喀斯特季节性雨林优势种群更新及其调节机制

The karst seasonal rain forest, growing on the carbonate base in the climatic conditions of tropical northern margin, is the most unique type of karst forests in the world. It supports very high level of endemic species of plants, vertebrates and invertebrates and exerts important ecological functions like to prevent rocky desertification. However, the forest is vulnerable, for the base it growing on is very fragile and can easily come to the situation of being degraded. Therefore, some of the endemic plant species in the forest are highly threatened by global changes and human activities. Despite the great scientific interest it attracts, this type of forest is still poorly understood. An increase of biological knowledge is urgently needed to better preserve its huge diversity and its important ecological functions. Regeneration and its regulating factors is the key to understand the mechanism maintaining forest biodiversity. Based on a 15-ha permanent forest dynamic plot of karst seasonal forest in nonggang, Guangxi province, this project aims to elucidate the regeneration process of some of the most dominant plant species in the forest and, furthermore, to explore how karst geochemical factors and heterogeneous habitats act on the regeneration process of these species. The promising results of this project will provide the scientific basis for the understanding of community assembly and the protection action in the forest.

桂西南喀斯特山地季节性雨林是全球最为独特的热带喀斯特森林，是在热带北缘气候条件下碳酸盐岩基质上发生发展的特殊类型，具备重要的生态功能，对该区典型植被的生态过程进行研究，将有效促进区域生物多样性保护及森林生态系统功能的发挥。喀斯特季节性雨林中一些优势种类和重要珍稀植物的自然分布严格局限于喀斯特环境，植被生态系统和特色植物资源面临严重的威胁，对优势种群的繁殖更新过程进行研究具有积极意义，并将丰富生物多样性科学内容。当前对这些优势种群的天然更新过程与机理鲜见报导，环境对种群的更新繁殖如何进行调节、相互作用与效应至今未开展研究。本项目以已经建成的广西弄岗喀斯特季节性雨林生物多样性监测研究样区为依托，探讨季节性雨林特有优势种群对喀斯特异质生境的适应机制；深入了解季节性雨林的更新过程与关键环节，阐明岩溶系统对种群更新繁殖的作用机制；揭示岩溶环境地球化学过程的影响与调节，并提出喀斯特植被保育的策略。

基于广西弄岗森林生物多样性监测样地(15ha)，着重开展了喀斯特季节性雨林内优势种群种子雨、幼苗时空分布及主要影响因子的研究，探讨了该区域优势种群的天然更新策略及其对喀斯特异质性生境适应策略。在弄岗喀斯特季节性雨林15ha样地内设置了90个0.71m×0.71m种子雨收集器以及270个1m×1m和180个2m×2m幼苗监测样方。于2013年1月至12月，每两周定期收集监测种子雨组成、数量及性状等，共3次调查幼苗组成、空间分布及存活状况等，测定了8个重要的森林生物及喀斯特非生物环境因子。结果显示：(1)弄岗喀斯特森林收集到种子或果实5711粒，隶属于16科24属41种，种实总重量为1739.01 g，种实平均重量为0.304g；种子雨个体数及物种数空间分布不均匀；种子雨高峰期为7-9月份，占个体数的85.85%，占总重量的74.93%；(2) 弄岗喀斯特季节性雨林990 ㎡样方内，4月份有幼苗2752株隶属32科62属84种，7月份有幼苗4636株，10月份有幼苗4589株；平均密度为3.05-5.15株/㎡；与相似纬度森林相比，该区幼苗个体数较少，更新速率较慢，且分布不均匀；幼苗与大树重要值排列较相似，且有87.52%幼苗在周围10m内存在同种大树(DBH＞1cm）；(3)广义线性混合模型及方差分解显示，土层厚度、岩石裸露度、高程、周围树种数、周围树密度、草本盖度及植被盖度等对幼苗分布有显著影响，共贡献32.35%的解释度，其中非生物因子可解释20.09%，生物因子可解释12.56%，二者可以同时解释 0.3%；通过研究可知生物因子对幼苗分布的解释度的贡献能力有限，而喀斯特非生物因子对幼苗分布解释率相对较高。.　　　项目发表SCI论文1篇、国内核心期刊论文5篇，超额完成任务，并建立了野外监测研究平台、拓展了研究方向。作为一年期探索项目，从喀斯特森林内部环境分析了影响喀斯特季节性雨林更新的原因，结合地球化学环境，初步探讨了植被演化的过程，为生物多样性保育和植被生态系统恢复提供相关科学认识，为进一步揭示喀斯特季节性雨林的发生发育机制、生物多样性维持等科学问题奠定基础。