西南喀斯特区域在大规模生态治理工程背景下,植被覆盖度显著提高。治理对象主要集中在土层相对比较深厚的洼地、坡麓地带等,而典型的自然恢复坡地由于土壤水分环境恶劣,受水分亏缺限制其植被仍长期处于演替初期。如何改善坡地土壤水分环境,提升其水源涵养功能,是喀斯特坡地区域植被恢复与重建的重要前提。本研究以中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站内典型的自然恢复坡地为研究对象,区分上下坡位,因地制宜开展植被群落优化、土壤改良等一系列人工诱导工作,通过对试验期内降雨、穿透雨、土壤含水量的监测和分析,量化了上下坡位原生植被在穿透雨方面的差异、林下剔除试验对降雨穿透率的效益、土壤水分动态变化及其降雨响应规律、上坡位土壤改良效益等,评估了人工诱导措施在提升坡面水分环境的可行性,初步探讨了推进目标区域植被群落正向演替的可能途径,以期为区域植被恢复与重建提供理论依据和实践经验。主要结论如下:(1)穿透雨方面,从降雨分级层面看:不同类型植被冠层比较,即对照区和恢复区比较,当<20mm的降雨时,前者的穿透雨均值比后者平均高出约21%,而>20mm的降雨,这个值约为30%。穿透雨率整体上随降雨级别提升增幅变大,0～5mm降雨前者穿透雨率高出后者7.6%,当降雨>30mm时候,这个增幅可达15.9%;相似植被冠层比较,即优化区和对照区比较,随降雨级别提升穿透雨均值和穿透雨率增幅都逐步降低,当0～5mm降雨时候,前者穿透雨均值和穿透雨率分别高出后者30.8%和7.6%,当降雨为20～30mm时,这个值分别降至12.97%和8.44%,当降雨大于30mm时,二者基本没有差别。总体来看,人工诱导措施针对小雨量效果最为明显,而对于大雨或暴雨,优化效果减弱,在大于30mm降雨级别时,优化措施无明显效果。(2)土壤含水量方面,经方差分析,除挡板处理区和恢复区土壤含水量差异不显著外,其余各区相互间差异性显著。通过“黑箱”效应进一步分析得出:观测期内无处理区(参照)“黑箱”效应累积为负,大小-5.4%;经剥离“黑箱”效应后,挡板处理区、挡板&保水剂组合处理区和恢复区(特定植被)环境因素累积效应皆为正,大小分别为32.2%、17.3%和30.6%;从量化结果看,对于上坡位土壤水分而言,有植被覆盖和布设挡板累积效应为正且值较大,说明效果明显,而挡板&保水剂组合处理区累积效应值大致为前两者一半,效果次之,其原因很大可能是保水剂自身特点导致。可以预期上坡位土壤水分提升综合手段:适宜的植被覆盖,布设挡板可以营造相对可观的水分环境。(3)利用时间序列分析降雨动态和土壤含水量动态的相关关系。结果表明,降雨序列无显著自相关性(滞后时间对应的相关系数均落在2倍标准差内),而土壤含水量有明显的自相关性,其自相关系数均在第一个滞后时间距4天时最大,随后不断减小。优化区、对照区、恢复区和无处理区的相关域分别为2.5、3、3和3个滞后距,而其终了滞后时间距集中在4～5之间,分别为4.6、4.4、5和4.8,也就是说降水图上的峰和谷在相隔4.6、4.4、5和4.8个滞后距后,在该层土壤含水量上得到重现。(4)通过对上坡位典型“牙槽”剖面竖向空间两种类型土层含水量监测与分析,得出上坡位植被适应“牙槽”小生境可利用策略:根系埋藏较浅的植物可充分利用牙槽内0～40cm土石混合层水分,该土石层保水能力稳重且对旱季抗变异性强,但植被应以节水型为主且密度不宜过大,因为水分基数不大;40～60cm深度为水分混合利用区,应以土石层水分为主、岩层水分为辅,同时该层植被根系扎入岩层有利于保持自身稳定,尤其位于坡面有抗风、抗倒伏等要求,意义重大;越过60cm深度,无论旱季还是雨季风化岩层内水分含量都比较丰富,适合根系埋藏深、耗水大等高等级植被利用。同时观测到上坡位植被“团簇体”现象即相对高等级植物抱团生长,结合“牙槽”水分环境特点看,认为二者具有相关性,需要进一步探究。(5)从“植物探针”(演替后期适生幼苗)定植目标区域约四个月时间节点看,初步评估:(1).存活率上,青冈(常绿)目前死亡率较高,达到约60%,分析了高死亡率背后的原因:青冈栎对干旱敏感,复水恢复差,优先发展根系策略;其余幼苗存活率(大于90%)皆可观。(2).长势上,通过对构树(落叶)长势监测,表明该植物适应良好,长势佳。而其余混编组幼苗长势指标变幅不大,需要进一步长期监测。