差异均显著; 广义可加模型结果显示, 不同地形因子对胸高断面积之和的解释偏差差异明显, 其中海拔、坡向、凹凸度、岩石裸露率对胸高断面积之和的解释偏差依次降低, 而干旱度指数、坡度和地形湿润指数解释偏差相对较小。喀斯特季节性雨林木本植物胸高断面积之和空间分布的异质性及其与地形因子之间的关系, 反映了胸高断面积之和在地形因子对土壤、水分和光照等条件重分配影响下的多重响应机制及生长策略。