桂林岩溶所【桂林岩溶试验场自然恢复过程中植物多样性的变化】

　　摘　要：岩溶区生态恢复和重建是当今生态学研究的热点之一。研究自然更新过程中植物多样性变化对岩溶区退化生态系统的恢复和重建具有指导性意义。以桂林岩溶试验场为研究范围，选取具有代表性的垭口、1号洼地和砂页岩区3个样点(样方为20mx20m)进行种属组成、植物生活型谱和植物多样性研究。结果表明，丫吉村岩溶试验场经过近20年的自然恢复，其植物多样性增加，生境获得改善，整个区域的群落向着更加稳定的阶段演替。
　　关键词：自然恢复；植物多样性；桂林岩溶试验场
　　中图分类号：Q948．11；P642．25
　　文献标识码：A
　　文章编号：1007-7847(2006)02-0139―05
　　植物多样性的恢复是退化生态系统恢复与重建的重要内容。岩溶生态系统被视为一种与沙漠边缘一样极其脆弱的生态系统，植被生长缓慢。岩溶环境区的森林一旦退化或者被毁灭，其原有生态系统所具有的动态平衡被打破，造成水土流失，土壤干旱、贫瘠产生“石漠化”现象。朱�基总理在2001年3月5日九届人大四次会议上明确提出“推进黔桂滇岩溶地区石漠化综合治理”，把石山地区的生态重建及石漠化治理问题列为西部大开发的头等大事。
　　自然更新是生态恢复和重建与生物多样性维持的有效途径。研究自然恢复区物种组成、结构和功能，是目前寻找迅速人工恢复和重建相对稳定常绿阔叶林最重要的途径之一。通过探讨桂林岩溶试验场经过近20年自然恢复后植物多样性的特点和规律，可为我国西南岩溶区生态治理和生态恢复提供一定的理论依据和实践经验。
　　
　　1　研究区概况
　　
　　桂林岩溶试验场作为中法合作项目建于1986年，是中国南方裸露岩溶区具有代表性的峰丛山区岩溶泉域系统．位于桂林市东南郊区8km的丫吉村附近，处在峰丛洼地和峰林平原的交界地带，总面积2km2。试验场自成一个岩溶水文地质系统，它的补给区位于峰丛洼地区，有13个洼地，而它的排泄区由位于桂林峰林平原东部边缘的一个常年流水泉(S31号泉)和3个季节性泉(S29、S291、S32号泉)组成(图1)。平原标高150m，补给区内的最高峰达650m，其内洼地底部标高介于250-400m之间。
　　桂林位于亚热带季风区，降雨在季节分配上的不均匀性是该区基本的气候特点。据桂林市气象台32年的观测资料，多年平均降雨量为1915．2mm，多年平均水面蒸发量为1378．3 mm。该区从9月至次年3月为旱季，其降雨量仅为年降雨量的29．68％，而4月至8月的雨季降雨量占年降雨量的70．32％。
　　试验场在1986年之前，由于当地农民的砍伐和烧荒，其生态环境受到掠夺性破坏，整个区域基本没有植被覆盖，生境相当严酷，为次生裸地。在作为试验场后封山进行植物群落的自然恢复，目前群落年龄在8―10a之内。由于试验场不同部位水分、光照、热量以及土壤的差异，故选取垭口、洼地和砂页岩区3种不同形态的样地进行野外调查。洼地为降水的汇集区其水热条件和土质较好，多为南方岩溶区的耕作区；垭口由于土壤覆盖度低、水热变化剧烈，环境相对恶劣；岩溶区偶夹杂砂页岩形成酸性至强酸性的土壤，土层相对较厚，腐殖质多，并适宜于马尾松等乔木的生长，可作为非岩溶区的代表。
　　
　　
　　2　研究方法
　　
　　选取垭口、1号洼地和砂页岩区3个典型样地进行植物多样性调查(图1)，由于研究区域面积较小，故样地设为20m×20m，并划分成4个10m×10m的子样地记录乔木层物种。并在子样地中设4个2m×2m的小样方进行灌木和草本植物盖度的记录。同时参照《中国植被》和《广西植物志》、《中国种子植物科属词典》等文献对样方植被的科属组成、生活型谱进行划分整理和对比分析。
　　本文生物多样性指数计算采用Shannon-Wiener指数：
　　
　　S为物种数目，pi为属于种I的个体在全部个体中的比例。
　　丰富度指数采用：
　　D＝S／InA
　　A为单位面积，S为群落中物种数目。
　　
　　3　结果
　　
　　3．1 科属组成
　　三样地共采集植物标本27科，47属，49种。其中，试验场内分布有蕨类植物3种(隶属于3属3科)；裸子植物1种(隶属于1属1科)；被子植物45种(隶属于43属23科)(表1)。从环境条件来讲，不同样地的水份、光照以及土壤条件的差异形成一个个的小生境并对植被外貌产生一定的影响。通过表1可以看出，垭口处由于条件恶劣主要以草本植物为主，砂页岩区具有良好的环境条件而以乔木为主。这些物种为试验场通过自然恢复向常绿阔叶林区系发展起着举足轻重的作用。
　　
　　
　　3．2 生活型
　　植被是在一定自然历史条件综合作用下长期发展的结果，其外貌和结构主要取决于群落优势种的生活型。按照《中国植被》生活型系统表，从演化形态学，主轴木质化程度和寿命长短几个方面将3个样点所有植物分成乔木、灌木、半灌木、多年生草本和一二年生草本5个生活型并分别进行统计(表2)。结果表明，垭口处的一二年生植物占有较高的比例，为1号洼地处的1．5倍，并且木本植物基本为旱生型灌丛，这种情形说明了此处环境条件恶劣以及水热条件变化剧烈使此处的植物群落处于草灌丛阶段。洼地由于水热条件较好，除拥有高大的乔木外，灌丛种类也较多，而处于灌丛阶段。砂页岩区的外貌为马尾松林，同时还具有另外4种乔木，6种灌木，8种草本植物，植物群落处于亚顶极阶段．并可用这3种样地进行时空替换来研究岩溶区植被各演替阶段物种多样性的特征。
　　
　　3．3 植物多样性与植物群落的稳定性
　　植物群落的稳定性与植物多样性密切相关，由于没有合适的指标对其进行衡量，目前主要以群落的复杂性(多样性)作为衡量稳定性的指标。从图2可以看出，3个样点的植物多样性变化趋势是垭口1号洼地>砂页岩区。植物多样性呈现升高趋势是因为植被从草丛群落演替到亚顶极群落，随着生物对恶劣环境的改善，环境容纳量不断提高，故物种多样性也不断提高，并且群落的稳定性不断得到提高。尽管1号洼地和砂页岩区的植被处于灌丛阶段和亚顶极阶段，但由于具有乔灌草3层结构，其物种并不丰富，而垭口的植被处于草灌丛阶段，基本只有一个层次，其丰富度指数最高，从而3个样点的丰富度指数呈下降趋势。
　　
　　
　　4　讨论
　　
　　桂林岩溶试验场作为次生裸地，通过封山使其群落进行自然恢复过程也是一种生态恢复的过程。桂林岩溶试验场经过近20年的自然生态恢复，植物多样性得到增加，垭口、1号洼地、砂页岩区3个样地的植物多样性呈增加的趋势，并通过其丰富度指数呈降低趋势和植被生活型分析显示各个样点处于不同的演替阶段。考虑到这3种不同样地水份、光照以及土壤条件的差异影响植被的演替阶段，因此可用这3种样地进行时空替换来研究岩溶区植被各演替阶段物种多样性的特征。 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文