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。     

重度退化的喀斯特天坑草地物种多样性及群落稳定性——以云南沾益退化天坑为例

喀斯特天坑是21世纪初命名的宏大地表负地形,其隐域生境为动植物的生长和繁衍提供了良好的条件,近几年来,随着天坑价值的深入挖掘,天坑独特生境特征及其植物群落逐渐得到重视,但现有研究较多关注原生天坑及轻度退化天坑,对退化程度较高且可进入性较强的退化天坑的研究仍相对薄弱。云南大竹菁天坑属于典型的重度退化天坑,可进入性较强,坑底以草地植物群落为主,将其作为退化天坑的代表性区域开展天坑内外植物群落的特征差异及植物群落的稳定程度研究,有利于补充系列天坑现有的理论知识体系,亦能为广大喀斯特区域的生态恢复提供一定的借鉴意义。采用野外采样及数据分析相结合的方法,从定性及定量的角度研究大竹菁退化天坑植被群落特征以及植物群落的稳定程度,研究结果表明:1)退化天坑内草地群落现有14科35属35种,坑外14科30属30种,坑内外物种组成相对多样,两者优势种差异较大,仅一种共优种;2)退化天坑生态系统较为脆弱,坑内外植物群落多样性总体偏低,坑外植物多样性高于坑内植物多样性,但差异不显著,而坑外均匀度却显著高于坑内均匀度;3)坑内外植物群落处于极不相似水平,结构分异明显,群落之间具有较大的生境差异性;4)坑内植物群落种间总体呈正联结性,种间联结较松散,具有一定的独立性,处于正向演替阶段,而坑外呈负关联性,群落较不稳定;5)采用稳定性分析进一步阐释得出,坑内植物群落离稳定状态仍有一定差距,说明受到人为干扰的重度退化天坑生境仍较脆弱。     

喀斯特原生天坑植物群落空间格局特征——以云南沾益天坑为例

以云南沾益大毛寺原生天坑为例,获取坑内植物群落林木个体相对位置信息,进行角尺度、混交度、林层指数等林木空间结构参数与坑底植物群落空间格局分析,并运用点格局分析方法进行单个种群的空间分布特征以及不同种群间的空间关联性分析.结果表明: 大毛寺原生天坑坑底植物群落在空间分布上呈现随机分布,林木物种呈中度混交,林木垂直分层虽较简单,但结构稳定,具有发育成熟的顶极森林群落的空间分布特征;坑底植物群落的种群主要呈聚集分布,种群间呈负关联,且处于同一垂直层次上种群间空间负相关性更强,垂直层次相差越大,空间竞争性越小,而随着空间范围的增大,空间负关联越弱;坑内生态系统具有较高的稳定性,是难得的物种自然栖息地和生态避难所,独特生境中形成的稳定植物群落结构在喀斯特地区生态恢复研究中具有重要的借鉴意义和导向作用.     

喀斯特退化天坑不同坡向植物群落系统发育与功能性状结构

喀斯特退化天坑地下森林主要分布在不同坡向的倒石坡上,探究环境过滤、竞争排斥和随机过程在天坑地下森林群落构建中的作用,有助于揭示天坑物种避难所价值,为天坑植物多样性的保护及坑外地表生态恢复提供科学的参考。以云南沾益深陷塘退化天坑为例,综合运用功能性状生态学和系统发育方法,研究不同坡向植物群落的土壤环境特征、功能性状变异、系统发育信号及系统发育多样性。研究表明：（1）不同坡向土壤环境差异较大,相对于南坡和北坡而言,东坡的土壤环境变异程度最大。（2）各坡向具有不同的优势种群,其中壳斗科植物种群多度较大,在北坡和东坡的黄背栎（Quercus pannosa）种群数量较大,在南坡则是青冈（Cyclobalanopsis glauca）多度最大。各优势物种功能性状在不同坡向存在差异,整体上变异程度中等,但南坡优势物种变异程度最大。（3）叶宽、长宽比、叶厚度、比叶面积具有较强且显著的系统发育信号（K>1,P<0.05）,性状进化过程中受遗传因素影响较大;而叶长、叶面积、叶干重、叶干物质含量、最大树高系统发育信号弱（K<1）,性状进化过程中受生境因素影响较大。（4）各坡向植物群落构建过程由生态位理论的环境过滤和竞争排斥作用主导,坡向从北坡-东坡-南坡的转变过程中,植物群落构建中环境过滤作用逐渐减小,竞争排斥作用逐渐增大。北坡可能较长时间内都是以旱生型植物为主要建群种,而南坡则可能最终演替成亚热带湿润气候型的顶极群落。     

广西天坑森林物种多样性与土壤酶活性和养分的关系

为研究天坑负地形生境土壤酶活性、养分和木本植物多样性的分布特征和内在联系，该文以广西大石围天坑群天坑森林为研究区，基于天坑坑内—坑口—坑外群落多样性调查和土壤生境调查，采用相关性分析和冗余分析方法，探究木本植物物种多样性与土壤因子间的耦合关系。结果表明：(1)坑内木本植物有21种31属20科，坑口木本植物有91种58属58科，坑外木本植物有47种30属30科，天坑坑内Margalef指数和Patrick指数显著低于天坑坑口和坑外生境，沿天坑坑内—坑口—坑外生境变化，物种分布总体较为均匀，但物种数量增多。(2)天坑坑外土壤全氮含量显著高于坑内和坑口生境，坑内的土壤全镁、土壤全磷和土壤速效磷含量显著高于坑口和坑外生境，坑外的土壤碱性磷酸酶和土壤脲酶活性显著高于坑口和坑内生境，表明天坑坑内土壤磷含量较高，但土壤酶活性总体偏低。(3)物种多样性与土壤养分、土壤酶活性相关性强。综上表明，天坑生境对物种多样性、土壤酶活性及土壤养分含量的分布特征影响较大，土壤速效磷、土壤碱性磷酸酶、土壤含水量、土壤脲酶、土壤全镁和土壤全磷是影响天坑森林木本植物物种多样性的关键因子。该研究为喀斯特地区植物资源的保护与...     

中国典型生态脆弱区生态化学计量学研究进展

在人类活动和自然环境变化的相互作用下,生态脆弱区生态系统随之变迁,荒漠化、盐碱化、水土流失、植被生产力下降等是生态脆弱区面临的重要问题。生态化学计量学作为当前多学科交叉研究的热点领域,强调从生态系统能量与元素平衡角度,揭示元素生物地球化学循环和生态系统对环境变化的调控机制。为了促进对生态脆弱区碳（C）、氮（N）、磷（P）生态化学计量的深入理解,本文重点总结了近年来有关我国典型生态脆弱区植物、凋落物、土壤和土壤微生物量C、N、P生态化学计量及其对环境变化响应的研究成果,并展望未来研究方向,以期促进生态化学计量学的发展和生态脆弱区生态保护与恢复研究。研究表明,植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统C、N、P化学计量具有较强相关性,并受土壤因子、气候因子、生物因子和人类活动的显著影响。在生态脆弱区,我国北方荒漠及荒漠化地区由于较高的N∶P比值易受P限制,而青藏高原脆弱区、西南岩溶石漠化地区和黄土高原脆弱区等生态脆弱区更易受N限制;随着植被恢复,养分限制逐渐由N限制向P限制转变。生态脆弱区相对较低的养分含量和C∶N∶P比值或许可在一定程度上解释植被生产力较低的原因,而具有较高N、P化学计量内稳性的植物在贫瘠环境中具有较强竞争力和更高稳定性。今后可加强多尺度、不同生态系统植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统生态化学计量和长期、多因子交互控制实验的研究。     

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。     

森林干扰生态研究

陆地上80％的生态系统都已受到了来自人类和自然的各种干扰,森林生态系统也不例外．在各种干扰作用下,尤其是人类不合理的干扰导致世界范围内的森林退化／衰退已成为一个十分严峻的事实,因此,以维持、恢复森林生态系统固有的多种功能为基础,实现高效、稳定、可持续就成为经营森林生态系统的总目标．随着干扰的加剧,近年来生态学界更加关注的是“受干扰”生态系统的研究．干扰对森林生态系统主要生态过程的影响以及森林生态系统对干扰的响应等问题,已成为森林生态研究领域的国际前沿与热点．因此,系统地研究干扰条件下森林生态系统的生态过程,并在此基础上确立干扰森林的经营理论与技术,对中国天然林资源保护等林业工程实施及国家生态安全建设具有重要的科学和现实意义．本文在广泛收集国内外有关森林干扰研究结果的基础上,总结了森林干扰的基本概念,分析了干扰与森林经营的关系,探讨了森林干扰研究领域所涉及的内容和关注的基础问题,提出了森林干扰生态研究的主要内容与方向,对今后干扰森林生态研究和中国天然林保护等林业工程建设具有参考价值．     

孢粉记录的重庆岩溶槽谷区700年来植被演替与喀斯特石漠化

在精确AMS¹⁴C测年的基础上,对采自重庆中梁山岩溶洼地的剖面样品进行了孢粉分析,并结合详细的历史文献资料,获取了该地区近700年以来的植被变迁与石漠化演化记录。结果显示：（1）1274-1553 cal a AD研究区周围主要分布以松属、柏科/杉科占优势的亚热带常绿针叶林,伴人植物花粉少量出现,人类活动相对较弱。（2）1553-1780 cal a AD,针叶树松属、柏科/杉科花粉含量下降,伴人植物花粉增多,指示研究区人类活动开始加强。（3）1780-1840 cal a AD,松属花粉含量急剧下降,灌木和伴人植物花粉急剧增加,指示该地区人类活动加剧,石漠化现象出现。（4）1840-2000 cal a AD,玉米花粉含量大幅度增加,表明人类活动更加强烈,石漠化现象进一步加剧。近700年来不断增加的人类活动是重庆地区植被退化、石漠化现象严重的重要因素。该研究结果对重庆岩溶地区的全面治理,恢复和重建自然生态环境具有重要的指示意义。     

喀斯特脆弱生态系统复合退化控制与重建模式

以西南喀斯特地区为例,通过总结前人的研究成就和采集中国科学院亚热带农业生态研究所喀斯特生态实验站部分收集整理和试验数据,系统分析了喀斯特脆弱生态系统及其退化的机理,从"人-自然-经济复合生态系统"的观点出发,以干扰程度、群落类型、服务功能、土地退化和贫困状况为指标,创新性地提出了喀斯特脆弱生态系统的复合退化模式(含4个阶段),运用现代生态恢复学原理、方法和现代管理学创新理论,建立了喀斯特脆弱生态系统复合退化的控制模型.以此为基础,在喀斯特石山区、半石山区和土山丘陵区3个区域环境尺度范围内,针对性地建立了生态保护型、外向经济型和双三重螺旋3种生态恢复与重建模式,以促进喀斯特区域生态、经济、社会的全面协调与可持续发展.     

暖湿化气候情景下喀斯特木本植物群落构建机制

云南喀斯特区域是滇桂黔岩溶石漠化重点治理区之一,探讨气候暖湿化下植物群落演替阶段的构建特征是生态恢复和森林管理可持续的关键。以气候暖湿化为背景,将喀斯特天坑作为天然“开顶式气室”,天坑南坡地下森林为群落演替顶极。联合系统发育和功能性状探讨演替序列(坑外针阔混交林,坑外常绿阔叶林,坑内常绿阔叶林)的群落构建机制。结果发现：(1)演替前期植物性状的系统发育信号较弱,叶长宽比、叶面积、叶厚度和比叶面积的系统发育信号显著,但功能性状的保守性较弱;演替后期植物性状转为趋同进化,系统发育信号均不显著。(2)演替阶段植物群落的系统发育多样性逐渐降低,并与物种丰富度显著正相关。(3)系统发育指数NRI(净亲缘指数)和NTI(最近种间亲缘指数)由小于0转为大于0,功能性状结构指数TraitSESMPD(标准化平均配对性状距离指数)和TraitSESMNTD(标准化平均最近相邻性状距离指数)均大于0。演替阶段的群落构建过程由生境过滤和物种间相互作用所主导。(4)系统发育和功能性状结构指数主要与土壤含水量、全磷和速效钾含量显著负相关。演替阶段下土壤水分和养分受限时群落趋于聚集,群落构建过程支持生态位假说。研...     

喀斯特石漠化综合治理及其区域恢复效应

国家加大生态保护与建设力度背景下,我国西南喀斯特石漠化面积实现"持续净减少",面临由传统高强度人为干扰向大规模自然恢复与人工造林的转变,石漠化治理也面临转型。现有喀斯特生态研究已阐明了喀斯特脆弱生态系统人为干扰退化机制,初步揭示了生态治理改善生态系统结构与功能的恢复机理,突破了保土集水与植被恢复的适应性石漠化治理技术与模式,评估了石漠化治理显著加速区域植被生长与恢复的固碳效应。但目前石漠化治理面临着治理成效巩固困难、治理技术与模式缺乏区域针对性、大规模低效人工林亟待改造、社会人文驱动机制不清等问题。未来喀斯特生态恢复应聚焦石漠化治理提质增效,从侧重单一生态要素、单一生态过程的研究向多要素综合、多过程综合以及喀斯特地表-地下过程耦合、景观格局与生态过程耦合、生态过程与生态系统服务耦合、自然与人文过程耦合等陆地表层系统集成的方向发展,为我国西南喀斯特地区石漠化治理与扶贫开发成效巩固、乡村振兴与美丽中国战略的实施提供科技支撑。     

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。     

全球主要生态退化区和研究热点区的空间分布与演变

掌握生态退化区和研究热点区的空间分布、退化区生态系统的演变态势是认识生态问题、开展生态治理的基础,但目前缺乏全球主要生态退化区空间分布图等基础数据和相关知识。应用多源数据集成融合、长时序卫星遥感分析、互联网文献大数据建模分析等方法,对以荒漠化、水土流失、石漠化为代表的全球主要生态退化类型区的空间分布、演变态势、研究关注热度等进行了研究。结果表明：（1）全球荒漠化区面积约15.4×10⁶ km²,水土流失区面积约14.3×10⁶ km²,石漠化区面积约1.1×10⁶ km²;这些生态退化区主要分布在非洲撒哈拉沙漠南北边缘,欧洲西部、地中海沿岸、东欧平原南部,南亚印度河流域,中国西北地区、云贵高原,北美洲落基山脉以及南美洲阿根廷等地区。（2）2000年以来,上述退化区中约有3.9%的面积处于退化加重态势,73.3%的面积处于脆弱平衡状态,22.8%的区域出现好转趋势。（3）全球生态退化研究热点区的分布与全球生态退化区的分布总体呈现一致性。但在沙特阿拉伯中部、哈萨克斯坦北部,巴西大部,安哥拉、南非等生态退化区,存在生态系统继续恶化、缺乏研究界足够关注的情况。研究成果深化了对全球主要生态退化区分布格局的认识,对于防范全球发展和建设中出现加重的生态退化等具有参考价值。     

新疆焉耆盆地人类活动与气候变化的效应机制

通过对新疆焉耆盆地及其周边近40a(1973—2014)的气候变化趋势检测、LUCC和生物量估算,探讨气候变化和人类活动的生态效应机制,研究区域陆地生态系统演变及其归因。分析结果表明:(1)焉耆盆地山区和平原区降水变化都有明显的突变点,并呈现增加趋势,蒸发量在山区减少,在平原区波动性减少趋势;(2)LUCC分析表明,山区裸地面积减少5.40%,冰川面积减少3.36%,高地植被面积增加8.76%;同时平原区天然绿洲面积增加1.96%,沙漠面积减少1.62%,水域面积减少1.30%,人工绿洲面积增加15.41%,湿地面积增加1.27%;(3)山区陆地生态系统对区域气候变化非常敏感,其中降水变化是决定山区地表植被生存状态和分布的重要因素;(4)人类活动的推动作用和有益气候变化的支撑是绿洲平原区生态系统好转的原因,其中人口急剧增加和社会经济快速发展,导致绿洲平原区生态系统结构及其时空分布的主要因素。焉耆盆地及其周围区域陆地生态系统的演变对气候变化和人类活动有明显的时空尺度效应,其反应程度各不相同。     

中国西南喀斯特石漠化时空演变特征、发生机制与调控对策

中国西南喀斯特石漠化及发展态势的遏制与综合治理是长江、珠江流域的生态安全需要。通过总结前人的研究成果、采集中国科学院环江喀斯特生态试验站部分收集整理和试验数据,尝试性地提出了新的石漠化概念和分类标准,探讨了西南喀斯特石漠化的空间分布及动态变化规律,阐明了不同石漠化程度生态系统的植被和土壤物理、化学、微生物等属性的表现特征,从自然和人为两个方面揭示了西南喀斯特石漠化的发生机制,提出了不同石漠化程度的治理对策,以促进喀斯特区域生态、经济、社会的全面协调与可持续发展。     

Odonata (dragonflies and damselflies) as a bridge between ecology and evolutionary genomics

Odonata (dragonflies and damselflies) present an unparalleled insect model to integrate evolutionary genomics with ecology for the study of insect evolution. Key features of Odonata include their ancient phylogenetic position, extensive phenotypic and ecological diversity, several unique evolutionary innovations, ease of study in the wild and usefulness as bioindicators for freshwater ecosystems worldwide. In this review, we synthesize studies on the evolution, ecology and physiology of odonates, highlighting those areas where the integration of ecology with genomics would yield significant insights into the evolutionary processes that would not be gained easily by working on other animal groups. We argue that the unique features of this group combined with their complex life cycle, flight behaviour, diversity in ecological niches and their sensitivity to anthropogenic change make odonates a promising and fruitful taxon for genomics focused research. Future areas of research that deserve increased attention are also briefly outlined.     

紫茎泽兰入侵下喀斯特退化天坑的土壤微生物群落特征

紫茎泽兰入侵到宏大地表负地形的喀斯特退化天坑后,会通过改变其立地环境的土壤微生物群落来影响退化天坑的植物多样性、群落演替与自然生态恢复.以云南沾益天坑群的典型退化天坑巴家陷塘为研究区,选择不同生境的紫茎泽兰根系土壤,采用Biolog微平板法探究紫茎泽兰根系土壤微生物群落特征.结果表明: 受退化天坑内生境异质性影响,紫茎泽兰的入侵程度表现为坑坡灌草地>坑底草地>坑坡林地>坑口灌草地,并且不同生境的紫茎泽兰性状特征存在差异;紫茎泽兰根系土壤微生物代谢活性、优势度指数、丰富度指数、均匀度指数与其入侵程度具有一致的变化趋势,且坑内外差异显著;糖类和氨基酸类为土壤微生物利用的主要碳源;不同生境的草本层植物α多样性与土壤微生物群落多样性存在相关性.紫茎泽兰根系土壤微生物群落多样性会随入侵程度的增加而显著提高,形成有利于入侵定植的微环境.未来退化天坑经过植物群落演替和自然生态恢复,最终形成地下森林顶极群落,可能使紫茎泽兰在退化天坑中消失.     

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。     

不同基因型甘蔗种质资源的表型遗传多样性

为探明甘蔗原种和地方种的遗传多样性和亲缘关系,以期筛选出优良甘蔗种质和优良杂交亲本.该研究对18份甘蔗原种和地方种的14个数量性状进行了表型遗传多样性分析.结果表明：通过14个数量性状的变异系数(coefficient of variance,CV)和性状之间的相关分析,18份甘蔗原种和地方种的数量性状遗传变异主要来自甘蔗蔗糖分、单茎重、叶宽、茎径和纤维分;对14个数量性状进行主成分分析提取获得了4个主成分因子,分别命名为“品质因子”、“生长因子”、“成熟度因子”和“光合因子”,主成分因子累积贡献率达83．482％;进一步通过对主成分因子开展综合评价分析,获得数量性状综合表型高于平均水平的10份材料,依次为 Sampana→甜圪塔→合庆草甘蔗→桂林竹蔗→坦桑尼亚→芒戈→古芝蔗→大岛再来→托江红→春尼;聚类分析基于不同的遗传距离可将18份种质聚为5个类别,潜在的优良杂交组合是 Sampana 和甜圪塔或 Sampana 和合庆草甘蔗,表明在甘蔗遗传育种亲本选择上既要考虑各性状主要因子的互补,又要保持一定的遗传距离.该研究认为,在甘蔗育种工作中,利用因子分析法进行表型遗传多样性分析,将更加有助于亲本和杂交组合的选择.