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喀斯特地区石漠化问题突出,生境异质性较强,且人为干扰严重,植被退化明显,干扰和水土资源的限制是该地区植被恢复面临的两大主要问题。严酷的生境条件限制使喀斯特地区形成了以耐旱、喜钙和萌生能力强的适生物种组成的岩溶植被,适生岩溶植被的存在与发展对喀斯特地区的石漠化治理和植被恢复具有重要的生态应用价值。 本研究选取重庆喀斯特地区适生物种山麻杆(Alchornea davidii)作为研究对象,首先通过对其生境17种环境因子的主成分分析和主要环境因子与种群特征间的相关性分析,探究了影响山麻杆种群的主要环境因子,以及这些主要因子与种群发展之间的关系。然后,选取不同干扰强度下的山麻杆种群,通过分析种群统计特征的差异来阐明人为干扰对山麻杆种群的影响及种群对干扰的响应。最后设置模拟不同降水格局的野外样地,探究降水格局改变对喀斯特适生物种山麻杆的物候、生长和繁殖的影响。本研究通过野外调查和控制实验,探究干扰和水分两大生态因子对岩溶植物种群的影响以及种群自身的响应,揭示山麻杆种群对生境的独特适应性,为山麻杆在喀斯特石漠化治理和植被恢复中的应用提供依据和参考。 主要研究结果如下: 1.通过对山麻杆种群17种环境因子的主成分分析,发现:人为干扰、生物因素以及地形因素是影响种群生长发展的主要环境因子。通过主要环境因子与种群特征的相关性分析和回归分析可以得到:一定程度的人为干扰通过促进山麻杆萌蘖更新有利于种群发展;灌木层物种多样性越高,种群面临的竞争越大,因而是限制种群发展的主要因素。地形因子坡度、坡向、石漠化程度等通过限制其他植被分布,利于山麻杆种群的生长。 2.通过对不同干扰强度下种群统计特征的分析,发现:(1)在高干扰强度下(中度、重度及严重)山麻杆种群年龄结构为正金字塔型,种群增长明显,随着干扰程度的减弱,种群在稳定中出现衰退态势。(2)种群存活曲线在轻度和中度干扰下趋向于DeeveyⅡ型,种群稳定;在重度和严重干扰下更趋向于DeeveyⅢ型,种群增长性强。(3)轻度和中度干扰下的种群具有较高的存活率和生命期望,存活函数曲线和积累死亡率曲线波动较小,种群稳定。在严重干扰下,环境筛选强度大,幼苗进入中龄个体较少,老龄植株危险率高于低干扰等级种群。(4)不同种群动态量化指数Vpi和Vpi值均为正值,且Vpi和Vpi的值均随干扰等级的加重而明显增加,表明高干扰强度下的种群增长性更强,适度的干扰利于种群增长。(5)不同干扰等级下的4个山麻杆种群在0~10m尺度上分布格局均为聚集分布,轻度和中度干扰下聚集强度峰值出现在较小尺度,重度和严重干扰下峰值出现在更大的尺度,表明适度较强的干扰下种群扩张性更强,一定程度的干扰促进了种群的更新与发展。 3.植物生长策略能够反映植物对生存环境的适应性,通过对不同程度模拟降水处理下山麻杆种群生长与繁殖策略的研究,发现减水处理下山麻杆植株始花期有所延迟,但不同水分处理下,山麻杆的开花进程、开花花序数量以及展叶物候进程等并未因水分改变而发生明显变化,相似的开花展叶物候反映出了植株个体间遗传的一致性。同时,减水处理下,山麻杆植株的新生茎个数、长度以及新生叶片数均有所减少,降水减少限制了种群的生长,但本实验中模拟降水变化对山麻杆植株叶片的形态以及花期各器官生物量积累的影响与分配影响不大,山麻杆生长繁殖策略同样受其生物学特性决定,较短时期降水变化对种群生长繁殖影响不明显。 本研究表明,山麻杆种群对喀斯特特殊生境有着较强的适应性,在干扰过后能够短时间内恢复并增长种群,因而适宜将其应用于喀斯特干扰迹地的植被恢复中去,可以在较短时间内提高生境植被覆盖。同时因其萌蘖性强、根系发达,可以较好保持水土。