基于生境高度异质性的喀斯特森林植物群落构建机制研究

Karst forest is rich in biodiversity even though the habitat is quite harsh, such as very thick soil layer, serious soil erosion and lack of nutrients. The mechanisms of karst forest community assembly are not clear. Highly habitat spatial heterogeneous, which caused inconsistent microclimate conditions and soil depth, moisture and nutrient distributions, is one of the most special ecological characteristics of karst geomorphology. However, the effects of this feature on the plant species composition and the community structure remains unclear. This proposal is aimed to elucidate the mechanisms of karst forest community assembly based on extreme habitat heterogeneity. Based on survey data of permanent sample plots at one preserve with the same weather conditions, the differences of species composition, biodiversity and community structure between the karst forest and non-kasrt forest will be studied. The study will focus on the differences of micro-habitats’ ecological factors and the usage feature of plant by means of division, investigation and determination of ecological factors of microhabitats under karst forest. Through nonmetric multidimensional scaling, principal component analysis and spatial statistical analysis, plant adaptability to highly heterogeneous habitats under kasrt forest will clarify and environment variables that decided community species composition will be screened out. Finally, this proposal will reveal the the mechanism of karst forest community assembly based on habitat heterogeneity and contribute to the success of re-vegetation programs in the karst rock-desertification regions.

土层浅薄、水土流失严重、营养成分缺乏的喀斯特森林却具有丰富的生物多样性，其植物群落的构建机制尚不明确。生境高度异质是喀斯特地貌的显著特点之一，其导致了小气候条件与土壤厚度、水分、养分等分布的高度异质。然而，高度异质生境如何影响其上生长的喀斯特森林的物种组成与群落结构尚不清楚。本研究以同一地区、气候条件一致的非喀斯特森林为参照，通过对两种森林固定样地的群落学调查，重点研究喀斯特森林与非喀斯特森林在物种组成、群落结构及生物多样性等方面的差异。并通过对喀斯特森林生境进行划分、调查及生态因子测定，结合小生境上植物生长状况，采用非计量多元尺度分析、主成分分析、空间分析等统计方法，研究不同小生境差异及植物对其利用特点，以期阐明植物对高度异质生境的适应性，并筛选决定群落物种组成的小生境环境变量，探讨基于高生境异质性的喀斯特森林植物群落构建机制，为退化喀斯特植物群落科学修复和石漠化治理提供重要理论支撑。

喀斯特森林具有岩石裸露率高、土层浅薄和临时性干旱严重等特点，生境较非喀斯特森林严酷，而生境高度异质是喀斯特地貌的显著特点之一，其导致了小气候条件与土壤厚度、水分、养分等分布的高度异质。同地区喀斯特森林与非喀斯特森林物种组成、生物多样性、群落结构及土壤特征等区别尚不明确。本项目选择同一地区、气候条件一致的喀斯特天然林与非喀斯特天然林为研究对象，通过对两种森林33个固定样地的群落学调查，重点研究了喀斯特森林与非喀斯特森林在物种组成、生物多样性及土壤特征等方面的差异。研究结果表明，同地区喀斯特天然林生物多样性显著高于非喀斯特天然林，且乔木层、灌木层、草本层及层间植物物种数均显著高于非喀斯特森林，而非喀斯特森林乔木树高和胸径明显高于喀斯特森林，喀斯特森林木本木植物密度显著高于非喀斯特森林。喀斯特森林全量土壤养分含量明显高于非喀斯特森林，而土壤速效养分含量无明显规律性特征，喀斯特森林土壤酶活性高于非喀斯特森林。生境的高度异质性是喀斯特森林高生物多样性的主要原因，不同生境为不同植物提供了有利生长条件，降低了种间竞争，从而更多物种可共存。基于小生境统计分析，不同物种对不同小生境的适应性不同，尤其突出的是，裸露岩石径流致使其周围土壤含水量高于周围，因此造成植物贴着岩石现象普遍，不同生境适生物种的选择与空间优化配置是喀斯特地区植被人工恢复的关键技术之一，具有较好推广价值，目前，项目已开展相关试验造林。