广西漓江流域喀斯特地区植被不同恢复阶段植物优势种叶片和土壤的生态化学计量特征

为了解广西漓江流域喀斯特地区植被不同恢复阶段植物的养分利用及养分限制状况,选取5种植被群落代表5个植被恢复阶段(分别为灌草丛阶段、灌丛阶段、灌木林阶段、次生乔木林阶段、原生乔木林阶段),对各恢复阶段植物优势种叶片和土壤的生态化学计量指标进行比较和相关性分析。结果表明:该区域植物优势种叶片和土壤的有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)、全钙(Ca)和全镁(Mg)含量及其比值随恢复进程波动变化。灌草丛阶段叶片C和P含量最高(469.84和1.21 g·kg^(-1)),且C∶K和N∶K最大(134.64和5.67);原生乔木林阶段叶片N、K和Mg含量最高(20.52、6.76和5.69 g·kg﹣1),且K∶P最大(5.83);次生乔木林阶段叶片Ca含量最高(34.05 g·kg^(-1)),且C∶P和N∶P最大(510.98和18.25);灌木林阶段叶片C∶N最大(34.61)。灌草丛阶段土壤C和N含量最高(114.25和4.26 g·kg^(-1)),且C∶N、C∶P、C∶K、N∶P和N∶K最大(27.00、170.98、13.75、6.37和0.52);原生乔木林阶段土壤P和Ca含量最高(1.03和6.42 g·kg^(-1));灌木林阶段土壤K含量最高(8.98 g·kg^(-1)),且K∶P最大(12.96);次生乔木林阶段土壤Mg含量最高(11.53 g·kg^(-1))。相关性分析结果显示:叶片C含量与土壤C、N、P、Ca含量呈显著(P<0.05)正相关,叶片N、Mg含量与土壤K含量分别呈显著正相关和极显著(P<0.01)负相关,叶片Ca含量与土壤Ca含量呈极显著负相关。综合分析结果表明:广西漓江流域喀斯特地区植被各恢复阶段植物生长均受磷限制,灌丛阶段植物生长还受氮限制,灌草丛阶段植物生长还受钾限制,因此,建议在该区域植被恢复和管理中适当增施有机肥。

喀斯特季节性雨林优势树种叶片微形态与光合生理特征及其生态适应性

为深入理解喀斯特季节性雨林优势树种对异质性生境条件的适应策略,该研究以广西弄岗原生性森林7个优势树种为对象,测定各树种成年个体叶片微形态结构及生长季光合生理特征等指标,探讨树种叶片结构功能对喀斯特峰丛山地异质性生境的响应规律。结果表明:(1)沿喀斯特地貌部位的洼地-中坡-山顶生境梯度,树木的叶片紧密度、栅栏组织厚度、角质层厚度、上表皮厚度等9个微形态指标均呈显著上升趋势,叶片疏松度呈显著下降趋势。(2)沿洼地-中坡-山顶生境梯度,树木的光补偿点、暗呼吸速率、最大蒸腾速率等均呈显著上升趋势,最大水分利用效率、最大胞间CO_(2)浓度、表观量子效率等均呈显著下降趋势。(3)叶片紧密度与光合能力、蒸腾能力等相关指标则表现为显著正相关,叶片疏松度与这两类指标则表现为显著负相关。综上认为,喀斯特季节性雨林优势树种叶片功能性状存在光合效率和耐旱性之间的权衡,洼地生长的树木具有显著的弱光适应特征,中坡生长的树木表现较广的生境适应范围,山顶分布的树种因受强光、高温和裸岩限制而表现出较强的干旱适应特征以及保守的生态适应策略。

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,其潜在适生区将向高纬度地区扩张,濒危程度可能受气候变化的影响不明显;桂西南和滇东南部分区域是未来气候变化情景下蚬木保育和利用的适宜区。该研究结果为蚬木的引种栽培和可持续管理以及保护和利用提供了科学依据。

桂北喀斯特石漠化地区不同植物群落土壤种子库特征及其与土壤养分关系

土壤种子库作为地上植被遗传信息库,对植被自然演替更新以及生态修复建设具有重要作用。为探明桂北喀斯特石漠化地区植被自然恢复潜力和恢复策略,该文选取恭城瑶族自治县喀斯特石漠化地区3种典型植物群落为研究对象,分析不同群落的土壤种子库结构、多样性及其对土壤养分特征的响应,以期为该地区石漠化治理和植被恢复提供理论依据。结果表明:(1)共计监测到幼苗3648株,隶属于33科51属55种,其中1年生和2年生草本幼苗共20种,多年生草本幼苗21种,藤本幼苗5种、灌木幼苗3种、乔木幼苗6种;不同植物群落土壤种子库平均密度为三华李经济林(22493 grain·m^(-2))>青冈次生林(1033 grain·m^(-2))>金竹灌丛(793 grain·m^(-2))。(2)土壤种子库植物生活型方面,三华李经济林主要分布1年生恶性杂草,青冈次生林和金竹灌丛则以多年生草本为主,木本植物占比较少;不同植被类型中土壤种子库物种多样性和相似性总体较低,同时与地上群落物种组成的相似性也较低。(3)研究区域的土壤元素存在高氮低磷的现象,其中磷元素为金竹灌丛和青冈次生林植物生长的限制因子。综上表明,恭城县石漠化地区植物群落虽然具备一定乡土种质资源,但其总体表现出的物种多样性较低,因此,亟须在自然封育的基础上人工引入乡土树种以加速植被正向演替,同时要注重养分管理特别是磷元素的调节。该研究结果为恭城的石漠化管理和植被修复提供了理论参考。

中国喀斯特区最高树原生境森林群落的林层结构及物种组成

望天树是我国热带季节性雨林的标识性树种,其原生境热带森林群落是我国植物热带性最强烈、种类组成最复杂、雨林特征最浓厚的植被类型,但现存分布区域狭窄.近期广西弄岗热带喀斯特峰丛洼地森林发现高72.4 m的望天树,打破了我国喀斯特区域和华南地区的最高树纪录,刷新了以往对热带喀斯特森林植被特征的认知.本文基于弄岗望天树原生境森林群落调查样方,展示了其群落的林层结构、物种组成及生态特征,与我国其他望天树群落对比分析探讨了其植被生态学意义.结果表明:(1)该群落有高50 m以上望天树巨树散生乔木冠层之上;连续乔灌层可分为4层,平均高度分别为36.9、25.6、9.5和2.7 m;在2400 m^(2)样方内乔、灌、藤、草和附生植物分别有64、24、31、26和8种;(2)林冠上层优势种有望天树、人面子等典型热带区系树种,蚬木、肥牛树等喀斯特专性树种,岭南酸枣、白头树等落叶树种;(3)在乔木层的物种中,热带亚洲(印度-马来)分布型占65.6%,大高位芽植物占15.6%,常绿植物占85.9%,复叶植物占39.1%,革质叶片占60.9%,典型喀斯特植物占28.1%;(4)该区域群落乔木层优势属与我国其他望天树群落的相似性从高到低依次为广西那坡县、云南马关和勐腊县、广西巴马、田阳和大化县;群落结构组成差异与气候环境条件显著相关.综上,广西弄岗望天树原生境群落是在热带喀斯特峰丛洼地的局域封闭生境条件下发育形成的巨树散生、林层复杂的热带季节性雨林植被,孕育着丰富的耐旱型的典型喀斯特植物.

淡黄金花茶伴生群落优势乔灌木的种间联结及群落稳定性分析

为阐明原生境条件下淡黄金花茶(Camellia flavida Hung T.Chang)伴生群落的物种联结关系及其对群落稳定性的影响,基于弄岗保护区的10个600 m2样方间隔10年(2011-2021年)的每木调查数据,采用方差比率法(VR)、χ^(2)检验、Spearman秩相关检验和M.Godron稳定性等方法,分析淡黄金花茶与群落不同层次优势物种的种间联结性及群落稳定性的动态变化。结果显示:(1)乔木层优势物种间的总体联结性呈不显著负联结,灌木层优势物种间呈显著正联结,随着时间的变化,乔木层的总体联结性趋于正联结,灌木层的正联结程度有所增加;(2)χ^(2)检验与Spearman秩相关检验结果均表明群落大多数种对间呈不显著联结关系,种间联结较为松散,相关性较弱。其中,淡黄金花茶与乔木层的苹果榕(Ficus oligodon Miq.)、灌木层的广西澄广花(Orophea polycarpa A.Candolle)等优势种表现出显著正相关,但与乔木层的对叶榕(Ficus hispida L.f.)、灌木层的日本五月茶(Antidesma japonicum Siebold&Zucc.)等优势种呈显著负相关;(3)淡黄金花茶伴生群落稳定性较高,并且群落特征及稳定性对淡黄金花茶种群的保育起到了积极的作用。研究结果说明,淡黄金花茶伴生群落的部分优势乔灌木对淡黄金花茶的分布有重要影响,10年间伴生群落整体较稳定,淡黄金花茶数量有所增长,应继续加强原生境的保护和群落长期动态监测。

桂西南北热带喀斯特季节性雨林土壤钾、钙、镁空间分布特征及其影响因素

矿质元素是土壤养分的重要组分,关系着森林生态系统的群落组成和生物地球化学循环。喀斯特局域尺度内地形异质性较高,目前尚缺乏地形等非生物因子和生物因子如何影响喀斯特地区土壤矿质元素空间分布方面的研究。本文在弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地中沿海拔梯度设立的100个凋落物收集器所在位点进行土壤取样,对样品中的K、Ca、Mg 3种矿质元素含量进行测定,并基于空间回归模型和变差分解等方法对喀斯特季节性雨林中土壤K、Ca、Mg与生态因子之间的关联进行定量分析,探讨非生物因子和生物因子与其空间分布特征的内在关联,以期为北热带喀斯特生物地球化学循环研究和脆弱喀斯特生态系统保护提供科学依据。结果表明,研究区内土壤K、Ca、Mg均存在空间自相关性,Ca与海拔和凹凸度显著正相关,主要聚集在山脊区域;K与地形湿润度指数显著正相关,主要在洼地聚集;Mg在中坡位表现出聚集特征。变差分解显示生态因子对土壤K、Ca、Mg空间分布的驱动作用强于空间结构,单个生态因子中海拔的解释度最高,并且非生物因子的解释度总体上高于生物因子,生物因子中物种丰富度解释度最高,同时Mg的聚集伴随着较高的物种丰富度水平。

桂西南喀斯特季节性雨林幼树更新的空间分布格局及机制

幼树是维持森林生态系统物种多样性的重要组分,关系着森林的群落结构和生长动态。因此,开展幼树更新的空间分布格局及其潜在机制研究对森林群落动态至关重要。本文以广西弄岗桂西南喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地为研究对象,选取2011-2016年的调查数据,采用空间点格局和冗余分析方法对5年间样地内新增幼树(DBH≥1 cm)的个体数量、空间格局特征和影响因子等进行分析。结果表明:5年间样地内新增幼树共101种,占2011年调查物种的45.3%,幼树密度为196.5株/ha。新增幼树在0-7 m和10-16 m尺度上呈聚集分布,在16 m尺度以上主要呈随机分布。海拔是影响幼树更新的主要因素,其次是地形湿润度,而生物因子对幼树更新的影响较弱。幼树数量与海拔呈负相关,与地形湿润度呈正相关。成树个体与幼树更新中度正相关。在喀斯特季节性雨林中,幼树更新及其空间分布格局受多种影响因子协同作用,可能与种子扩散限制和生境异质性有关。