喀斯特断陷盆地石漠化区水分梯度差异对植物群落构建的影响

Rocky desertification is the most serious environmental problem in karst graben basins of Southwest China which are suffering frequent droughts and revegetation difficulties. In this project, firstly, an index system for water resource vulnerability assessment will be established coupling degree of rock exposure with susceptibility and adaptability of vegetation, and zones of moisture gradient in karst faulted basin area will be divided based on water resource vulnerability assessment; and the characteristics of plant community compositions, distribution patterns and their habitat conditions of the zones will be illustrated. Secondly, based on community assembly theory, a database, including species components, functional traits, and habitat conditions characteristics, will be built, and a structured equation model will be developed to quantify the importance of water supply and habitat conditions on species components and functional traits of community. Thirdly, the main functional traits corresponding to the changes of water supply and habitat conditions will be referred, and the dominant factors of eco-environmental screening, which effects the plant community compositions, will be found, and the process and mechanism of eco-environmental screening will be clarified. The results will develop a new method to quantify the impacts and limitations of water on plant community of karst area, and provide scientific foundation for vegetation protection and recovery in karst graben basins.

项目针对喀斯特断陷盆地区石漠化严重、干旱频发、植被恢复难度大等突出问题，通过建立耦合暴露度、敏感性与适应性的水资源脆弱性评价指标体系，对断陷盆地区水资源脆弱程度进行评估和水分梯度区划，系统研究不同水分梯度区划单元自然植物群落组配规律与生境特征；以基于植物功能性状途径的群落组配理论为基础，通过构建喀斯特断陷盆地区物种组成-功能性状-生境特征综合数据库，建立结构化方程模型，定量分析水分因子与生境特征在自然植物群落物种组成、功能特性中的相对重要性，筛选响应水分因子和生境变化的主要植物功能性状指标，确定影响植物群落物种库组成的生态环境筛主导因子；预期成果有望阐明喀斯特断陷盆地石漠化区天然植物群落的组配规律及其生态筛选过程机理，区分水分因子、生境条件对植物群落特征的影响程度与交互作用；研究为定量评价水分对喀斯特植物群落的限制性提供了新思路，可为喀斯特断陷盆地石漠化区植被保护与恢复提供理论基础。

如何针对喀斯特典型脆弱生态系统保护现有植物群落、防止植物群落退化和构建健康稳定的植物群落是目前石漠化治理、林学、生态学等研究的热点问题。研究以云南省喀斯特断陷盆地为重点研究区对水资源脆弱性进行了整体划分，建立了断陷盆地石漠化区天然植物群落物种组成-功能性状-生境特征的数据库，定量分析水分因子与生境特征在自然植物群落物种组成、功能特性中的相对重要性，筛选响应水分因子和生境变化的主要植物功能性状指标，确定影响植物群落物种库组成的生态环境筛主导因子，阐明喀斯特断陷盆地石漠化区天然植物群落的组配规律及其生态筛选过程机理，区分水分因子、生境条件对植物群落特征的影响程度与交互作用。首先，揭示了断陷盆地云南地区水资源呈现5大类型区的差异，其中以中部地区极为脆弱，西北部和东南部较为脆弱，整体上东北部水资源压力最轻；其次，重点研究了喀斯特区次生演替过程中植物群落物种多样性、功能性状变化规律，探明了喀斯特区次生演替过程中植物物种多样性逐渐增加，而植物功能性状由前期的激进型逐渐向保守型演替；最后，采用不同海拔梯度进行水分梯度差异性的分析，并对喀斯特区与非喀斯特区沿海拔梯度天然林植物群落构建机制进行对比，结果表明喀斯特区与非喀斯特区植物物种组成差异显著，且喀斯特区植物物种多样性高于非喀斯特区，喀斯特区叶钙含量在各个海拔上均为非喀斯特区的2倍以上，且喀斯特区叶氮含量在各个海拔也均显著高于非喀斯特区，喀斯特区群落构建是物种间的竞争作用主导的，而非喀斯特区是环境过滤主导的。年均降雨量、pH值、土壤有机碳和钙等是影响喀斯特区植物群落构建的主导环境因子。年均降雨量、pH值、土壤有机碳和速效磷等是影响非喀斯特区植物群落构建的主导环境因子，研究结果可为喀斯特区生态修复和石漠化治理提供理论基础。已出版专著1 部，已发表论文14 篇，其中SCI 引用8 篇，中文核心期刊6 篇，申请专利2项，已完成成果1个，已申请教育部科技成果奖励；待发表论文3 篇、专著1部。培养硕士2 名，博士4 名，总体上完成了项目任务书规定的研究任务。