喀斯特地区植被不同恢复阶段功能冗余和功能多样性对群落稳定性的影响

喀斯特地区属于生态脆弱区,由于环境本身的脆弱性和人为的干扰,导致植被恢复难度较大。所以,在植被恢复过程中群落稳定性的增长和维持成为了重要的研究内容,对指导生态修复具有重要意义。该文通过物种功能性状研究功能多样性、功能冗余与群落稳定性的关系,阐明植被恢复过程中影响群落稳定性增长与维持的内在因素。采用“空间代替时间”的方法,在贵州喀斯特高原区选择处于退化喀斯特植被自然恢复不同阶段的植物群落,即草本群落阶段、灌草过渡阶段、灌木灌丛阶段、灌乔过渡阶段和乔木林阶段的植物群落,探究功能冗余和功能多样性对群落稳定性影响的差异。结果表明:在喀斯特高原区,随着植被的恢复(1)群落的稳定性呈现逐步递增的趋势,两种测定方式均得到一致的结果,群落稳定性指数(C)由0.393上升至1.206,M.Godron稳定性指数法也显示曲线交点与稳定点之间的距离由10.49缩短至2.32;(2)功能冗余逐步递增,在乔木林阶段达到最高,且各阶段具有显著性差异;功能多样性则是先增后减,在灌乔过渡阶段达到最高;(3)根据逐步回归结果显示,功能冗余和功能多样性均能提高群落的稳定性,但是在不同的恢复阶段两者对于稳定性的影响并不一致。在恢复前期(草本群落阶段至灌乔过渡阶段),功能多样性对群落稳定性的维持起主要作用;而在恢复后期(乔木林阶段),群落稳定性则主要由功能冗余决定。因此,建议在进行喀斯特地区生态恢复和森林经营管理时,为提高和维持群落的稳定性,要注意区分不同的恢复阶段,有针对性的制订管理措施。

喀斯特高原区植被恢复过程中土壤碳特征及其影响因素

土壤有机碳(SOC)及指示因子对植被不同恢复阶段的响应特征尚不明确。为揭示植被恢复对土壤有机碳库的影响机制,采用“空间代替时间”的方法,在喀斯特高原区选择环境条件基本一致的草本群落阶段、灌木阶段和乔林阶段,对各阶段表土有机碳含量(SOCC)和有机碳密度(SOCD)及其影响因素展开研究。结果表明,随植被恢复,SOCC和SOCD均表现出显著差异,乔林阶段最高,分别为107.77 g·kg^−1、8.40 kg·m^−2;草本群落阶段最低,分别为50.37 g·kg^−1、4.06 kg·m^−2。相关性分析结果表明,SOCC和SOCD与群落总生物量、地上生物量、根系生物量、凋落物现存量、凋落物C/P、N/P,土壤TP、TN、C/N、C/P呈显著或极显著正相关,与土壤pH、凋落物C/N呈显著或极显著负相关;通过主成分分析和逐步回归分析可知,SOCC、SOCD主要影响因子为总生物量、地上生物量、根系生物量、凋落物现存量、凋落物C、N含量、凋落物N/P、土壤TN、C/P、N/P、土壤容重,其中SOCC的显著影响因子为根系生物量、凋落物现存量和土壤C/P,SOCD的显著影响因子为凋落物现存量。随植物群落恢复,SOCC、SOCD提高,证明喀斯特区植被恢复是提高土壤碳的有效途径;但喀斯特区SOCC、SOCD无论在全球或全国均属低值区;影响SOCC、SOCD的显著因子是根系生物量、凋落物现存量和土壤C/P,即土壤碳特征与植物-凋落物-土壤连续体养分循环密切相关。