喀斯特季节性雨林林隙干扰及其对幼苗更新的作用

The karst seasonal rain forest, growing on the carbonate bedrock 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. 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. Forest gap is prevalent in forest ecosystems, which drives the development of forest regeneration and affects the stand structure and dynamics. This study will quantify characteristics of canopy gaps, particularly gap spatial pattern at a relatively fine scale by coupling high-resolution and multispectral remote-sensing data and field data in a 15ha tropical karst seasonal rain forest stand. Based on the long field observation and monitoring data, this study will examine the influence of gaps on microhabitats, and then explore trade-offs between seedling growth and survival at different levels of canopy cover to elucidate how forest gaps drive the regeneration process in the forest. This study will provide the approach for the study of karst forest gap and the scientific basis of management and restoration in the karst seasonal forest with extreme rugged topography.

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。林隙干扰在喀斯特山地森林中普遍和频繁发生，对森林更新和动态具有重要作用。本研究利用高分辨率和多光谱遥感结合地面的精细调查和监测，研究林隙干扰在热带喀斯特森林的状况及动态变化，探讨林隙对热带喀斯特森林林隙小环境的影响，研究不同树种幼苗更新对林隙的反应，阐述喀斯特林隙光照增加耦合土壤干旱条件下幼苗生长-存活的权衡关系，进而分析林隙对热带喀斯特森林幼苗更新和森林动态的驱动作用。本研究为喀斯特这种极度崎岖地形中森林生态系统的更新和动态研究提供理论和方法，为热带喀斯特退化森林生态系统的恢复提供科学依据。

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。林隙干扰在喀斯特山地森林中普遍和频繁发生，对森林更新和动态具有重要作用。本研究利用高分辨率和多光谱遥感结合地面的精细调查和监测，研究林隙干扰对热带喀斯特森林的更新的作用。研究结果显示，热带喀斯特森林的林冠空隙的密度较高，15ha的样地中共解译到398个面积大于5㎡的林冠空隙，林冠空隙的密度约为26个/ha，高于亚热带喀斯特森林的20个/ha；林冠空隙的总面积达到约15000㎡，约占样地面积的10%；约80%左右的林冠空隙面积均小于50平方米，显示热带喀斯特森林的林冠空隙均以小型林隙为主。林隙的形成与森林中大树的分布有关，林隙的大小明显受到地形因子的影响。小气候因子的监测结果显示，林隙中心位置的照度最大，并且变化非常剧烈，其次是林隙靠近林隙中部的位置，林隙边缘的位置照度小，变化不明显。在白天（9：00~17：00），林隙不同部位的气温、湿度、照度和土壤表层温度存在明显的差异，而在晚上不同部位的小环境因子差异不明显。以上研究结果表明，林隙可以造成小气候的剧烈变化，使得林隙和非林隙之间、不同林隙部位之间形成明显的生境差异。15ha样地幼苗生长的统计分析表明，在物种组成上，共调查到幼苗84种，其中林隙有78种，非林隙有54种，林隙和非林隙共有种为48个，相似系数为0.57，幼苗在林隙和非林隙的物种组成上差异明显。林隙中幼苗的死亡密度雨季显著高于旱季，而非林隙幼苗的死亡密度旱季显著高于雨季。.以上研究结果表明，喀斯特季节性雨林存在丰富的林冠空隙；丰富的林冠空隙促进了热带喀斯特森林异质性生境的形成；林隙对幼苗的组成和更新动态产生了重要的影响，从而对森林动态起到重要作用。这些研究结果对退化喀斯特森林的恢复和生物多样性保护有现实意义。