茂兰喀斯特植被恢复过程群落结构与健康评价

论文摘要

喀斯特环境问题是当代国际关注的热点之一,退化喀斯特植被恢复与重建问题亦成为该领域人们关注和研究的焦点。本文以中国贵州茂兰喀斯特森林国家级自然保护区植被恢复不同阶段群落为研究对象,采用“以空间系列代替时间系列”的方法,进行群落学调查和数据分析。通过对群落及其各层的物种组成、结构、稳定性等多项指标的调查分析,进而对群落健康度进行评价,揭示群落各层在植被恢复过程中的贡献和重要性地位转变的基本规律,并对群落各层主要种种间联结性和种间协变、空间分布格局进行分析,揭示了种间关联、协变及空间分布格局与群落健康的关系。主要结果研究如下:在植被恢复过程中,群落组成及空间结构的各因子变化特点各异。群落的种类组成、高度不断增加,群落结构不断完善和复杂化,至顶极常绿落叶阔叶林阶段群落的高度最高,结构最完整,功能最齐全。群落生活型演替方向为:一年生植物→隐芽植物→地面芽植物→地上芽植物→高位芽植物,也存在跳跃式演替;演替终极是建群层以中高位芽植物为主,从属层以小高位芽植物为主,一年生植物、隐芽植物、地面芽植物及地上芽植物向耐荫性种类演替。群落各层的物种均匀度指数变化不大,生态优势度处于很低的水平,乔木层、草本层物种丰富度、多样性指数变化亦不明显,但灌木层物种丰富度、多样性指数不断上升,变化较为明显。群落各层种间相遇机率的变化规律与丰富度、多样性指数基本一致。木本植物(乔木层、灌木层)之间的整体关联性由无关联至正关联,并逐渐增加,在Ⅵ阶段最大;草本植物则与木本植物相反,整体关联性在Ⅰ阶段最大。群落各层主要物种的种间联结性较弱,呈显著或极显著关联的种对极少,主要种对间的联结性变化亦不明显。群落主要物种种间以无协变为主,种间协变的正协变种对数多于负协变。随着植被恢复,种间协变联络方式表现出“单链→多链→网络”的发展趋势,并在顶极常绿落叶阔叶混交林阶段物种之间协变关系网络最复杂。各阶段群落总体及其各层都表现出不同程度的不稳定性。这可能归因于喀斯特地区生境的高度异质性和脆弱性,生态系统对环境变化的敏感性强,物种丰富度和多样性程度高,物种更替速度较常态地貌的顶极群落快。从群落各层的健康度指数看,乔木层为上升型,灌木层为先上升后下降型,草本层为下降型。从群落各层对群落总体的健康度指数累积贡献率看,乔木层在Ⅵ阶段贡献率最大,灌木层在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段最大,草本层则在Ⅰ、Ⅱ阶段最大,反映和体现了群落草本层、灌木层、乔木层在植被恢复过程中重要性地位的改变及其替代关系。群落健康度指数与种间联结性的相关程度很小或无相关关系,而与群落优势种种间正协变、显著正协变百分率和变化趋势基本一致,体现出一定的正相关性。群落各优势树种空间分布格局主要为为集群分布。群落健康度指数与优势种群的聚集度呈负相关性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 综述
• 1.1 "喀斯特"的内涵及"喀斯特森林"的定义
• 1.2 喀斯特生态环境基本特征及森林生态的研究现状
• 1.2.1 南方喀斯特生态环境的总体特征
• 1.2.2 喀斯特森林小生境特征
• 1.2.3 喀斯特森林小气候特征
• 1.2.4 喀斯特森林土壤性质
• 1.2.5 喀斯特森林生态系统水分特征
• 1.2.6 喀斯特森林植物适应性及其种群生态研究现状
• 1.2.7 喀斯特森林群落种间关系及群落生态研究现状
• 1.3 退化喀斯特生态系统恢复与重建的研究
• 1.3.1 生态退化与生态恢复研究简史
• 1.3.2 南方喀斯特森林生态系统退化特征及生境特点
• 1.3.3 南方退化喀斯特植被恢复与重建的研究现状
• 1.3.3.1 自然恢复的生态学过程、原理及关键技术
• 1.3.3.2 人工或人工促进植被恢复的基本理论和技术
• 1.3.3.3 植被恢复中的物种选择与配置研究
• 2 立题依据
• 3 研究区概况及研究方法
• 3.1 研究区概况
• 3.2 研究方法与技术路线
• 3.3 分析方法
• 3.3.1 物种多样性分析
• 3.3.2 多物种间总体关联性检验
• 3.3.3 成对物种间联结性检验
• 3.3.4 种间协变测定
• 3.3.5 群落稳定性测定
• 3.3.6 种群空间分布格局测度
• 3.4 数据处理
• 4 结果与分析
• 4.1 植被恢复过程中群落物种组成结构变化
• 4.1.1 群落物种组成结构动态特征
• 4.1.2 群落生活型组成动态特征
• 4.2 植被恢复过程中群落结构变化
• 4.2.1 群落水平结构动态
• 4.2.1.1 群落个体多度变化
• 4.2.1.2 群落个体粗度变化
• 4.2.2 群落垂直结构动态
• 4.2.2.1 群落高度变化
• 4.2.2.2 群落层次变化
• 4.3 不同恢复阶段物种多样性特征
• 4.3.1 物种多样性在群落不同演替阶段上的变化
• 4.3.1.1 乔木层物种多样性特征及其演替地位
• 4.3.1.2 灌木层物种多样性特征及其演替地位
• 4.3.1.3 草本层物种多样性特征及其演替地位
• 4.3.2 物种多样性与生活型的关系及其群落结构差异
• 4.4 不同恢复阶段群落多物种间总体关联性
• 4.4.1 群落木本和草本植物的总体关联性变化
• 4.4.2 群落建群层与从属层的总体关联性特征
• 4.4.3 物种总体关联性与物种数量及出现度的关系
• 4.5 不同恢复阶段群落稳定性特征
• 4.5.1 群落稳定性动态特征
• 4.5.2 群落稳定性与物种丰富度的关系
• 4.6 不同恢复阶段群落主要物种种间关联性特征
• 4.6.1 草本群落阶段
• 4.6.2 灌草群落阶段
• 4.6.3 灌木灌丛阶段
• 4.6.4 乔灌过渡阶段
• 4.6.5 乔林阶段
• 4.6.6 顶极常绿落叶阔叶混交林阶段
• 4.6.7 植被恢复过程主要种的种间联结性动态
• 4.7 不同恢复阶段群落主要物种种间协变特征
• 4.7.1 草本群落阶段
• 4.7.2 灌草群落阶段
• 4.7.3 灌木灌丛阶段
• 4.7.4 乔灌过渡阶段
• 4.7.5 乔林阶段
• 4.7.6 顶极常绿落叶阔叶混交林阶段
• 4.7.7 植被恢复过程主要物种种间协变动态
• 4.7.7.1 植被恢复过程主要物种种间协变的种对特征
• 4.7.7.2 植被恢复过程主要物种种间协变的联络特征
• 4.8 植物恢复过程种群空间分布格局
• 4.8.1 不同恢复阶段优势种群空间分布格局
• 4.8.2 植被恢复过程种群格局强度变化
• 4.8.2.1 乔木层优势树种格局变化
• 4.8.2.2 灌木层优势树种格局变化
• 4.9 植被恢复过程群落健康评价
• 4.9.1 健康评价指标体系的选择和建立
• 4.9.2 植被恢复过程群落健康度测度方法
• 4.9.3 植被恢复过程群落健康度动态特征
• 4.9.4 不同恢复阶段群落各层的健康度累积贡献率
• 4.9.5 种间关联、协变与群落健康度的关系
• 4.9.6 种群空间分布格局与群落健康度的关系
• 5 结论
• 6 讨论
• 致谢
• 参考文献
• 附录