天坑森林植物叶-凋落物-土壤C、N、P生态化学计量特征

为探究广西乐业大石围天坑森林群落的C、N、P养分循环特征,比较了天坑内外森林群落的植物叶片-凋落物-土壤C、N、P含量及其化学计量比,采用相关性分析和冗余分析等统计方法研究其内在联系和相互影响。结果表明,与天坑外部森林相比,天坑内部森林植物叶片和凋落物呈现出C低N、P高,土壤为C、N低P高的格局。植物叶片C:N、C:P与凋落物C、N:P显著正相关,植物叶片C与土壤P显著负相关;天坑外部森林的植物叶片N、N:P与土壤N:P显著负相关,植物叶片C:N与土壤C、C:N显著正相关,说明天坑森林内部凋落物的C、P养分可能主要来源于植物叶片,而天坑外部森林的植物叶片C、N主要来自土壤。土壤C:N:P对植物叶、凋落物的C:N:P变化的解释率分别为90.7%和50.6%,其中土壤P对植物叶和凋落物的C:N:P计量特征变化的解释度最高,坑内生境植物对P含量变化更为敏感、坑外植物对于N含量变化更为敏感,表明天坑内部森林可能是P素受限位点、天坑外部森林是N素受限位点。喀斯特天坑内部森林和外部森林植物叶-凋落物-土壤的C:N:P的差异和联系,体现了天坑内外森林群落的养分循环特征和植物群落的适应性。

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重建提供了理论基础。

贵州猴耳天坑地下森林苔藓植物多样性特征研究

为了探索苔藓在地下森林中的多样性特征,采用梯度划分法,对贵州猴耳天坑(深度280m,坑口直径300m)地下森林进行实地调查研究。结果表明:(1)猴耳天坑地下森林共有苔藓植物71种,包含5种不同生长基质苔藓,其中树附生苔藓物种最为丰富有41种,其余基质苔藓物种数量依次为:土附生>石面生>腐木生>叶附生。(2)地下森林苔藓生活型共计10种,喜阴暗潮湿环境的生活型种类达88%,而适应于强光干旱环境的生活型种类仅12%。(3)对地下森林不同梯度苔藓植物物种丰富度指数分析表明,坡中最高(8.461 7),依次是坡底(7.502 0)和坡顶(6.978 5),而苔藓植物Pielou均匀度指数的大小依次为:坡顶(0.945 4)>坡底(0.907 2)>坡中(0.844 5)。(4)β多样性指数分析表明,地下森林不同梯度群落间的相异性都介于(0.75～1.00)之间,底部与顶部的相异系数高达0.960 8。(5)地下森林因其独特的地形地貌和水热条件,不仅各个梯度群落间异质性较高,而且各个群落间相异性也都较高,结构分异明显,生境复杂。(6)RDA分析表明,光照、湿度和温度是影响天坑地下森林苔藓物种分布的主要因子,其中光照度影响最大。(7)坑内与坑外物种多样性的对比研究表明,天坑地下森林苔藓植物物种多样性高,是喀斯特石漠化地区物种的天然避难所。

广西大石围天坑群天坑森林主要木本植物种间关联性研究

为了解大石围天坑群天坑森林植物群落的种间联结特征,该文以大石围天坑群中7个典型天坑森林为研究区建立18个样地,取其中重要值大于1的木本植物为研究对象,采用方差比例、χ2检验、Pearson相关系数检验、Spearman秩相关系数检验及PCA排序方法,对天坑森林内的主要木本植物种间关联性和生态种组进行定量分析。结果表明:(1)乔木层总体联结性呈现显著正联结,灌木层总体联结性呈现不显著正联结,群落总体关联性呈现显著正联结,表明天坑森林植物群落处于稳定的阶段。(2)χ2检验、Pearson相关系数检验和Spearman秩相关系数检验发现,乔木层正联结种对多于负联结种对且显著联结种对占多数,灌木层负联结种对多于正联结种对,且显著联结种对占多数,表明乔木层群落稳定性高于灌木层,乔木层种间竞争合作强,灌木层种间竞争排斥性强,群落主要木本植物之间联结性强,种间保持紧密联结的联结特征。(3)PCA排序将天坑森林植物分为四大生态种组,物种分布由天坑底部至顶部呈现圈层分布方式,且物种分布方式总体受生境差异和物种自身特性影响。可见,植物紧密的联结关系是天坑森林多样性维持机制之一,而群落内部种间关联性的自我调控及物种对生境异质性的趋同适应是群落维持稳定的基础。

喀斯特天坑地下森林景观格局研究--以沾益天坑群为例

在格局-过程的相互作用下,定量研究沾益天坑群地下森林景观格局特征,以反映天坑植物群落的生态过程。基于原生天坑、退化天坑及坑外地表的生态调查,利用Fragstats软件计算景观格局指数,分析其景观格局特征及天坑内外景观格局指数的变异程度。结果表明:深陷塘退化天坑地下森林具有更低的景观破碎度、景观多样性、景观均匀度及景观分维数,和更高的景观聚集度,反映出树冠景观占据了地下森林的主导地位,在天坑独特生境的保护下,地下森林表现出相对稳定的景观格局及更高的物种多样性特征。相比而言,坑外地表的景观破碎度较高、稳定性差。原生天坑和退化天坑地下森林景观格局差异显著,深陷塘退化天坑的景观稳定性强于大毛寺原生天坑,坑内地下森林的景观格局在一定程度上独立于坑外地表。喀斯特天坑圈闭化生境对天坑地下森林景观格局产生了重要的影响,本研究以期为研究云南天坑的物种避难所价值提供新的证据支撑。

小南海天坑群外围次生林植物叶片化学计量特征研究

为探讨汉中天坑群及其外围植物生长过程中的养分循环和生态适应性,采用常规采样和化学测定法,对南郑区小南海天坑群外围主要林分类型——天然次生林不同植被层(草本、灌木、乔木)植物叶片C、N、P、K含量,化学计量比及其相关性进行了分析。结果表明:(1)植物叶片N、P、K含量随植被层级正向变化呈降低趋势,C呈升高趋势;(2)N∶P平均值为11.89±0.55,且灌木层(12.80)>草本层(12.28)>乔木层(10.78);(3)N、P、K元素之间呈显著正相关(P<0.01),C与N、P呈负相关,不显著(P>0.05),C与K呈显著负相关(P<0.01);植物体内N、P、K营养元素含量需求变化相对一致。研究区植物虽然具有相对较高的N、P利用效率,但仍受限制,反映了植物对生长环境的适应性。

广西大石围天坑群植物叶片养分特征及其适应性

植物叶片生态化学计量特征及其差异可以反映植物对环境的响应,是了解植物与环境相互作用的关键。特殊的天坑环境创造了良好的植物生长条件。为探究天坑植物的养分利用特征与环境适应性差异,揭示天坑森林植物适应机制,为天坑森林养分循环与群落构建理论研究提供基础数据,该研究对广西大石围天坑群坑内外植物叶片中碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)养分化学计量特征进行比较。采用相关性分析和冗余分析等统计方法研究植物各化学计量间的内在联系和环境对其的影响。结果表明:(1)与其他喀斯特地区植物以及全国陆地植物相比,研究区域内的36科55属64种植物叶片具有较低的C含量,较高的N、P、K、Ca、Mg含量和较低的C:N、C:P,表明天坑植物具有低固C、高养分积累、高生长速率与低养分利用效率的总体特征。(2)大石围天坑群植物叶片N:P平均值为16.65,N:K平均值为1.50,K:P平均值为10.10,表明天坑植物整体K富足而N、P养分受限。(3)显著性分析表明:不同位置、不同功能群植物养分含量与化学计量比存在显著差异,不同环境、不同类型植物养分吸收的策略不同。(4)相关分析表明:植物叶片各养分含量与化学计量比间存在较为显著的相关关系,植物叶片对不同养分的吸收具有一定的比例与协调关系。(5)对叶片化学计量特征影响因子的分析结果表明:土壤是影响叶片养分含量的关键环境因素。研究结果揭示了大石围天坑群植物养分利用特征、生境养分差异以及植物对环境的适应情况,为天坑森林生态系统养分循环与群落构建机制的探索提供了基础数据。

基于无人机的喀斯特退化天坑地下森林树高特征研究

基于无人机提取喀斯特退化天坑地下森林的树高特征,探索乔木树高的生长策略与天坑局部圈闭化生境的关系,研究退化天坑作为物种避难所的价值。通过无人机遥感技术对退化天坑进行三维重建,提取退化天坑内外的树高信息。结果表明:退化天坑地下森林平均树高较地表高出约5 m。地下森林平均树高为10.47 m,地表平均树高为5.43 m,地表南坡平均树高为5.75 m,坑内树高的分布特征受海拔影响显著。在喀斯特天坑微生境的作用下,与坑外地表相比,坑内地下森林在树高方面具有显著的优势,光照是地下森林乔木类植物种内和种间竞争的主要因子,垂直梯度是退化天坑植被树高分布格局的首要特征。无人机遥感技术能够快速地获取退化天坑地下森林的树高信息,具有推广潜力。