随着《生物多样性》(1992)公约签订,生物多样性保护受到了全球关注。喀斯特区生物多样性丰富,但环境脆弱,水分亏缺,生态破坏,多样性丧失严重,因此,喀斯特物种多样性维持与保护受到高度关注。本文以茂兰喀斯特森林为研究对象,围绕水分-物种多样性特征,采用“空间代替时间”的方法,结合α多样性(包括Margalef丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数及Pielou均匀度指数)、β多样性(包括Cody指数、Jaccard相似性指数)、水分变异等指数,以及ANOVA、LSD多重比较、RDA、PCA、聚类分析、相关分析及回归分析,分别对典型喀斯特的水分和物种多样性时空(时间和空间)分布特征进行了研究,揭示喀斯特森林植被自然恢复中土壤水分和物种多样性变化规律,丰富喀斯特森林多样性维持机制研究理论,为喀斯特地区物种多样性保护提供科学依据。主要结果如下:(1)喀斯特小生境类型复杂多样,数量丰富,分布随机性强,总体以石沟和石面小生境数量占优势,土面小生境较少。(2)不同演替阶段之间的物种替代变异明显,而且不同生活型植物在演替过程中也表现出不同的替代速率。物种替代变异在灌草阶段至灌木阶段最剧烈,增加和丢失物种数分别为161、81。替代变异以木本植物表现强烈,尤其是灌木物种,在灌草阶段至灌木阶段、乔林阶段至顶极阶段,增加的物种数分别为132种、109种,丢失的物种数分别为32种、23种。顶极群落水平变化,群落间相距越远,物种差异越大,增加和丢失的物种数就越多;垂直变化在低海拔处群落间物种替代变异值大于高海拔处。(3)不同演替阶段、水平样带和垂直样带的物种相似性都以两相邻阶段(群落)间的系数最大,群落演替阶段(或间隔距离)越远,物种相似性系数越低。不同演替阶段中,以灌木阶段与灌乔阶段的相似性系数最大(0.463)。同一阶段三种小生境的物种相似性系数差异小,但其值比各阶段间的相似性系数高。(4)不同演替阶段土壤含水量及石沟、石面、土面小生境的含水量均以顶极阶段最高,分别为42.43%、51.67%、35.81%、39.82%。不同演替阶段土壤含水量的标准偏差4.41%~17.80%,变异系数为16.64%~61.14%,即中等程度变异。同一阶段之间,三种小生境的土壤含水量差异性不明显。水平变化土壤含水量变异系数为3.345%~20.300%,即弱变异至中等强度变异。垂直变化土壤含水量变异系数为2.74%~16.76%,即弱变异至中等强度变异。(5)不同演替阶段Simpson指数(D)、Shannon-Wiener指数(H)和Pielou均匀度(E)变化趋势相同,基本呈先减后增。其中,Simpson指数(D)、Shannon-Wiener指数(H)均在顶极阶段最大(0.93、3.32),在草坡阶段最小(0.59、1.30);Pielou均匀度(E)则以石漠化阶段最大(0.68),草坡阶段最小(0.30)。水平样带各样地之间的物种多样性差异小,物种丰富度、Simpson指数(D)变化和物种组成变化一致。垂直样带物种多样随海拔增加呈先增后减,物种丰富度最大和最小差异显著。(6)海拔、坡度、坡向和土壤含水量4个环境因子对物种分布的解释量为35.83%,其中,土壤含水量的贡献率为5.19%。坡度和土壤含水量对物种分布影响显著,土壤含水量对物种分布的决定系数最大,为0.9008。不同演替阶段、水平样带和垂直样带的土壤含水量与物种多样性系数呈正相关,但均不显著,仅各多样性指数间具有显著正相关。