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。     

喀斯特地区植被恢复过程中适生植物的生理生态学研究进展

从喀斯特地区适生植物的生境适应性、光合生理、水分生理、养分生理、菌根生理以及遗传生理等方面综述了当前喀斯特地区植被恢复过程中开展的一些生理生态学研究成果,提出今后喀斯特地区需要开展适生植物的钙适应机制、碳循环以及抗旱遗传机制等方面的研究,为喀斯特地区植被恢复提供理论参考。     

我国西南喀斯特植物生态适应性与石漠化治理

我国西南喀斯特地区生态脆弱, 石漠化问题严重, 植被恢复/重建的难度极大。为此, 近年来开展了许多基础性研究, 以求为石漠化治理提供科技支撑。该文概略介绍了该地区喀斯特生境的特点, 回顾和评述了喀斯特生境中植物适应性、植物种群、植物群落和生态系统生态学方面取得的主要研究进展, 并结合石漠化综合治理的现状, 提出了喀斯特植物生态学研究的几点期望。     

喀斯特土壤条件下丛枝菌根真菌侵染对任豆幼苗生物量分配和根系结构特征的影响

喀斯特地区土壤瘠薄,植被恢复困难,根系对幼苗生长发育起重要作用.丛枝菌根真菌(AMF)侵染可促进喀斯特植物干物质积累及提升抗逆能力,但AMF对喀斯特地区主要恢复树种根系侵染机制及影响的研究尚不够深入.本研究以喀斯特地区典型造林树种任豆(Zenia insignis)幼苗为试验材料,利用不同养分条件的喀斯特原生土壤开展盆...     

喀斯特峰丛洼地生态系统服务空间权衡度及其分异特征

我国西南喀斯特峰丛洼地区脆弱的生态环境与剧烈的人类活动导致石漠化现象以及生态功能退化,制约了区域生态-福祉耦合效益的提升。首先从数值变化与空间变异综合的角度,构建了融合均方根偏差法与地理探测器的生态系统服务空间权衡度指标,进而围绕喀斯特水源涵养-土壤侵蚀关系以及植被固碳-土壤侵蚀关系,在不同环境因子梯度下和地貌形态类型区内开展生态系统服务空间权衡度计算及其分异特征研究。环境因子梯度分析表明,由于植被显著的保持水土能力,水源涵养与土壤侵蚀之间的空间权衡度随植被覆盖度的增大而逐渐减小;地形因子对地表水土过程与植被功能影响深刻,植被固碳和土壤侵蚀之间的空间权衡度随海拔和坡度的升高而逐渐增大,1000 m以上中海拔以及陡坡地区的空间权衡度是低海拔与缓坡地区的4-6倍。地貌形态类型区的统计结果显示,地貌特征对生态系统服务之间的空间权衡关系具有宏观控制作用,植被固碳-土壤侵蚀之间的空间权衡度随地形起伏度的升高而逐渐增大,具体为：中海拔平原 < 中海拔台地 < 中海拔丘陵 < 小起伏中山 < 中起伏中山,水源涵养与土壤侵蚀之间则成相反趋势。因此,今后在以生态系统服务协同提升为目标的喀斯特石漠化治理工作中,应强调环境因子作用程度的空间差异以及地貌形态特征的宏观控制作用。     

基于生物量回归方程估算黔中喀斯特常绿落叶阔叶混交林木本植物的根系生物量

常规根系生物量研究方法在我国西南喀斯特森林地区实施困难,根系挖掘法所得研究结果不确定性高,导致目前根系生物量数据匮乏。选择贵州中部喀斯特常绿落叶阔叶混交林为对象,建立常规的根系生物量回归方程,结合群落调查数据,以期研究该森林木本植物的根系生物量特征及其空间分布格局。利用106株乔木、34株灌木和34株藤本标准木根系数据,构建了5种优势乔木(安顺润楠Machilus cavaleriei、化香树Platycarya strobilacea、云贵鹅耳枥Carpinus pubescens、云南鼠刺Itea yunnanensis和窄叶石栎Lithocarpus confinis)、3种优势灌木(刺异叶花椒Zanthoxylum dimorphophyllum、倒卵叶旌节花Stachyurus obovatus和异叶鼠李Rhamnus heterophylla)和2种优势藤本(藤黄檀Dalbergia hancai Benth和小果蔷薇Rosa cymosa)以及乔木通用、灌木通用和藤本通用共13个根系生物量回归方程。利用这些方程计算得到该喀斯特森林木本植物总根系生物量为22.72Mg/hm2。乔木根系生物量(22.57 Mg/hm2)远高于灌木和藤本,占森林总根系生物量的99.30%。5个优势乔木树种的根系生物量(19.67 Mg/hm2)占森林总根系生物量的86.54%。物种根系发达程度是影响根系生物量空间分布格局的重要因素。研究可为喀斯特地区植被地下生物量与碳储量的全面估算提供一个新途径。     

喀斯特地区丛枝菌根真菌遗传多样性

为探明喀斯特地区丛枝菌根真菌( AMF)的遗传多样性特征,利用巢式PCR和DGGE相结合的分子生物学方法对茂兰喀斯特多个植被类型下的AMF遗传多样性进行了研究.结果表明,喀斯特地区AMF遗传多样性指数和物种丰富度分别平均为3.50和41,远高于非喀斯特对照样地的2.68和17,分析表明,喀斯特地区较高的AMF多样性与此地区丰富的植物多样性以及特殊的生态环境有关,是与喀斯特生态系统长期相互选择的结果.不同植被类型下的AMF多样性差异显著,相似性指数最高为0.34,喀斯特地区AMF的群落结构随着植被类型的改变发生显著变化;基因测序显示,喀斯特地区AMF的优势菌属是生态适应性很强的球囊霉属,在喀斯特石漠化生态恢复中具有较强的利用潜力.     

我国西南山地喀斯特植被的根系生物量初探

在贵州茂兰喀斯特森林国家自然保护区内,选取2种立地条件上(岩石和土壤分别占优势)的5个植被恢复阶段(草本群落、灌草群落、灌木群落、次顶极常绿落叶阔叶林和顶极常绿落叶阔叶林)共10个样地,利用平均标准木机械布点法对根系进行采集,分析了其生物量总量、不同根系径级的分配格局和地下空间的分布规律。结果表明:1)喀斯特植物群落的正向植被恢复进程极显著地增加了地下生物量(p0.001),从草本群落的2.63Mg·hm–2增加到顶极森林群落的58.15Mg·hm-2;同一恢复阶段的石生和土壤立地上根系生物量的差异不显著(p0.05),在顶极和次顶极常绿落叶阔叶林阶段,石生立地的根系生物量高于土壤立地,而灌木、灌草和草本群落阶段则相反。2)同一恢复阶段的石生立地的粗根生物量均高于土壤立地,但差异不显著(p0.05),而细根和小根生物量则从石生到土壤立地显著增加(p0.05);随着喀斯特植被的恢复,石生和土壤立地上粗根占总根系生物量的比例均逐渐增加。3)石生立地根系的分布以水平扩散和穿梭为主,无垂直层次分布;而土壤立地各恢复阶段的根系生物量主要集中在地面到地下10cm的垂直空间内;在不同的土层深度,粗根占所有根径级生物量的80%,且随土层加深,其比例降低。该研究不仅填补了喀斯特植被根系生物量观测的空白,为估算我国西南喀斯特地区植被的总生物量和生产力提供了本底数据,也为进一步研究喀斯特森林稳定性维持机制和喀斯特石漠化防治与植被适应性修复奠定了基础。     

滇东菌子山喀斯特森林的植被类型及其特征

菌子山喀斯特森林区位于云南东部师宗县, 在植被区划上属滇中、滇东高原半湿润常绿阔叶林与云南松(Pinus yunnanensis)林区。该片森林以次生林为主, 是这一植被区东部边缘残留森林的典型代表。为揭示菌子山喀斯特森林类型组成及其群落特征, 该研究对该森林区开展了系统的样方调查, 记录了群落的物种组成、数量特征、生境信息等。通过对29个样方的调查数据的分析, 基于群落学-生态学分类原则和最新的中国植被分类系统修订方案, 该喀斯特森林可划分为4个植被型, 16个群系和27个群丛。该研究对每个群丛的特征进行了描述, 提供了所有样方的原始数据。     

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。     

喀斯特关键带植被时空变化及其驱动因素

中国南方喀斯特地区广泛面临着生态问题,植被的保护与恢复倍受关注,对这一区域植被覆盖的进行监测和预测是非常必要的。以MODIS-NDVI为数据源,分析2000—2016年间,研究区不同地质背景,多种土地覆被类型的NDVI时空变化特征及驱动因素。结果表明:(1)从2000—2016年间,研究区植被覆盖整体呈增长趋势;其中喀斯特区域增长情况略优于非喀斯特区域。植被覆盖在空间上呈现东高西低;其中林地的NDVI值最高,耕地次之,依次草地,居民用地,水域,未利用地最低;在林地和耕地中,非喀斯特区域的NDVI值比喀斯特高,其余的土地覆被类型中都比喀斯特区域低。(2)研究区植被覆盖改善的地区占60.19%,退化地区占17.06%;草地,耕地区改善明显,退化主要在水域和建设用地; Hurst指数显示在研究区持续性改善的NDVI大于持续性退化;相比非喀斯特区域,喀斯特区域改善及持续性改善情况更佳。(3)整体而言,海拔对NDVI的空间分布影响力最大,温度次之,依次为降雨,夜间灯光指数;相比而言,非喀斯特区域NDVI空间分布更易受地形因子影响;喀斯特区域NDVI空间分布更易受气候差异及人类活动影响。(4)研究区分别有49%,45%,61%的NDVI与气温,降雨,日照的相关系数通过a=0.05的显著性检验;相比非喀斯特而言,喀斯特区域植被生长更易受气候变化的影响。     

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。     

中国西南喀斯特地区植被变化时空特征及其成因

2000年以来,国家在中国西南喀斯特地区开展一系列生态治理工程,该地区退化生态系统得到一定程度的恢复,而2008年开展石漠化综合治理工程以来该地区的植被覆盖和生产力如何变化尚不清楚。本研究利用遥感增强型植被指数(EVI)和总初级生产力(GPP)数据,研究2000—2015年西南喀斯特地区植被EVI年均值和GPP年总量的时空变化特征,重点探讨2008年以来石漠化综合治理工程、气候变化等因素对植被覆盖及生长的影响,进而评估石漠化综合治理工程的成效。结果表明,2000—2015年西南喀斯特地区植被EVI总体显著增加,其中2008—2015年植被EVI均值和变化率分别比2000—2007年高6.9%和85.7%,EVI显著增加的区域占西南喀斯特地区的13.4%;该区域GPP年总量亦呈显著增加趋势(20.58 g C m-2a-1)。2008—2015年气温和降水对植被EVI变化趋势的贡献仅占28.3%,退耕还林还草等生态恢复措施、大气CO2浓度、大气氮沉降的增加可能是该区域植被覆盖显著增加的主要贡献因子。在100个首批石漠化综合治理试点县中,大部分试点县植被EVI的变化趋势受非气候因子的影响,其中治理面积大的县受非气候因子的影响显著高于治理面积小的县,表明石漠化综合治理工程的实施有效地促进了试点县植被覆盖的增加。     

西南喀斯特区域水土流失敏感性评价及其空间分异特征

西南喀斯特地区碳酸盐岩酸不溶物含量很低,成土速率慢、土壤允许流失量小,加上地形起伏大、植被破坏严重,导致该地区水土流失敏感性及其空间分异的独特特征。选取降雨侵蚀力、地形起伏度、土壤类型、植被类型及土壤允许流失量等5个指标,应用GIS技术对西南喀斯特区水土流失敏感性进行单因子和多因子综合分析评价,结果表明西南喀斯特区水土流失敏感性普遍很高,中度敏感以上区域占西南喀斯特区总面积的82.8%,不敏感区域所占面积比例为6.4%;水土流失中度敏感以上区域主要分布于贵州全境、广西峰丛洼地区、云南东南部、重庆东北部、东南部、湖北西南部及湖南西北部等区域;随着岩石中酸不溶物含量的增加,水土流失极敏感和高度敏感区面积比例减少,中度敏感区比例增加。研究结果有助于指导西南喀斯特地区水土流失防治及退化喀斯特生态系统的恢复与重建。     

西藏高原高寒草原生态系统植被C／N值的分布特征及其影响因素

以西藏高原高寒草原生态系统的4个自然地带（高山草原、高山灌丛草甸、山地半荒漠与荒漠以及山地灌丛草原）的19个草地型植被为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,对高寒草原生态系统植被C／N值的分布特征及其影响因素进行了研究。结果表明：西藏高原高寒草原植被C／N值总体上呈现出东西部低而中间高的态势以及斑块状交错分布的格局。不同自然地带间和不同草地型间植被地上部分和根系的C／N值有明显差异,且地上部分的C／N值均大于根系。19个草地型植被地上部分的平均C／N值为34．17,变异系数为35．87％;根系的平均C／N值为29．58,变异系数为40．02％。4个自然地带植被地上部分的平均C／N值为31．98,变异系数为13．82％;根系的平均C／N值为31．86,变异系数为16．92％。回归分析结果显示：植被地上部分C／N值与地上部生物量以及土壤全N和全K含量呈显著正相关、与植被高度呈显著负相关;根系C／N值与海拔和20～30em土壤容重呈显著正相关、与年均降水量和年均蒸发量呈显著负相关,这些因子均为影响西藏高原高寒草原植被C／N值的关键环境因子。总体上看,地理因子、气候因子和土壤物理因子对西藏高原高寒草原生态系统植被C／N值的影响不显著,而植被因子和土壤化学因子则对其有显著影响。     

西南喀斯特山地森林群落土壤种子库研究综述

土壤种子库作为喀斯特山地研究的重要组成部分,其研究成果在深入探讨喀斯特地区植被结构、功能与动态方面具有十分重要而独特的作用.本文系统介绍了该地区种子库的研究方法及主要内容.在对已有成果进行综合分析的基础上,就目前喀斯特土壤种子库研究中亟待解决的一些问题进行了探讨,认为今后应加强森林群落中优势种或建群种土壤种子库动态变化,外来入侵物种土壤种子库动态及其对群落物种多样性的影响机理和土壤种子库在退化植被恢复中的作用与潜力等领域的研究工作,以期为从事西南喀斯特地区土壤种子库研究和该地区植被群落恢复实践提供理论指导.     

中国西南喀斯特地区土壤动物生态学研究进展

中国西南喀斯特地区生态环境十分脆弱,在人为活动和自然因素的严重干扰下,该区生态系统遭到严重的破坏。土壤动物是喀斯特地区生态系统能量流动和物质循环至关重要的生物驱动因子,在保护和改善土地资源、防控该地区生态退化中有着重要意义。该区土壤动物类群组成丰富,具有明显的表聚性;随石漠化程度的加重,土壤动物类群数有减少的趋势;生境越复杂、扰动越小,土壤动物群落结构也越复杂、个体密度和类群数越高;不同海拔的土壤动物群落结构存在异质性。当前,中国西南喀斯特地区土壤动物生态学研究中存在分类水平不高、生态服务功能研究较少、对自然因素和人为因素响应的研究不够深入等问题。未来中国西南喀斯特地区土壤动物生态学研究应在生物指示作用、生态服务功能、微生态调控与作用机制及对当今热点环境问题的响应等方面展开深入研究。     

赤水河流域不同地貌区生态系统健康对比

赤水河流域是长江上游重要的生态屏障,其生态系统健康对长江流域生态安全及可持续发展具有重要作用。本研究利用RUSLE模型、SWAT模型、Fragstats软件及地理探测器等方法,构建赤水河流域生态系统健康评估理论框架,探讨了生态修复下流域2010—2020年生态系统健康时空演变及驱动因子。结果表明：2010—2020年间,赤水河流域生态系统服务呈现先降后升趋势,总体呈下降趋势,丹霞地区生态系统服务总体高于喀斯特地区。流域生态系统健康总体处于亚健康状态,其中,丹霞地区处于很健康和健康状态,喀斯特地区则处于亚健康及不健康状态。影响喀斯特/丹霞地貌区生态系统健康的主导驱动因子存在差异。喀斯特区以植被、降水及基岩裸露率为主导驱动因子,丹霞区则以植被、土地利用和降水为主导因子。交互探测后影响因子解释力增强,不同地貌类型区的主导交互因子组合呈现较大差异。其中,喀斯特区以降水∩归一化植被指数、降水∩数字高程模型和降水∩基岩裸露率为主导交互因子组合,丹霞区以归一化植被指数∩降水、归一化植被指数∩土地利用及归一化植被指数∩数字高程模型为主导交互因子组合。研究结果可为赤水河流域生态系统健康维护、治理提供理论...