【目的】开展茂兰喀斯特森林优势树种的水分生理生态适应性研究，深入认识喀斯特原生林的水文生态过程和稳定性维持机制，为岩溶地区退化生态系统修复和喀斯特森林生态系统保护提供依据。【方法】采用热扩散探针（TDP）对喀斯特森林6种树种树干液流连续监测，结合电子显微镜观测叶片气孔特征，同步测定气温、太阳辐射、相对湿度、降水量环境因子，采用相关分析法分析不同时间和季节尺度下植物蒸腾特征对叶片气孔及气象因子的关系。【结果】1）不同树种的日均蒸腾速率呈青冈栎582.61±42.01 g/（m~2·h）>柿树472.58±73.05 g/（m~2·h）>朴树365.98±17.14 g/（m~2·h）>光叶山矾309.22±50.03 g/（m~2·h）>刺楸269.08±62.42 g/（m~2·h）>小花梾木181.42±35.80 g/（m~2·h）;2）月蒸腾量表现为常绿树种大于落叶树种，观测季节月蒸腾量表现为青冈栎>光叶山矾>小花梾木>朴树>柿树>刺楸。3）气孔密度大小为青冈栎>柿树>朴树>光叶山矾>刺楸>小花梾木，不同树种之间的气孔密度呈显著差异（P <0.01），表明气孔密度越大，蒸腾速率越强，其中光叶山矾、青冈栎、柿树和小花梾木的蒸腾速率对气孔密度的响应最强。5）气象因子对树种的气孔密度影响不明显，但对气孔长度或宽度产生显著影响。【结论】叶片气孔形态特征及气象因子共同调节树种蒸腾速率，有较高气孔密度的树种抵御水分胁迫的能力较强，可作为喀斯特地区生态修复的优选树种。

使用热扩散液流探针,于2015年7月至2016年8月连续测定茂兰喀斯特森林宜昌润楠的树干液流,同步测定气温、太阳辐射、相对湿度、降水量、土壤含水量和风速等环境因子,分析不同天气、季节、时间尺度下宜昌润楠蒸腾的变化规律及其与环境因子的关系。结果表明:宜昌润楠树干液流速率呈现昼高夜低的变化规律,各季节日间树干液流速率平均值分别是夜间的8.95倍、14.32倍、10.0倍、5.24倍;不同天气下宜昌润楠日蒸腾速率(g·m-2s-1)依次为晴天(41.93±1.43)>阴天(12.73±0.63)>雨天(8.82±0.29);宜昌润楠日均蒸腾量为(5.75±0.31)kg/d,各季节日均蒸腾量(kg/d)表现为夏季(7.57±0.57)>秋季(6.75±0.72)>春季(4.00±0.54)>冬季(2.35±0.20);小时尺度上,各环境因子对蒸腾影响最大的是太阳辐射,影响最小的是降水量、土壤含水量,其中直接影响因素是相对湿度、太阳辐射(除雨天外),间接影响因素是风速(晴天、阴天)和太阳辐射(雨天);日尺度下因季节不同主要影响因子不同,月尺度下主要影响因子只有太阳辐射;随着时间尺度的增大,影响蒸腾的因素减少,且月尺度下环境因子对蒸腾的解释程度最高(78.9%)。各环境因子对蒸腾量的影响程度随天气条件、昼夜、季节、时间尺度等不同而不同,在任何尺度下太阳辐射都是影响蒸腾的主要环境因子。

采用2×2列联表、χ2检验、Ochiai指数等方法定量分析了在茂兰国家级自然保护区喀斯特森林自然恢复过程中乔灌过渡阶段、乔林阶段和顶极阶段群落主林层优势树种的种间联结性。结果表明:从乔灌过渡阶段、乔林阶段到顶极阶段,群落的总体种间关联性呈无关联性→正关联性→显著正关联性,反映了树种间竞争分化的过程;树种种间联结性从负联结低关联度的种对为主,发展到以正联结高关联度种对为主的变化规律,反映了从乔灌过渡、乔林阶段和顶极阶段群落主林层树种间关系从相对独立、相互排斥的关系,经种间充分竞争,逐渐形成相互依存关系的发展过程。讨论了种间联结性形成原因,提出了高度异质、极端脆弱的喀斯特地区,群落种间联结性深入研...

There are four reproductive and regenerative countermeasures of the main woody species in MaoLan Karst Forest.(1)The seed has shorter life span.The ripe seeds germinate rapidly to form seedling when it has fallen into the soil. The seedlings grow slowly to wait till the gap emerges.The seedlings gro...

【目的】分析中亚热带喀斯特森林树木功能型的生态位特征，推断不同功能型树木对资源的利用程度和种间竞争差异，为喀斯特地区的植被恢复与重建提供理论指导。【方法】以中亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林为研究对象，在样地调查基础上根据冠层高度、种群大小、耐荫性和种子传播方式将被选的40种树木划分为不同功能型，通过计测生态位宽度和生态位重叠指数分析不同功能型树木的生态位特征。【结果】喀斯特森林树木的生态位宽度普遍较低，表现为常见种>偶见种>稀有种，且三者的生态位宽度间差异显著；重力传播种的生态位宽度显著低于动物和风力传播种，不同耐荫性和冠层高度功能型间的生态位宽度无显著差异；40种树木种对间的生态位重叠指数同样较低，常见种的生态位重叠指数显著高于偶见种和稀有种，上层种显著高于下层种，喜光种显著高于耐荫种，而重力传播种则显著低于动物和风力传播种；常见种与偶见种间的生态位重叠指数显著高于常见种与稀有种以及偶见种与稀有种间，动物与风力传播种间的生态位重叠指数显著高于动物与重力种间以及风力与重力种间，而中生与耐荫种间的生态位重叠指数则显著低于喜光与中生种以及喜光与耐荫种间。【结论】中亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林中多数树种占据较小的生态位空间并可能存在较低的种间竞争作用，不同树木功能型生态位宽度和生态位重叠指数的差异可能与生境异质性和物种性状差异等存在密切联系。在进行退化生境植被重建时，可根据不同功能型树木的生态位特征合理构建群落的组成与结构，促进森林植被快速恢复。

调查茂兰喀斯特森林林隙干扰特征,并对林隙特征、林隙的形成方式进行探讨。结果表明:1)林隙大小分布表现出以小林隙为主的偏正态分布,但在总林隙面积比例上,大林隙所占的比例较大;2)林隙大多数在20年前形成,估计林隙形成速率为0.55个·hm-2a-1,返回间隔期为270年;3)林隙密度约为20个·hm-2,林隙平均面积(69.7±45.71)m2,扩展林隙平均面积(152.7±79.43)m2,林隙和扩展林隙占所调查林分面积的比例分别为13.9%和30.6%;4)林隙形成方式以折干为主,但因地形差异,槽谷、坡地、漏斗的主要形成方式分别为干中折断、拔根倒和干基折断;5)大多数林隙由1～4株形成木形成...

采用2008—2013年茂兰喀斯特原始森林降水观测资料,对降水截留动态变化规律及分配比例进行了系统的研究。结果表明:2008—2013年平均林外降水总量1 532.91 mm,穿透雨量、树干茎流量、树冠截留量分别占林外降水总量的80.99%、2.84%、16.17%,这三者与降水量均呈现极显著的线性关系(P<0.01),穿透雨率、截留率与降水量呈现对数函数关系。喀斯特森林水文各分量有明显的干季、雨季之分。与我国其他地区相比,喀斯特森林林冠截留率处于较低水平,而有较高的穿透雨率,增加了喀斯特森林林内有效降水

对太行山低山丘陵区 4a生人工杜仲林叶片的蒸腾强度和气孔导度进行测定和分析 ,结果表明 :(1)在晴朗和晴 -多云天气日 ,叶片蒸腾强度日变化呈双峰型 ,在阴天天气日 ,则呈单峰型 ;(2 )气孔导度的日变化趋势与蒸腾强度基本一致 ;(3)蒸腾强度与光量子密度、饱和水汽压差、水面蒸发等气象因子之间 ,具有较好的相关关系 ;(4)鉴于水面蒸发的测定比较方便、简单 ,因此 ,利用日水面蒸发测定值和叶面积指数去估算杜仲蒸腾耗水量 ,将具有一定的可行性

【目的】明确西南喀斯特地区这一特殊生境下典型森林的土壤优先流特征，为当地的森林植被恢复提供一定理论依据。【方法】选取2种典型森林植被类型（侧柏纯林和侧柏、马尾松、直杆蓝桉混交林），通过野外染色示踪实验，设置2种模拟降雨量，用亮蓝染料溶液进行染色，挖掘土壤的染色竖直剖面和水平剖面，借助图像处理技术，提取染色面积比、平均最大入渗深度、基质流深度、优先流比和长度指数5个优先流特征参数，同时获取不同深度处土壤的优先路径分布、数量和比例。【结果】1）当模拟降雨量相同时，混交林的土壤染色面积比和平均最大入渗深度均高于纯林。2）当模拟降雨量由25 mm增大至60 mm时，混交林的染色面积比由12.36%变为16.44%，平均最大入渗深度由22.21 cm变为30.64 cm，染色面积比和最大入渗深度增幅相近；纯林的染色面积比由7.42%变为15.89%，最大入渗深度由12.50 cm变为17.59 cm，染色面积比增幅明显高于平均最大入渗深度；3）混交林下土壤染色形态呈指状或枝状，有独立斑块存在，纯林呈漏斗状，无独立斑块；4）当模拟降雨量为25 mm时，混交林下基质流深度、优先流比和长度指数平均分别为1.65 cm、76.70%和352.61%，高于侧柏纯林的1.31 cm、74.33%和184.20%；当模拟降雨量增大至60 mm时，混交林下基质流深度、优先流比和长度指数为2.21 cm、77.18%和497.02%，而侧柏纯林则为4.29 cm、53.83%和331.27%；5）喀斯特地区混交林和纯林的优先路径主要分布在15 cm土层以上，且半径大多小于5 mm。混交林下的土壤优先路径随土层深度的变异性更强，且大影响半径（＞5 mm）优先路径的比例（19.0%）要高于纯林（9.0%）。【结论】喀斯特地区这2种典型森林下均存在一定的优先流现象，由于其特殊土石结构的影响，林地土壤优先路径数量较多；混交林下优先流的发育程度和空间变异性比纯林高，这与其大影响半径优先路径比例高、优先路径分布变异性强有直接关系。

【目的】定量揭示我国川西亚高山地区不同恢复阶段森林的蒸腾耗水特征,为当地森林恢复树种选择、水源涵养功能提升与低效林改造等提供科学参考。【方法】选择川西亚高山地区植被恢复系列中无论是林龄、类型还是面积都具有典型代表性的岷江冷杉老龄原始林、红桦次生林和粗枝云杉人工林作为研究对象,利用热扩散技术监测生长季树木蒸腾量;利用林分边材面积进行尺度上推,估算林分冠层蒸腾耗水量。基于机器学习技术(随机森林回归算法)估算整个生长季(5—10月)的林分冠层蒸腾耗水量。【结果】各森林类型平均日冠层蒸腾量表现为粗枝云杉林>红桦林>岷江冷杉林;在整个生长季观测到的粗枝云杉林、红桦林和岷江冷杉林日最大冠层蒸腾量分别为3. 17、2. 08和1. 69 mm;基于多气象因素,随机森林回归算法可有效估算森林蒸腾耗水量;整个生长季的林分冠层蒸腾总量估算结果表现为粗枝云杉林(314. 1 mm)>红桦林(199. 3 mm)>岷江冷杉林(125. 5 mm)。【结论】处在演替早期的红桦次生林冠层蒸腾耗水量明显高于处于演替晚期的岷江冷杉原始林;人工林蒸腾耗水量明显高于天然林(岷江冷杉原始林和红桦次生林),因此可将森林蒸腾耗水特征作为研究区森林恢复度的评价指标。该区大量营造的粗枝云杉人工林已步入中龄林阶段,高蒸腾特征可能会对流域产水量构成压力,建议进行抚育性结构调整。通过综合分析多项研究结果,本文提出一个"森林水分利用生态演替"假说:伴随着亚高山森林植被自然恢复进程(正向演替),林地蒸腾耗水量趋于减少,地带性演替顶级群落亚高山暗针叶林具有最低蒸腾耗水特征。这个假说可作为川西亚高山区区域水文平衡维持和植被结构调整的参照体系。

采用空间代替时间的方法,研究了茂兰退化喀斯特森林自然恢复中凋落物现存量及其碳库特征。结果表明:随群落恢复凋落物现存量呈减少趋势,早期减幅大,中后期减幅小;随群落恢复凋落物现存量演化受地貌因子、群落生活史、土壤微生物的影响较大,受水热条件的影响较小;凋落物现存量生物量与其分解失重率、表层土壤微生物量碳有较强的负相关关系;凋落物分解失重率与表层土壤微生物量碳呈极强的正相关关系;随群落恢复凋落物现存量含碳率变化不显著,凋落物现存量碳密度变化规律与凋落物现存量变化规律一致,单位面积凋落物碳储量表现为碳源效应,且早期碳源效应较强、固碳能力不稳定,中后期碳源效应较弱、固碳能力稳定;凋落物碳密度(Y)与其现...

【目的】研究茂兰喀斯特森林植被自然恢复过程中不同演替阶段土壤养分与化学计量的动态变化规律,探讨两者间的相互关系,定量评价各影响因子对其的解释程度,阐明群落演替与土壤性状演变间的内在耦合关系,旨在为该区域植被的恢复与重建提供理论依据。【方法】以草本群落、灌木灌丛群落、乔林群落和顶极常绿落叶阔叶混交林群落等演替阶段为研究对象,每个演替阶段各设置3个固定样地,样地内根据不同小生境随机布设12个土壤剖面,分层取样,测定土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量,并计算其化学计量比。【结果】研究区土壤的SOC、TN、TP和TK含量均值分别为54.72、4.67、0.73和8.53 g/kg,且SOC、TP和TN含量相互间均存在显著或极显著正相关,表现出相对一致的变化规律;C:N、C:P、C:K、N:P、N:K和P:K分别为11.95、79.16、6.50、6.64、0.550 1和0.085 2;从变异系数来看,除TK含量和C:N属弱变异性以外,其余土壤养分含量及化学计量比均属中等变异性。随植被的正向演替,不同演替阶段的SOC、TN和TP含量基本上均呈上升趋势,而TK含量则呈倒"V"字型变化,表现为:乔林阶段>顶极阶段>灌木灌丛阶段>草本阶段;各演替阶段不同土层深度的SOC、TN和TP含量均表现为0～10 cm要高于10～20 cm,而TK含量则无明显变化。土壤化学计量特征随演替的进展其变化趋势差异较大;在土壤剖面层次上,各演替阶段除C:N不同土层深度间无显著差异以外,其余也均表现为0～10 cm要高于10～20 cm。冗余分析结果表明,土层深度和群落演替是调控该区域土壤养分含量和化学计量特征的主要因素,对其解释程度分别为32.82%和32.19%。【结论】研究区土壤有机碳含量相对较高,氮、磷养分含量丰富,植物生长受氮(或磷)素限制的原因可能是土壤养分含量的有效性偏低所致;减少人为干扰、加之适当的保护,促进群落的正向演替,提高喀斯特森林生态系统的稳定性和抗干扰性,有利于土壤养分的积累;研究初步揭示了众多影响因子对土壤养分含量和化学计量特征的解释程度,对喀斯特森林的保护具有重要的指导意义。

利用样方法和实测法,研究了喀斯特贵阳市区主要森林类型的生物量和碳储量及空间分布特征,估算了贵阳市主要森林类型的总碳储量。结果表明:贵阳市7种主要森林类型乔木层生物量为5.44~105.36 t·hm-2,灌木层为1.29~12.46 t·hm-2,草本层为0.56~9.49 t·hm-2,死地被物层为0.95~9.67 t·hm-2;且乔木层碳储量为3.02~59.84 t·hm-2,灌木层为0.72~6.37 t·hm-2,草本层为0.19~4.32 t·hm-2,死地被物层为0.50~3.90 t·hm-2,土壤层为74.91~122.69 t·hm-2,各层碳储量大小排序为土壤层>植被层...

根据恢复生态学原理和相似学原理,将退化喀斯特森林演替系列各群落中所有的种划分为5个适应等级种组,并把自然恢复演替过程划分为6个演替阶段.通过考察不同适应等级种组在不同恢复阶段的变化过程,得出群落动态演替中种组替代规律,并通过退化群落恢复潜力度、恢复度和恢复速度3个评价指标对退化喀斯特森林自然恢复过程进行评价.在这些机理基础之上,基于GIS开发出一套退化喀斯特森林自然恢复生态仿真系统,应用于退化喀斯特森林自然恢复过程、恢复对策及其变化的研究,制定相应的经营措施,加速退化喀斯特森林恢复.