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。     

喀斯特山地典型植被恢复过程中表土孢粉与植被的关系

喀斯特山地坡耕地、1a弃耕地、灌草地、15a疏林地、25a次生林群落表土孢粉分析和植被样方调查结果表明:(1)研究区植物孢粉共由46科属组成,以草本和蕨类植物占据优势,含量为45.77%-68.35%,其次是乔木(主要为雪松和马尾松),含量为(2.53%-21.31%),灌木植物花粉含量最低,为1.04%-8.88%,显示该区植被退化严重;(2)恢复过程中各阶段的花粉类型丰富度差别不明显,物种多样性主要表现为草本、蕨类和灌木植物种类的变化,乔木基本保持不变;(3)喀斯特山地典型植被恢复过程的表土孢粉组合差别明显,与其相应的实际植被情况大致相同,基本反映了石漠化地区现代植被的基本状况,表明孢粉可以为该区恢复和重建自然生态环境提供参考性依据。     

基于文献计量分析的喀斯特植被生态学研究态势

喀斯特植被是喀斯特生态系统结构与功能稳定的重要维持者。国内外学者较早关注喀斯特植被的结构、功能和管理等方面研究并发表了诸多成果,但对该领域的发展历程、研究趋势和热点等却鲜有评论。利用1990—2017年Web of Science(WoS)和CNKI数据库中喀斯特植被生态学研究的相关文献信息,运用文献计量统计和可视化方法对年度发文量、引用频次、作者、国家、机构、期刊、关键词等进行分析,解析了28年间国内外该领域的研究态势并对未来发展提出了建议。结果表明,1990—2017年间WoS和CNKI数据库中分别收录了该领域文献457篇和1256篇,28年间发文量呈现波动增长趋势,且在2006年后步入快速发展期。WoS中的文献涉及全球60个国家,我国的发文量占发文总量的50.33%,遥居全球榜首,其次是美国和斯洛文尼亚等国。此外,发文量前10的作者均来自我国,发文量较多的机构也多来自我国,这充分表明我国学者在喀斯特植被生态学方面的研究非常活跃,是全球该领域前沿动向和发展趋势的引领者。期刊分析结果表明,《Environmental Earth Sciences》和《生态学报》分别是该领域外文和中文...     

喀斯特峰丛洼地植被恢复过程中土壤微生物特性

以喀斯特峰丛洼地草丛、灌丛、次生林和原生林生态系统为对象,研究了植被恢复过程中土壤微生物生物量、土壤微生物碳熵、土壤呼吸及其呼吸熵等微生物特性。结果表明:土壤微生物生物量与土壤微生物碳熵随着植被恢复呈增加趋势(P0.05),土壤呼吸熵变化规律与之相反,土壤呼吸变化不显著,说明随着植被的恢复土壤质量不断提高,顺序为乔木(原生林、次生林)灌丛草丛;同一生态系统中土壤微生物生物量氮、土壤呼吸及其呼吸熵均表现为冬季夏季(P0.05),土壤微生物碳熵为冬季夏季(草丛例外)(P0.05),而土壤微生物生物量碳却未呈现显著性季节变化;土壤微生物生物量氮与微生物碳熵不仅对地上植被及季节变化响应敏感,且与土壤有机质及其他微生物指标相关性较好(P0.05),可以灵敏表征喀斯特峰丛洼地不同植被恢复土壤质量变化。     

中国喀斯特天坑演化及植被生态系统研究进展

喀斯特天坑(Tiankeng)是近年来在喀斯特地区发现的一类深陷地表的负地形地质奇观,由于受到四周岩壁的圈闭作用及地形的约束,喀斯特天坑内部形成了一种绝无仅有的原始小气候,孕育了丰富独特的动物、植物和微生物资源。该文在系统梳理前期天坑研究文献的基础上,以天坑植被生态系统研究为重点,兼顾天坑分布和演化规律,综述了天坑在这些方面的主要研究进展和新的认识,进而分析了目前天坑研究中存在的问题。围绕上述天坑研究领域,提出了天坑研究未来发展的5个研究方向:(1)系统性、大尺度和多学科联合探究天坑成因及其植被生态系统的演化规律;(2)天坑内生物资源对坑外荒漠化地区生态修复作用及其机制;(3)天坑土壤微生物分布规律及其与植物互作机制;(4)环境变化对喀斯特天坑生态系统的影响效应;(5)旅游开发对天坑植被生态系统的影响评估。     

恢复生态学与植被重建

恢复生态学是现代最重要的分支学科之一,其理论与方法均在不断发展之中。本文论述恢复生态学的理论、方法与实践,并探讨热带亚热带区域地带性植被的恢复途径及其效益     

植物群落演替过程中植物生理生态学特性及其主要环境因子的变化

对20世纪80年代以来有关植物群落演替的生理生态学机制研究的主要结果进行了综述.演替早期和演替后期各种植物所处环境常有很大差别.演替早期的生境具有开放性和光照充足等特点,各环境因子富于变化;演替后期的生境由于植被的缓冲作用,一般较为封闭和稳定,各环境因子在空间尺度上的异质性较强.演替早期和演替后期群落不仅物种组成不同,而且在演替不同阶段中出现的物种的生理生态特性以及对环境的适应性也有很大差别,这些物种的生理生态差异使得物种更替现象经常发生, 也使得演替能够顺利进行.在全球气候变化影响下,生态系统将会出现更多的次生演替和长时间停留于演替早期阶段的情况.     

植物通气组织的形成过程和生理生态学意义

文章从感受逆境信号、信号传递到细胞解体形成通气组织等几个过程介绍了植物通气组织形成过程的研究进展 ,并阐述了通气组织的生理生态学意义。     

中国喀斯特植被分类系统

我国喀斯特地貌分布广泛,是全球喀斯特集中分布区面积最大且岩溶发育最强烈的典型区域。喀斯特植被物种组成独特,生物多样性丰富,群落结构复杂,植被类型极其丰富。该文对已发表的喀斯特植被类型和近期的调查资料进行系统整理,依据《中国植被志》的分类原则,在群系尺度上编制了中国喀斯特植被分类系统,包括3个植被型组、13个植被型和554个群系。探讨了喀斯特植被的分类系统与原有分类系统的衔接,并依据相关资料,对喀斯特生境专性群系进行了识别和判定,以期为喀斯特区域的石漠化治理、植被修复提供科学参考。     

中国科学院植物研究所植被数量生态学开放研究实验室简介

中国科学院植物研究所数量植被生态学开放研究实验室作为中国科学院的开放实验室之一建立于１９８９年。本实验室是在著名的植物生态学家、院士张新时研究员的倡议及领导下建立的。主要从事以植被为主的信息生态学的综合性研究,即植被及其环境数量分析的理论与应用基础研究。主要研究方向是探讨与应用现代信息科学的数量分析方法与技术来研究植被的类型、分布、演替及其与环境的相互关系;提出植被、资源与环境的开发经营和优化管理模式,以达到恢复、改善及建立高效生态经济效益的植被,以及保护和改善生态环境的目的。因此,本实验室担负…     

广西木论喀斯特森林土壤养分水平与植被及地形的关系

研究了广西木论喀斯特森林原生植被和次生植被的土壤养分特征,测定了陡坡、缓坡、洼地3种主要地形内林地0～5 cm表层土壤中的有机质(SOM)、氮、磷、钾含量,以及它们在石土面、土面两类主要小生境间的差异.结果表明:林分成熟度高、优势种不明显的原生林积累了高水平的SOM,缓坡石土面最高,达345 g kg-1,洼地的含量较低,但仍在80 g kg-1以上;土壤全氮(TN)、碱解氮(AN)含量也较高.以红背山麻杆(Alchornea trewioides)、广西野桐(Mallotus conspuyrcatus)、伞花木(Eurycorymbus cavderiei)等为优势种的次生林,物种多样性较原生林低,SOM、TN、AN含量也低,缓坡石土面和土面小生境的SOM分别为110 g kg-1和77 g kg-1,是原生林的32%和35%,下降幅度最大,其次为陡坡,而洼地的差异不明显.全磷(TP)、有效磷(AP)、全钾(TK)、有效钾(AK)含量在两林型间差异无明显规律.原生林和次生林土壤养分含量(除TK外)以缓坡>陡坡>洼地;但次生林中三者间无显著差异.同类型样地内小生境土壤养分含量(除TK外)均为石土面含量高于土面.     

喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段优势种根系构型特征

以喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段灌丛、次生林、原生林为研究对象,采用全挖法分析了各阶段4个优势种的根系构型参数,探讨该特殊生境条件下植物根系构型的差异性、相似性以及资源合理高效的利用方式。结果表明:(1)各个植被恢复阶段优势种拓扑指数TI均趋向于0.5,呈叉状分支结构,并表现为次生林(0.57)原生林(0.49)灌丛(0.46),有利于根系在贫瘠且浅薄的土壤环境中拓展生存空间。(2)3种植被恢复阶段优势种的根系平均连接长度在34.29cm以上,平均为37.01cm,增加连接长度对植物在养分贫瘠的喀斯特土壤环境的生存有利。(3)次生林根系分支率低于灌丛和原生林,这是不同植被恢复阶段优势种对环境所采取的不同适应策略。(4)3种植被恢复阶段优势种根系的横截面积比均符合Leonardo da Vinci法则,且不随直径的变化而变化。(5)3种植被恢复阶段优势种在土壤养分、水分获取及土壤空间拓展方面没有显著差异性。研究认为,在喀斯特峰丛洼地异质性很强的生境下,3种植被恢复阶段优势种的根系均为叉状分支结构,且均以较长的连接长度和较低的分支率策略适应其特殊的生态环境。     

大明山中山植被恢复过程植物物种多样性的变化

对大明山中山退化生态系统植被恢复过程植物物种多样性的发展研究表明：大明山中山植被恢复过程物种数量的增减总是伴随着阳性先锋物种的衰退和中生性顶极种的发展。恢复过程中植物物种数量呈前期（２～２０年）迅速增加,中期（５０～６０年）减少,后期（１５０年以上）维持一定水平的发展趋势。中山区退化生态系统的植被恢复是朝着地带性植被类型的方向发展的,此过程可以不经过马尾松先锋林阶段,而直接进入以阔叶树种为优势的先锋群落。因此,大大缩短了中山山地退化生态系统植被向中生性顶极植被恢复的进程。     

植被生态系统恢复及其在华南的研究进展

介绍了恢复生态学常用的理论,并指出恢复生态学研究大多涉及植被生态系统恢复。植被恢复的目标就是要恢复植被的合理结构、功能和动态过程,从而为人类提供生态系统服务。植被恢复可以把区域的地带性植被生态系统作为参考生态系统,但目前的植被恢复工作绝大部分只是恢复了植被生态系统的部分组成、结构和功能。植被生态系统恢复研究主要从退化的原因与过程、恢复的过程与机理,以及从生境恢复、种群恢复、群落恢复、生态系统和景观恢复等不同尺度上的恢复开展。在介绍华南地区的植被生态系统现存问题的基础上,对华南地区开展的植被生态系统恢复,尤其是华南植物研究所(园)开展的植被生态系统恢复研究进行了介绍。最后,提出了华南地区植被生态系统恢复的方向及发展趋势。     

桂林岩溶试验场自然恢复过程中植物多样性的变化

岩溶区生态恢复和重建是当今生态学研究的热点之一.研究自然更新过程中植物多样性变化对岩溶区退化生态系统的恢复和重建具有指导性意义.以桂林岩溶试验场为研究范围,选取具有代表性的垭口、1号洼地和砂页岩区3个样点(样方为20m×20m)进行种属组成、植物生活型谱和植物多样性研究.结果表明,丫吉村岩溶试验场经过近20年的自然恢复,其植物多样性增加,生境获得改善,整个区域的群落向着更加稳定的阶段演替.     

茂兰喀斯特森林林隙植被恢复的物种组成及生活型特征

以贵州茂兰国家级自然保护区喀斯特森林为研究对象,以群落调查为基础,研究了林隙植被发育过程中物种组成、种间关系及生活型的动态变化规律。结果表明:在林隙发育的10年至30年时,林隙植物的科、属、种组成逐渐增加,至40年时有所下降,科和属组成与非林隙林分基本持平,但物种数继续增加。表征在林隙的恢复过程中,来自不同分类群的物种增加,群落组成更加复杂化和多样化。科、属、种三个等级均表现为林隙发育年龄越相近,相似性系数越大,林隙年龄相差越大时,物种组成的相似性越小,体现了林隙植被恢复的连续性。随林隙年龄的增大,高位芽植物和藤本植物逐渐增多,而地面芽和一年生植物则有减少的趋势,地上芽和地下芽植物随林隙的发育变化规律不明显。随林隙的发育,群落结构趋于稳定,生态功能增强。     

生态恢复方式对喀斯特生境苔藓植物物种组成的影响

为探究生态恢复方式对苔藓植物的影响,研究了自然弃耕和退耕还林等生态恢复方式对重庆市中梁山喀斯特地区不同生境类型下苔藓植物物种组成特征的影响。结果表明,研究区有苔藓植物15科26属41种,其中藓类39种,苔类2种,美灰藓(Eurohypnum leptothollum)为主要优势物种;研究区石生藓类植物占比较大,生活型以平铺型和丛集型为主,各生境物种多样性及相似性指数整体偏低,但相比弃耕杂草地、灌木林和经济型林地,竹林和马尾松林中苔藓植物具有更高的物种多样性;冗余分析表明,郁闭度和光照强度是影响苔藓植物分布的关键环境因子,乔木林为苔藓植物的生长提供了更适宜的生境。因此,相比于自然恢复和经济性林地等恢复方式,退耕还林是喀斯特退化生境更为理想的生态恢复方式。     

Process of biodiversity research of Karst areas in China

Because the Karst environment is very sensitive to disturbance, once a strong disturbance occurs in a Karst ecosystem it will undergo reverse succession, and both its recovery and restoration might be difficult. So, biodiversity is an important factor in maintaining existing Karst landscapes and also provides the basis for recovery of degraded Karst ecosystems. Karst restoration has become the core issue in research related to environmental changes in Karst areas. With the implementation of the World Heritage List and Rocky Desertification Project in recent years, the number of related research papers has shown rapid growth and Karst has become one of the important topics of new research. This paper uses the CNKI (China National Knowledge Infrastructure) and Springer databases as well as the Taylor & Francis UK database as data sources; the result shows: (1) the quantity of Karst related journal articles is on the rise, exceeding 20 articles per year since 2008; (2) Karst related journal articles focus on two major categories, ecology (51) and environmental engineering (41); (3) the literature mainly comprises jointly produced documents, and most are from the core research team of Wang Kelin, Su Weici, Xiong Kangning. Based on statistical results, we comprehensively review two theses and 89 academic papers and use combined data from the internet and correlation analysis to give a scientific overview of recent literature. The result can be seen in three ways. First, 39 papers have been published on mechanisms that maintain biodiversity > 20 papers on the characteristics of diversity > 20 papers on monitoring and evaluation of diversity > 13 papers on Karst restoration and reconstruction of diversity. Second, the research concentrated on three aspects, namely, 16 papers on the characteristics of native biodiversity, 17 on biological mechanisms that maintain biodiversity, and 15 on non-biological mechanisms for maintaining biodiversity. Third, for comparing natural Karst habitats with degraded habitat in two contrasting ecological landscapes, the paper elaborates on dynamic biodiversity research in Karst areas from different perspectives and different fields and scientifically analyses the correlations of literature from these different perspectives. This paper is based on a brief summary of research related to biodiversity in Karst regions, as well as research related to the perspectives of specific geological and geomorphological conditions of Karst regions and clarifies the basic condition of biological diversity in Karst areas. Four problem areas are identified that need to be the subject of future studies. First, research related to genetics, species and ecosystem research needs to be integrated and strengthened and further study of mechanisms related to genetic variation, species in Karst area flora and changes within Karst ecosystems is needed. Second, research on the mechanisms involved in habitat maintenance serves as the basis of the establishment of regional diversity surveys. On this basis, research related to maintaining diversity in light of economic development should be added with discussions on issues such as population variation and the ability of populations to evolve as well as changes in regional biodiversity on both the macro and microlevels. Third, species selection during habitat reconstruction is very subjective. If we want to balance economic development with ecological benefits, we need to study how we can coordinate the relationships among species in the reconstruction area, and maintain stable regional biodiversity. Last, designing a monitoring system is an important basis for status surveys and prediction of future conditions. Monitoring might provide scientific data to help maintain biological diversity in Karst areas.     

广西弄拉岩溶植被不同演替阶段的主要土壤因子及溶蚀率对比研究

植被是土壤形成过程中最活跃的因素 ,在同样气候条件下又是最重要的因素 ,植被的演替改变了土壤的理化性质 ,促进了成土作用。植被的正向演替可改善土壤 A层的理化性状 ,降低容重 ,增加孔隙度、含水量和有机质含量 ;而 B层理化性状在演替初期得到改善 ,后期 (乔林期 )却明显下降 ,容重增加 ,孔隙度、含水量和有机质含量大大降低。土壤 p H值随演替进展逐渐降低。Mg含量随正向演替而降低 ;Ca因植物的作用而呈现复杂性。土壤 CO2 的变化也很复杂 ,表层 CO2 随正向演替明显增加 ,但当(青冈林土 )孔隙度很大时有利于 CO2 的逸出而大大降低 ;深层 CO2 与土壤孔隙度、含水量一致 ,初期随正向演替增加 ,到乔林期又降低。地表溶蚀率随植被正向演替 ,先降低后增加 ;土壤中岩石的溶蚀率随演替而增加 ,与 Ca、Mg含量 ,p H值成反比 ,与土壤有机碳、CO2 浓度成正比 ;植被进展演替有促进潜蚀的作用 ,演替初期表层溶蚀率较深层高 ,到乔林阶段后深层较高。岩石的溶蚀率还受土壤含水量、孔隙度等多种因素的影响。     

黔南和黔中喀斯特天然林植物区系研究

采用路线调查和典型样地结合的方法,比较了亚热带黔南荔波和黔中开阳不同生态区喀斯特天然林植物区系的异同.结果表明:荔波喀斯特天然林植物区系有146科408属827种(变种),开阳有150科434属838种(变种),两地共有118科227属200种(变种).科水平上的科与种所占比例呈左型偏态分布,属水平上的属所占比例呈双曲线分布、种所占比例呈左型偏态分布,这反映了两区生态环境和森林起源的异质性.两区植物属的地理成分变化呈左型偏态分布、共有属呈双曲线分布,均是热带分布高于温带分布,荔波的热带分布属比例较高、开阳的温带分布属较高,这是两地纬度和海拔高度不同造成的水热条件差异所致.两区维管束植物的科和属的平均种数均小于贵州和中国植被,单种科与属的比例较高,这反映了喀斯特天然林植物区系的古老性和孑遗性.