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云贵高原典型陆地生态系统（三）喀斯特植物生态、景观格局与: 热度 1 王震洪 2014-3-23 11:26; 内容简介云贵高原区域生态系统与相邻的西南纵向岭谷区、青藏高原、四川盆地、长江中下游平原、东南红壤丘陵区、珠江中下游区域生态系统相比，在地形、气候、地球化学、人类活动方面具有显著差异。在典型陆地生态系统的长期演化中，植物生态和景观格局对地形、气候、地球化学、人类活动方面具有比较独特的响应性变化，并对水土流失等地表物质过程产生了不同的影响。本书以云贵高原典型陆地生态系统为研究对象，利用植物生态学方法，探讨了喀斯特阔叶林重要树种叶凋落-分解速率与凋落层维持关系、喀斯特阔叶林重要树种根系分泌物与土壤抗蚀性关系、不同土地利用格局下演化形成的土壤的抗蚀性，利用景观生态学理论、 3S 技术研究了典型区域喀斯特植被景观格局对地形地貌的响应、昆明 - 贵阳典型城市景观格局及驱动力、红枫湖流域水土流失与景观格局关系、基于 SWAT 模型的猫跳河流域水土流失及数字流域系统等。本书可供生态学、水土保持、林学、土地利用规划、环境科学科技人员和管理者参考。前言在云贵高原，河流深切割、岩溶过程、独特气候和人 - 地关系四大过程的叠加作用，对陆地生态系统各种生态过程产生了深远的影响。（ 1 ）在贵州境内，高原面海拔一般在 1200 米左右，在云南境内，海拔一般在 1800 米左右。但在云贵高原北部、南部、西部和东部的河流如川江、南盘江、红河、湘江等，河床海拔一般在 500 米以下，这些河流及支流延伸到高原腹地并形成深切割，使高原形成了许多山地 - 谷地景观。切割较浅的区域，高原面保存完整，形成了许多丘陵盆地。（ 2 ）云贵高原南部、东部岩溶发育强烈。在高原面保存完整的区域，平坝、峰丛、洼地、漏斗地形景观占优势，在河流切割较深的区域，石灰岩山地和峡谷景观占优势。在石灰岩峰丛、洼地、漏斗、山地、峡谷地形表面，凹槽、石芽、石林、落水洞等喀斯特微地形十分普遍。（ 3 ）云贵高原整体属亚热带季风气候，但在高原西部的云南，冬季多晴天、干燥而温暖，夏季降水丰富，湿润凉爽，气温季节性变化较小，日变化较大；在高原东部的贵州，夏天降水较多，气温较高，冬天阴雨天气多，较寒冷。（ 4 ）在云贵高原生活着不同民族，不同民族生产方式不同，高原生态环境的复杂多样性 - 民族多样性 - 人文地理环境多样性 - 经济文化多样性规律十分明显。上述四个过程明显影响着云贵高原典型陆地生态系统的植物生态、景观格局、水土流失及其它们之间的关系。在植物生态方面，由于长江、珠江、洞庭湖水系、云贵高原西部诸河流及其支流的深切割作用，在云贵高原上形成了不同海拔级别的陆地生态系统，植被分布的垂直地带性比较明显，植被类型和物种组成多种多样，对水土流失具有不同的调控作用。由于温度和降雨的差异，云贵高原西部的云南，地带性植被主要是半湿润常绿阔叶林，由于自然和人类干扰，形成云南松林、云南松针阔混交林、次生灌丛、人工林等不同退化类型或次生演替阶段；在云贵高原东部的贵州，区域稳定的植被主要是常绿阔叶林，由于自然和人类干扰，形成的退化类型和次生演替阶段主要是次生性常绿阔叶林、灌丛、荒山等，在土层较厚的区域分布着马尾松林。半湿润常绿阔叶林对应于常绿阔叶林，云南松林对应于马尾松林是植被适应于云贵高原东西部不同气候条件的地理替代类型。在云贵高原不同区域河流深切割和气候效应的基础上，如果陆地生态系统属于岩溶地区，岩溶地形如峰丛、洼地、漏斗、凹槽、石芽、石林、落水洞等喀斯特微地形和土层不连续并瘠薄的特点，植被类型和物种组成又发生了分异。由于植被类型、物种组成的差异，植物对水土流失的作用是不同的，这使陆地生态系统水土流失具有鲜明特点。过去的工作已开展了植被类型、覆盖、枯落层、个体密度、植物多样性对径流、土壤侵蚀的调控（ Lal. 1988; Morgan,1996 ； Gillieson et al. , 1996; 余新晓， 2006 ；张信宝等 ,2007 ；王震洪等， 2006 ， 2012 ）、不同植被类型、树种对降雨再分配及降雨动能的调控（蒋有绪等， 1996 ； Asdak et al .,1998;Liu ， 1998 ； Aboal et al .,1999 ）、植被类型对土壤抗蚀性的调控（高维森 ,1992; 李勇 ,1995 ；刘国彬， 1998 ）、植被根系对固土力学性质的调控（ Gray,1995 ）等。总结这些研究工作，有一个值得注意的特点是：植被作为群体从“空中-地表-地下”调控土壤水力侵蚀的机理研究比较充分（刘定辉等，2003；余新晓等,2006; 刘世荣,1996; 张志强等，2001；周国逸,2002），但是从植物学水平上如植物形态、生理、凋落方面研究植物生态过程调控土壤水力侵蚀的机理相当少（李勇,1995;蒋有绪，1996；程洪等,2006）。研究表明，植被调控土壤水力侵蚀是通过小尺度的植物生态学过程从空中、地表和地下调控土壤水力侵蚀为基础的。在 “ 空中 ” ，植物生活型、叶片质地、叶表面有无蜡质、疏水角质、表皮毛、枝、干表面的粗糙程度等植物学特征会影响雨水和植物表面的动力学作用；叶子大小、着生方式、密度、枝的空间伸展、植物 ( 树 ) 形状等植物形态特征会影响植被覆盖和枝叶密度，调控降雨截留和动能削减（王震洪等， 2011 ， 2012 ）。在 “ 地表 ” ，凋落物对降雨截留 - 动能削减、径流入渗、土壤抗蚀性的调控起着非常重要的作用（刘国彬， 1998 ；郑粉丽等 , 2003 ）。凋落物中叶占了生物量的大部分（一般大约是 75% ），不同植物由于遗传差异，叶凋落量和速率差别很大 ( 韩冰等 ,1994 ； Reich,1992 ；刘增文， 2002 ），不同植物由于叶中各种化学成分的差异，落叶分解速率在种间也不同 (Sariyildiz et al ., 2003 ；郭剑芬等， 2006) 。因此，不同植物叶凋落 - 分解速率不同会对森林凋落层的维持产生不同的贡献，进一步影响着水土流失。在 “ 地下 ” ，不同树种根系生理生化效应的差异，会引起土壤物理化学性质的变化，改变土壤抗蚀性（王震洪， 2001 ）。进一步研究显示，不同树种根系生理生化效应通过根分泌物来实现。根分泌物是各种有机酸、糖类、生长素、酶类、脂类等，它们不仅直接改变土壤理化性质，还影响微生物活动，使土壤生物学过程发生变化（刘子雄， 2005; Yakov et al .,2007 ）。因为不同植物根系产生的分泌物种类和浓度不同，土壤在不同根分泌物的作用下抗蚀性可能会产生差异性。但是，人们并不了解植物群体中每种植物根系产生的分泌物种类 - 浓度、不同种类 - 浓度与土壤性质和土壤抗蚀性之间的关系？主导土壤抗蚀性效应的种类 - 浓度是什么？也不了解每种植物叶凋落 - 分解速率对整个凋落层维持的贡献有多大？不同了解不同物种叶凋落 - 分解的差异与土壤物理化学 - 生物学性质、土壤抗蚀性 - 渗透性的关系。解决这些问题似乎很简单，但由于群体水平上的研究方法难于应用于大量植物种个体的研究，使这些问题没有得到系统解决。在景观格局方面，云贵高原河流深切割、岩溶过程、气候效应和人 - 地关系依次叠加，区域生态系统景观格局呈现了鲜明特征，并影响到区域生态系统的结构、维持和功能。首先在大地构造形成的完整高原面上，在非岩溶区，初始景观是丘陵湖盆景观。该景观的以低丘、缓丘、平坝、湖泊、台地为主；在岩溶区初始景观是丘陵岩溶景观，该景观以峰丛、洼地、漏斗、台地地形为主。随着各河流从云贵高原周围逐步向中心地带的切割作用，逐步形成了山地 - 谷地二级景观，该景观主要是中山、宽谷、峡谷地形。如果山地 - 谷地景观形成于非岩溶区，山谷中发育着不同级别的侵蚀沟、崩岗、滑坡、泥石流沟，坡面则比较完整。如果山地 - 谷地景观形成于岩溶地区，各种岩溶过程的作用，山谷、坡面上形成不同大小的凹槽、石芽、石林、落水洞等，坡面比较破碎。在不同地区的二级景观水平上，由于气候差异，形成了不同的植被类型、物种组合和生态过程，发育了三级景观。在云贵高原上，景观可能处于不同时间阶段，人们可以看到不同级别的景观。另外，由于人类大规模生产活动比已经存在的一到三级景观出现晚，人类对景观格局的影响是一种不断叠加到一到三级景观上的过程。不同民族生产和生活方式对景观的干扰、适应和改造作用，使一、二、三级景观留下了不同的人类印记，并显示了复杂的人 - 关系。从全国看，自 20 世纪 80 年代初开始介绍景观生态学的概念、理论和方法以来，地理学、生态学、林学、农学等领域的研究人员对不同地区景观格局及生态学过程的研究给予了极大的关注。在基础理论和方法方面，傅伯杰、陈利顶、肖笃宁、李哈滨、李晓文、邬建国、李秀珍，邱扬、贺红士等学者对景观生态学的起源、发展、基础理论如 ① 时空尺度； ② 等级理论； ③ 耗散结构与自组织理论； ④ 空间异质性与景观格局； ⑤ 缀块 - 廊道 - 基底模式； ⑥ 岛屿生物地理学理论； ⑦ 边缘效应与生态交错带； ⑧ 复合种群理论； ⑨ 景观连接度与渗透理论等主要理论作了系统论述，遥感技术、地理信息系统、景观指数、空间统计学方法、景观模型的建立等在不同的景观生态学研究中作了应用。在具体研究方面，上述学者和其他学者开展了城市景观空间格局、城郊和农业景观，包括城乡交错带和农林复合系统景观研究，分析了景观格局、土地利用格局的变化、人类活动对景观结构的影响，基于景观生态学理论和方法评价了土地生产力的现状与生产潜力，建立了景观动态预测模型等。如彭少麟探讨了森林景观中的边缘效应问题，马克明等对北京东灵山地区的森林景观格局、生物多样性、景观多样性进行的研究。在干旱区，主要集中在沙地景观格局和荒漠绿洲景观格局的研究上。沙地景观格局在时空尺度上都表现出很大的异质性，开展沙地景观格局动态研究对传统沙漠化机制研究是一个重要的补充。绿洲是干旱地区的一种特殊景观类型，它是干旱区生态环境最为敏感的部分，同时亦是区域尺度上干旱区最大的人工干扰源，从事沙地 ( 绿洲 ) 景观格局的研究对揭示沙漠化的形成机理起到了明显的推动作用。在湿地景观的研究方面，最具代表性的是对辽河三角洲湿地景观的研究，包括对湿地景观格局及对养分去除功能的影响、以及运用景观生态决策评价支持系统，探索景观规划方案对丹顶鹤、黑嘴鸭等珍稀水禽的生境适宜性、生态承载力等方面的影响。我国景观生态学研究发展是迅速的，但以下几个方面需要进一步关注 : （ 1 ）过去的研究工作对东部平原、黄土高原、河口海岸地区、水网地区、中心城市的景格局和功能做了比较多的关注，云贵高原作为我国生态环境保护的重点地区，不同区域土地利用、植被景观、石漠化景观也曾做了一些研究工作，但总体研究工作还比较薄弱。特别是考虑地形特征、岩溶过程、气候效应和人 - 地关系依次叠加的景观格局、维持和过程没有系统研究，研究这些过程对景观格局的影响，可以揭示景观格局的形成和维持机制。（ 2 ）云贵高原地处长江、珠江上游，是两江的生态屏障，该区的水土流失和面源污染对当地和两江中下游水环境具有重要影响，有必要在景观生态学水平上通过景观格局的系统分析和刻画，揭示典型景观格局的维持机制以及典型流域景观格局与水土流失的关系。从 2003 年以来，在王震洪教授领导下获得了国家自然科学基金 “ 西南岩溶区常绿阔叶林调控土壤水力侵蚀的植物学机理（ 40861015 ） ” 、贵州省科技攻关 “ 乌江流域猫跳河数字流域系统研究 ” （ 2008 （ 3033 ））、贵阳市创新人才基金项目 “ 两湖一库数字流域系统研究（ 2008421 ） ” 、贵阳市科技局重点专项 “ 两湖一库汇水区农业面源污染治理技术及新农村建设示范（ 2009- 筑科农工字 3-042 号） ” 等项目的支持，选择云贵高原典型陆地生态系统，利用植被生态学、景观生态学、 3S 技术等的理论和方法，开展了云贵高原喀斯特阔叶林重要树种叶凋落-分解与凋落层维持、根系分泌物对土壤抗蚀性的影响、不同土地利用格局下重要土壤抗蚀性、植被景观格局对地形的响应、典型城市景观格局及驱动力、典型流域水土流失与景观格局关系及基于 SWAT 模型的流域水土流失及数字流域系统研究。本书在王震洪教授指导下对上述问题进行总结，希望对云贵高原陆地生态系统研究有促进作用。第一章由陈谋会编写，第二章由方红编写，第三章由于俊峰编写，第四章由李菊编写，第五章由孙丽娜编写，第六章由饶静编写，第七章由余丹编写。全书分章节完成后由王震洪教授统稿。 2013 年 1 月 13 日目录第一章喀斯特阔叶林重要树种叶凋落 - 分解与凋落层维持 ……………………………….. 1 1.1 研究的意义 ……………………………………………………………………….………...2 1.2 森林凋落物研究现状 ………………………………………………………………………2 1.3 本研究关注的科学问题 ……………………………………………………………………6 1.4 研究方法 ………………………………………………………………………….……. 6 1.5 叶生物量、叶残留量、叶子期望寿命和叶子凋落速率 ………………………………...12 1.6 凋落叶残留率、年分解率 ………………………………………………………………...23 1.7 讨论与结论 ………………………………………………………………………………...35 参考文献 ………………………………………………………………………………………..39 第二章喀斯特阔叶林重要树种根系分泌物对土壤抗蚀性的影响 …………………………43 2.1 研究的意义 ………………………………………………………………………………...44 2.2 国内外研究现状 …………………………………………………………………………...45 2. 3 本研究关注的科学问题 …………………………………………………………………...48 2.4 喀斯特阔叶林重要树种根系分泌物特征 ……..………………………………………….49 2.5 添加根系分泌物对土壤抗蚀性的影响 …………………………………………………...70 2.6 根际土壤抗蚀性及其与根系分泌物的关系 ……………… ……………………………...76 2.7 根际土壤养分特征及其与土壤抗蚀性的关系 ……………………………………………86 2.8 利用灰色关联分析评价不同树种根际效应 ........................................................................91 2.9 讨论与结论 …………. ……………………….102 参考文献 ………………………………………………………………………………………105 第三章云贵高原不同土地利用格局下四种典型土壤抗蚀性 ………………………………. 111 3.1 研究意义 ………………………………………………………………………………….111 2.2 研究进展 ………………………………………………………………………………….112 3.3 本研究关注的问题 ……………………………………………………………………….117 3.4 不同土地利用格局下4 种土壤抗蚀性多指标评价 ……………………………………..118 3.5 不同土地利用格局下 4 种土壤类型抗蚀性综合指标评价 ……………………………. .132 3.6 讨论和结论 ………………………………………………………………………………..144 参考文献 ………………………………………………………………………………………146 第四章贵阳市花溪区植被景观格局对地形变化的响应 …………………………………..149 4.1 研究意义 …………………………………………………………………………………. 149 4.2 国内外研究现状 ………………………………………………………………………….150 4.3 本研究关注的科学问题 ………………………………………………………………….152 4.4 贵阳市花溪区植被景观格局特征 …………………………………………………….….153 4.5 花溪区地形数量特征及其与植被景观格局的关系 ………………………………….….167 4.9 讨论 ……………………………………………………………………………………….182 参考文献 ………………………………………………………………………………………185 第五章贵阳-昆明城市典型区域景观格局及驱动力分析 ………………………………..190 5.1 研究意义 ………………………………………………………………………………...190 5.2 国内外研究现状 ………………………………………………………………………...191 5.3 本研究关注的科学问题 …………………………………………………………………195 5.4 贵阳 - 昆明土地利用景观格局特征 ……………………………………………………...195 5.5 贵阳- 昆明景观格局驱动力分析 …………………………………………………212 5.6 讨论 ……………………………………………………………………………………...219 参考文献 ……………………………………………………………………………………..224 第六章基于3S技术的红枫湖流域水土流失与景观格局 ……………………………………..228 6.1 研究意义 ……………………………………………………………………………..….228 6.2 国内外研究现状 ………………………………………………………………………...229 6.3 本研究关注的科学问题 ………………………………………………………………...231 6.4 红风湖流域水土流失预测 …………………………………………………………… 231 6.5 红枫湖流域景观格局与水土流失关系 …………………………………………………244 6.8 讨论与结论 ……………………………………………………………………………….260 参考文献 …………………………………………………………………………………..….262 第七章基于 SWAT 的猫跳河流域水土流失及数字流域系统 …………………………….273 7.1 研究意义 …………………………………………………….…………………..………274 7.2 国内外研究现状 ………………………………………………………………………….275 7.3 本研究的技术路线 ……………………………………………………………………….278 7.4 猫跳河SWAT 模型及水土流失 …………………………………………………………..278 7.5 猫跳河数字流域系统的网络实现 … ……………………………………………………299 7.8 结论与讨论 ………………………………………………………………………….…...326 参考文献 ……………………………………………………………………………………...328; 个人分类: 作品|7446 次阅读|2 个评论

最近出版了一本著作: 热度 2 王震洪 2011-4-7 17:30; 最近出版了一本著作，书名是：云贵高原典型陆地生态系统研究（一）典型森林、灌丛群落格局、维持与过程。这本书是经过三届研究生的研究完成的，科学出版社出版发行。除了我作为主编外，著者还有杨立美、杨成波、周自宗、袁莉、徐琬莹、廖重刚。其中杨立美和廖重刚基本上已离开了生态环境领域。杨立美在北京航天信息集团公司，廖重刚考上了国家审计署公务员。杨成波、周自宗、袁莉在解放军 061 所从事环境科学研究，徐琬莹在中国生态环境研究中心。这本书的简介、前言和目录如下：简介云贵高原区域生态系统与相邻的西南纵向岭谷区、青藏高原、四川盆地、长江中下游平原、东南红壤丘陵区、珠江中下游区域生态系统相比，在地形、气候、地球化学、人类活动方面具有显著差异。在长期生态系统演化中，植物对区域生态环境特征的响应，植被格局、维持与过程显示了许多独特性。基于对云贵高原典型植被半湿润常绿阔叶林、喀斯特灌丛、阔叶林长期研究的基础上，本书讨论了半湿润常绿阔叶林植物多样性特征，分析了植物多样性维持的环境和生物条件及生态系统水土保持功能，探讨了喀斯特灌丛群落多样性及对环境及生物因子的响应行关系；利用贵州海拔呈现垂直梯度变化的条件，分析了垂直地带三种植物叶面积变化特征及相关因子；以贵州中部石漠化山地不同演替阶段为对象，认识了土壤种子库及与地上植被的关系；在样本树种叶分解速率研究的基础上，建立了分解率 - 凋落叶化学指标关系模型，预测了喀斯特阔叶林主要树种叶凋落物分解速率；利用模拟降雨方法，探讨了岩溶区阔叶林植物形态特征对降雨截留 - 动能的影响和中度石漠化灌丛水土流失。本书可以供生态学、林学、环境科学、植物学、地理学的研究人员和管理工作者参考。前言云贵高原位于湖南雪峰山以西，贵州大娄山以南，云南哀牢山以东，广西柳州 - 百色一带以北地区。包括云南省中东部、贵州省全部、广西壮族自治区西部、四川、重庆南部及湖南、湖北西部边境地区。海拔 1,000 ∼ 3,000m ，地势中、西部高，并从中西部向北、东、南三个方向倾斜。在地质历史上，云贵高原大部分地区是海洋，沉积了大量的石灰质。在 2-3 亿年前，地壳上升成为陆地。在 500 多万年前，印度次大陆和欧亚大陆碰撞挤压导致了青藏高原和喜马拉雅山的形成。在青藏高原形成过程中也导致云贵高原所处古陆地的抬升，最终形成云贵高原。假若把珠穆朗玛峰、喜马拉雅山、青藏高原看成是一座大山的山顶，云贵高原则为这座大山的山腰。在云贵高原周围，与其具有自然地理上显著差异的区域生态系统主要是云南西部与东南亚接壤的纵向岭谷区、云贵高原西北的青藏高原、北部的四川盆地、东部的长江中下游平原、东南部的红壤丘陵区、南部的珠江三角洲及周围丘陵区。云贵高原在生态系统演化过程中，受四大过程的深刻影响，形成了独特的生态系统格局。第一过程是河流深切割作用。在云贵高原北部有金沙江、长江一级深切割。在云贵高原南部有珠江水系的北盘江、南盘江和柳江的深切割。在云贵高原东部有湖南湘江、资江、沅江、澧水上游的切割。在云贵高原西部有红河、澜沧江支流的深切割。东西走向长江的一级切割导致了云南境内的金沙江一级支流龙川江、螳螂川、小江、牛栏江和贵州境内的赤水河、乌江近于南北走向的深切割。珠江水系的北盘江、南盘江、柳江深切割则呈北南走向。高原东部湖南资江、沅江、澧水的切割呈西东走向。云南西部河流的切割则呈北南走向或东西走向。在云贵高原中部，由于河流切割较浅，高原面保存比较完成，形成较多低山和湖盆生态系统。不同深度级别的河流切割，在云贵高原上形成了梯度变化的河谷生态系统和海拔高度变化很小的山地生态系统。在整个云贵高原上，河流从中部较完整的高原面开始，向北东南西逐步发育，形成了 “ 菊花状 ” 的分布格局。岩溶过程是影响云贵高原生态系统演化第二大过程。岩溶是地表水和地下水对可溶性岩石所进行的一种以化学溶蚀为主，机械剥蚀为辅的地球化学作用及其所产生的各种现象的总称。以白云岩、方解石以及部分粘土矿物及碎屑矿物组成的混合矿物在地层中的分布是发生岩溶现象的地球化学原因。岩溶过程的结果是形成地表岩溶地貌与地下岩溶地貌。地表水溶蚀和侵蚀石灰岩，形成许多凹槽，其间的突出部分称为石芽，在热带多雨的厚层纯石灰岩地区，石芽发育得特别高大，称为石林。地表岩溶地貌包括了石芽、石林、峰林、喀斯特丘陵等喀斯特正地形和溶沟、落水洞、盲谷、干谷、喀斯特洼地（包括漏斗、喀斯特盆地）等喀斯特负地形。地下喀斯特地貌有溶洞、地下河、地下湖等。云贵高原 80% 地区都存在岩溶现象。岩溶现象导致局生态系统土壤流失严重，土层变薄，甚至石漠化，土地失去生产力。云贵高原独特的气候是影响区域生态系统格局的第三大过程。云贵高原总体属亚热带季风气候，但地处低纬度高海拔，气候特征和中国东部和南部的亚热带季风气候具有明显的不同。在高原上，由于不同区域地貌特征的差异，对气候也产生了显著的影响。在高原西部的云南，海拔一般在 1800 m 左右，但西南部海拔相对较低，北部相对较高。在冬季，从西北利亚南侵的寒潮，常常受北部海拔较高山峰的阻截和来自西南暖流的抵御作用，多晴天，冬春干燥而温暖。夏半年主要受西南季风影响，降水丰富，雨日多，但雨季来得迟，而且海拔高，温度偏低。一年中干湿季分明。在纬度、海拔和大气环流三者综合影响下，气温季节变化较小。在高原东部的贵州部分，海拔一般在 1 ， 000 m 左右。由于东北部没有高山对来自于西北利亚的冷湿气流的阻截作用，以及西南暖流的减弱，冷湿气流在贵州高原上长期停留，导致阴雨天气特别多，而且寒冷。在夏天，来自太平洋赤道地区的东南季风强度大，并从海拔低的东部向海拔高的西部推进，遇到海拔逐级递增的云贵高原阻截作用以及来自于印度洋热湿气流的抵御作用，暖湿气流经常停留在贵州高原上空，降水较多，气温较高。因此，在云贵高原的贵州部分，全年阴雨日多，素有 “ 天无三日晴 ” 的称谓。在云贵高原上生活着不同的民族。中国有不同民族 56 个，在云贵高原上就有 30 多个。不同的民族居住在不同的地区，在适应自然、改造自然方面形成了独特的文化。云贵高具有独特的生态环境，不同民族具有不同的生活方式。不同生活方式与不同的地理环境相互作用，导致了各具特色的人文地理环境，而生态环境与经济文化类型又有着密切的因果关系。因此， “ 云贵高原生态环境的复杂多样性 - 民族多样性 - 人文环境多样性 - 经济文化多样性 ” 规律十分明显。云贵高原经济文化发展处于不同的发展水平，根据这一因果关系规律，存在着不同人文环境、经济文化类型发展水平的演替系列。这些演替系列反映了不同类型和级别的 “ 人 - 地关系 ” 。这些人 - 地关系一直以不同方式、不同发生频率、不同速率、不同进化水平、不同结果影响着云贵高原生态系统的演化。在不合理 “ 人 - 地关系 ” ，特别是大工业时代 “ 人 - 地关系 ” 导致全球变化加剧的今天，这些不同发展水平的 “ 人 - 地关系 ” 反映了生态 - 经济 - 社会巨系统的多样性和复杂性。在 500 多万年前青藏高原的形成过程中，造就了云贵高原整体地形格局。云贵高原在金沙江、长江、珠江、元江、沅江等诸水系干流及支流的切割作用，造就了云贵高原不同区域地形格局。云贵高原不同区域气候、岩溶过程和人 - 地作用方式的差异造就了云贵高原局域生态系统格局。云贵高原局域生态系统格局是不同流域形成、气候效应、岩溶过程、人 - 地关系四大过程的组合并叠加到大地构造上形成的，因此呈现了复杂的现代生态系统过程。例如，长江、珠江等干流和支流的切割造成了云贵高原不同级别的流域生态系统，这些流域地形和气候、植被、人类相互作用调控着地表物质过程，并影响到中下游流域、水库、河道生态安全。气候、岩溶过程、人类活动直接影响着流域植被发生和演替，对生态系统功能和服务产生着深远的影响。在高原上，四个过程的作用与不同的局域生态系统是作用与响应关系。在这些异质性（不同的）生态系统中，生物多样性格局、维持与生态系统功能、植被对不同环境的响应和适应、植被 - 物种对土壤系统、地表物质过程的作用、局域生态系统变化的景观格局响应、不同民族人 - 地关系都蕴涵着独特的规律。了解这些规律，对云贵高原生态环境保护和建设，保证长江、珠江中下游地区生态安全具有重要的现实意义。因此云贵高原生态系统值得深入和长期的研究和探讨。过去的研究工作从全国不同区域的宏观视角对云贵高原主要植被分布格局（吴钲镒等 1987 ， 1995 ）、森林生态系统类型、结构与规律（蒋有绪等 1996 ， 2002 ；冯宗炜等 1999 ）、水文生态规律（蒋有绪等 1996 ；刘世荣等 2004 ）、喀斯特土壤 — 植被系统生源要素循环（刘丛强等 2007 ， 2009 ）等作了系统研究，揭示了宏观上的生态系统规律。这些生态系统规律和云贵高原大地形格局是对应的，是生态系统对大地形格局的响应。但是，在大地形格局下，河流深切割、岩溶作用、高原气候及不同民族生活方式四个过程的叠加作用使生态系统规律呈现了分异。这些在区域生态系统、局域生态系统尺度上分异的规律，在世界上也是独特的。随着全球变化的加速，民众、生态学家、政府对这些规律的认识变得越来越迫切。从 2000 年以来，课题组在王震洪教授领导下，得到国家自然科学基金 “ 西南岩溶区阔叶林调控土壤侵蚀的植物学机理（ 40860015 ） ” 、贵州省科技支撑计划项目 “ 乌江流域猫调跳河数字流域研究 ” （ 2008 （ 3033 ））、贵州省自然科学基金项目 “ 基于促进岩石风化的石漠化治理新途径研究（黔科合 J 字 2025 号） ” 、贵阳市科技局重点专项 “ 两湖一库汇水区农业面源污染治理技术及新农村建设示范（ 2009- 筑科农工字 3-042 号） ” 、黄土高原土壤侵蚀和旱地农业国家重点实验室基金项目 “ 植物物种多样性与坡面土壤侵蚀关系研究（ 10501-161 ， 208 ） ” 等项目的支持，在云贵高原开展了上述问题的部分研究工作，涉及半湿润常绿阔叶林、喀斯特灌丛、阔叶林植被格局、植物多样性维持、凋落物分解、种子库、植物形态变化、水土流失等。半湿润常绿阔叶林、喀斯特灌丛、阔叶林是云贵高原区域生态系统的三种主要植被类型。半湿润常绿阔叶林是云贵高原西部低纬度高海拔地区的地带性植被，是对应于长江中下游地区常绿阔叶林适应于云贵高原西部降雨量偏少、气候干燥的类型。该植被类型孕育了丰富的植物多样性，对金沙江、珠江流域水土流失调控具有重要意义。喀斯特灌丛是西南喀斯特地区长期人类干扰下适应于岩溶环境的非地带性植被。该植被类型分布面积最大大，进展演替可发展成阔叶林，逆行演替退化成石漠化草丛或裸地，对石漠化生态恢复具有重要意义。阔叶林是喀斯特地区残存的森林植被，物种多样性高，能为喀斯特退化生态系统提供种源，并作为生态恢复的模式生态系统。本专辑在王震洪教授指导下对这些研究工作进行总结，希望对云贵高原生态系统的认识有促进作用。其内容为：第一章半湿润常绿阔叶林次生演替阶段物种多样性特征、维持条件与土壤保持功能，王震洪编写；第二章贵州喀斯特灌丛植物群落多样性及其对影响因子的响应，杨立美编写；第三章贵州垂直地带三种植物叶片特征变化及相关因子研究，周自宗编写；第四章贵州中部石漠化山地阔叶林不同演替阶段土壤种子库研究，袁莉编写；第五章基于模型的岩溶区阔叶林主要树种凋落叶分解速率研究，徐婉莹编写；第六章岩溶区阔叶林植物形态特征对降雨截留 - 动能的影响，廖重刚编写；第七章人工模拟降雨条件下中度石漠化灌丛水土流失研究，杨成波编写。全书分章节完成后由王震洪统稿。目录第一章半湿润常绿阔叶林次生演替阶段物种多样性特征、维持与水土保持功能 ……………………………………………………………………………………1 1.1 研究意义 ………………………………………………………………………….1 1.2 生物多样性、维持、生态系统功能研究现状 ………………………………….1 1.3 生物多样性格局、维持及生态系统功能研究需注的问题 …………………….6 1.4 半湿润绿阔叶林次生演替阶段物种多样性特征 ……………………………….8 1.5 植物多样性与群落结构特征指标间关系及维持条件 …………………………29 1.6 半湿润常绿阔叶林不同次生演替阶段树冠水文生态及其与物种多样性的关系 ……………………………………………………………………………………… ..49 1.7 半湿润常绿阔叶林不同次生演替阶段水土保持功能及其与植物多样性的关系 ...………………………………………………………………………………………58 第二章贵州喀斯特灌丛植物多样性及其对影响因子的响应… ………………….72 2.1 研究意义 …………………………………………………………………………..72 2.2 国内外研究现状 ………………………………………………………………….73 2.3 本研究关注的问题 ………………………………………………………………..74 2.4 喀斯特灌丛植物群落多样性 …………………………………………………….75 2.5 喀斯特灌丛物种多样性 ………………………………………………………….85 2.6 喀斯特灌丛群落物种多样性对影响因子的响应 ……………………………...100 2.7 讨论 ……………………………………………………………………………...109 第三章贵州垂直地带三种植物叶特征变化及其相关因子研究 ……………… 114 3.1 研究意义 ………………………………………………………………………..114 3.2 国内外研究进展 ………………………………………………………………..115.. 3.3 本研究关注的问题 ……………………………………………………………. 118 3.4 不同海拔梯度三种植物叶片特征变化 ………………………………………...119 3.5 环境因子与叶片特征之间的关系 ……………………………………………..131 3.6 植物群落数量特征及其与叶片特征之间的关系 ……………………………....137 3.7 讨论 ………………………………………………………………………………147. 第四章贵州中部喀斯特中度石漠化山地阔叶林次生演替系列土壤种子库研究 ……………………………………………………………………………………….152. 4.1 研究意义 ………………………………………………………………………..152 4.2 国内外研究现状 ………………………………………………………………. 154 4.3 黔中喀斯特中度石漠化山地阔叶林次生替系列群落特征 …………………..160 4.4 黔中喀斯特中度石漠化山地阔叶林次生演替系列土壤种子库特征 …………175 4.5 黔中喀斯特中度石漠化山地阔叶林次生演替系列阶段幼苗库特征 ………..187 4.6 讨论 ………………………………………………………………………………189 第五章基于模型的喀斯特阔叶林主要树种叶分解速率研究 ………………… ...201 5.1 研究意义 ………………………………………………………………………… .202 5.2 国内外研究进展 ………………………………………………………………… .203 5.3 本研究关注的问题 ……………………………………………………………… 209 5.4 典型树种叶片凋落物分解季节动态 ……………………………………… ....... 211 5.5 典型树种年分解率与化学质量指标间关系及预测模型 ……………………… 216 5.6 阔叶林九十六个树种叶片凋落物年分解率的预测 …………………………… 235 5.7 讨论 …………………………………………………………………………… ....243 第六章喀斯特阔叶林植物形态特征对降雨截留 - 动能的影响… ………………...251 6.1 研究意义 ………………………………………………………………………….252 6.2 国内外研究现状 ………………………………………………………………….252 6.3 植物形态特征对枝叶吸附水效应的影响 ……………………………………… 254 6.5 植物形态特征对降雨动能的影响 ……………………………………………… 271 6.7 讨论 ………………………………………………………………………………288 第七章人工模拟降雨条件下喀斯特中度石漠化灌丛水土流失研究 …………….294 7.1 研究意义 ………………………………………………………………………….294 7.2 该领域国内外研究现状 …………………………………………………………295 7.3 本研究关注的问题 ……………………………………………………………….297 7.4 研究方法 …………………………………………………………………………298 7.5 模拟降雨条件下中度石漠化灌丛产流规律 …………………………………….300 7.6 模拟降雨条件下中度石漠化灌丛产沙规律 ……………………………………305 7.7 贵州喀斯特中度石漠化灌丛生态系统土壤入渗规律研究 ……………………306 7.8 模拟降雨条件下中度石漠化灌丛径流中养分流失规律 ………………………309 7.9 讨论 ………………………………………………………………………………315; 个人分类: 作品|4585 次阅读|3 个评论

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标签: 云贵高原

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