《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》提出要高质量保护和恢复各 30%的土地,最大化地实现保护生物多样性和缓解气候变化的目标,而演替理论和植被恢复可以为实现 30%的保护和恢复目标服务.演替理论是植被生态学中的核心理论,演替是指在一个地点上由一群不同物种组成的生命体的结构或组成随时间而变化的过程;植被恢复是以植物种植、配置为主,恢复或重建植物群落或天然更新恢复植物群落的过程,植被恢复是生态系统结构和功能从简单到复杂、从低级向高级变化的过程,最终目的是建立健康稳定的植物群落.演替是植被恢复的基础,植被恢复被视为对演替过程的操纵,以达到恢复受损植被生态系统的目标.演替理论可以指导植被恢复,而植被恢复对演替理论的发展有益.演替按裸地性质可以分为原生演替和次生演替,有研究建议将恢复过程视为第三演替,这将有助于理解通过人为干预促进植被恢复成功的管理选择,特别是通过强调退化生态系统中的环境和生物遗存的管理选择.此外,该文还提出了植被恢复理论和演替理论未来可能重点关注的科学和技术问题.

在豫西丘陵坡地弃耕农田中,设置一个时间梯度为1,3,8,15,25 a的弃耕演替系列,调查其群落数量特征、物种组成、植被与土壤的碳、氮储量,分析群落的自然次生演替过程,并探讨土壤碳库与氮库对植物群落演替的响应机制.结果表明,弃耕农田群落演替缓慢,阶段性不明显,大致可划分为一、二年生草本→多年生草本+灌木两个阶段.定植物种的多样性变化与附近的原生植被有关.在25 a的演替进程中,草本植物始终占据优势,旱生植物数量约是中生植物的4倍,C3植物数量逐渐增多;群落α多样性指数呈先增大后减小趋势,Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数与Shannon-Wiener综合多样性指数最大值分别为1.53、0.95、2.18,表明弃耕农田的自然演替促使群落结构更加复杂并趋向稳定.群落植物的碳、氮储量随着生物量的增加而增加,在25 a时分别达到313.14g/m2和11.69g/m2.土壤碳储量与氮储量的变化相反,在演替后期(25 a)土壤碳储量增加到960.98g/m2,而氮储量则降低至27.08g/m2,表明豫西弃耕农田土壤具有“固碳放氮”的生态现象.RDA分析表明,群落盖度、密度和生物量是影响土壤碳、氮储量的主要因子.从群落的生态功能变化分析,按照弃耕演替时间推进,土壤碳储量逐渐增大,有利于生态系统碳固定;而土壤氮库的缩减则不利于群落的稳定,建议增加群落中豆科植物的丰富度,从而促进土壤氮素固定,缓解氮素流失.

喀斯特天坑是21世纪初命名的宏大地表负地形,其隐域生境为动植物的生长和繁衍提供了良好的条件,近几年来,随着天坑价值的深入挖掘,天坑独特生境特征及其植物群落逐渐得到重视,但现有研究较多关注原生天坑及轻度退化天坑,对退化程度较高且可进入性较强的退化天坑的研究仍相对薄弱.云南大竹菁天坑属于典型的重度退化天坑,可进入性较强,坑底以草地植物群落为主,将其作为退化天坑的代表性区域开展天坑内外植物群落的特征差异及植物群落的稳定程度研究,有利于补充系列天坑现有的理论知识体系,亦能为广大喀斯特区域的生态恢复提供一定的借鉴意义.采用野外采样及数据分析相结合的方法,从定性及定量的角度研究大竹菁退化天坑植被群落特征以及植物群落的稳定程度,研究结果表明:1)退化天坑内草地群落现有14科35属35种,坑外14科30属30种,坑内外物种组成相对多样,两者优势种差异较大,仅一种共优种;2)退化天坑生态系统较为脆弱,坑内外植物群落多样性总体偏低,坑外植物多样性高于坑内植物多样性,但差异不显著,而坑外均匀度却显著高于坑内均匀度;3)坑内外植物群落处于极不相似水平,结构分异明显,群落之间具有较大的生境差异性;4)坑内植物群落种间总体呈正联结性,种间联结较松散,具有一定的独立性,处于正向演替阶段,而坑外呈负关联性,群落较不稳定;5)采用稳定性分析进一步阐释得出,坑内植物群落离稳定状态仍有一定差距,说明受到人为干扰的重度退化天坑生境仍较脆弱.

乌兰布和沙漠东北缘固定-半固定流动沙地被黄河分洪区划分为:消落带水淹区段和未淹区段以及原生植被(对照)样带,通过萌发法对3个区段实地采样的土壤种子库物种组成、数量和分布特征进行分析,以探讨黄河分洪区消落带内土壤种子库对地上植被形成的保障能力和未来植物群落结构演替趋势,为黄河分洪区地表植被的恢复与重建提供理论依据.结果表明:(1)3个区段土壤种子库储量存在显著差异,种子库密度未淹区段(733粒·m-2)＞对照样带(609粒·m-2)＞水淹区段(176粒·m-2).(2)随着土层深度的增加,土壤种子库密度呈现下降趋势;随着水淹干扰强度、水淹时间和水淹频率的增加,表层0～5 cm土壤种子库密度呈减小的趋势.(3)水淹区段土壤种子库物种分属4科10属10种,未淹区段分属5科14属14种,对照样带分属5科15属15种;其中藜科、禾本科为优势科,且3个区段土壤种子库均以一年生、多年生草本植物为主,表明种子库对地表植物群落的灌木层片的繁衍、更新和演替的贡献率很小.(4)与对照样带相比,水淹区段土壤种子库的Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均显著降低,但未淹区段表现出了升高的趋势,且水淹区段和未淹区段相似性指数最大.

我国东海的浙江沿海分布有星罗棋布的岛屿,其中较大的岛屿上分布有地带性的常绿阔叶林(如:樟木林、青冈林、石栎林和特殊的亮叶猴耳环林或以落叶成分占优的其他森林),他们是标志性的植被类型或演替阶段,我们对这些植被类型中的优势植物种类进行了区系研究.结果 显示,浙江海岛常绿阔叶林或类似森林中的优势和常见维管植物共有139种,只有热带亚洲成分、东亚成分中的中国-日本成分和中国特有成分贯穿于乔木层、灌木层、草本层和层外植物4大类中;进一步对15个木本中国特有种分析表明,其区系成分属亚热带性质,真正的温带性质不显著.在海岛这些植被出现的地段,还存在一些原生植被破坏后不同演替阶段的次生落叶阔叶林,其类型和面积都超过了地带性的常绿阔叶林,说明海岛除个别岛屿外曾经历了完全的破坏.目前,浙江海岛相应的演替阶段还不明确,它是研究特殊生境次生演替和恢复生态学的重要场所,这些常绿阔叶林和落叶林中富含重要的中国-日本海滨森林种类,对研究我国不同层次的常绿阔叶林具有重要的保护生物学意义.

在多次调查的基础上,对四川大相岭自然保护区珙桐(Davidia involucrata)群落的植物区系组成、群落结构、更新现状以及群落演替进行了探究.结果 表明:(1)大相岭自然保护区的植被为亚热带向温带过渡的区系类型,大量古老孑遗属的存在反映出珙桐群落植物区系的孑遗性和古老性.(2)群落整体径级结构呈偏正态分布型,高度级结构呈倒J型,群落结构发展趋势较为稳定.(3)大相岭自然保护区珙桐种群整体年龄结构近似呈金字塔型,为增长型种群.总体来说,珙桐纯林(C类型群落)搭配优势度最优,处于后期稳定型演替阶段,是大相岭自然保护区珙桐群落中的顶极群落.研究认为,设立专门的珙桐保护区开展就地保护是针对此类珙桐原生群落有效的保护方法.

五大连池火山熔岩台地是一种火山地貌,研究熔岩台地草本物种分布及其环境解释,对认识火山原生演替过程中植物群落空间格局形成及适应机制具有重要意义.本文以五大连池熔岩台地的草本物种为研究对象,调查了苔藓、草本、灌丛、阔叶林和针阔混交林等不同植被类型中的草本层样方,并测定样方中的土壤养分和水分等状况,采用多样性指数、优势度指数、均匀度指数、物种丰富度评价草本层物种多样性,通过典范对应分析方法研究了群落组成与土壤因子的关系.结果 表明:(1)熔岩台地草本层物种丰富,共56种,占本研究调查区总物种数的82.35％,草本样地的草本层物种多样性、优势度和均匀性高于其他植被类型.(2)熔岩台地土壤pH值对群落草本层物种丰富度和物种个体的空间分布均有较大影响.(3)土壤因子解释了群落分布的79.39％,其中土壤pH值、速效磷、硝态氮、铵态氮所占的解释量比较大.(4)岩败酱(Patrinia rupestris)、万年蒿(Artemisia sacrorum)、硬质早熟禾(Poa sphondylodes)和中华苦荬菜(Ixeris chinensis)对环境要求较低,能够适应熔岩台地土壤贫瘠恶劣的环境.熔岩台地不同植被类型表现出对环境资源的特定需求,熔岩地貌导致了土壤pH值、养分、水分的差异,并影响植物群落的分布.

气候变化条件下的生态系统响应特征对生态系统服务的提升和生态环境保护具有重要意义.现有气候变化评估多以全球或区域大尺度研究为主,不适合局地小尺度.以2015年为基准,根据局地特征改进了综合顺序分类系统(CSCS),模拟了未来不同温室气体排放模式下三江源地区自然植被分布,同时分析了植被覆盖度及土壤保持功能的时空变化.研究结果表明:①在2080年的不同排放情境下,三江源地区的降水和气温增长主要发生在生长季(5-9月)和半湿润地区,其中,高排放情境的增幅最大(42.21 mm和4.93℃);②三江源地区潜在自然植被主要由草地转化为森林,植被覆盖度和土壤保持服务在不同排放情境下均呈现由西北向东南增加的趋势,与水热规律一致,其中高排放情境的增幅最大,低排放最小;③利用三江源地区原生裸地演替特点和多年NPP改进的CSCS模型,模拟精度提高了24％.研究成果为局地小尺度生态系统气候响应特征提供了必要的手段和规律认识.

植物-土壤反馈是揭示陆地生物群落动态变化的关键环节,为理解植物间相互作用及植被群落变化过程奠定基础.本研究以贡嘎山冰川退缩区原生演替早(5～10年)、中(30～40年)和晚期(80～100年)3个阶段典型土壤以及各阶段优势植物为对象,采用盆栽控制试验,比较优势植物在不同土壤条件下的生物量,并量化植物间相互作用以及植物-土壤反馈的方向与强度,为探究贡嘎山冰川退缩区植被群落演替规律提供依据.结果表明:(1)植物-土壤反馈作用显著影响植物在本土中的生物量,早期沙棘(Hippophae rhamnoides)在本土中生长最差,沙棘的植物-土壤反馈系数为负值;演替中期冬瓜杨(Populus purdomii)的反馈系数趋于零;晚期峨眉冷杉(Abiesfabri)在本土中生长最好,峨眉冷杉的反馈系数为正值.(2)混种时,早期沙棘与演替中、晚期植物间相互作用指数为负值;中期冬瓜杨、川滇柳(Salixrehderiana)与演替早、晚期植物的相互作用指数接近于零,晚期植物峨眉冷杉、麦吊云杉(Picea brachytyla)与演替早、中期植物相互作用指数为正值.从植物-土壤反馈的方向来看,贡嘎山植被演替从早期负反馈,中期中性反馈,过渡到晚期正反馈.此外.,演替早期沙棘促进演替中晚期植物生长,演替中期冬瓜杨、川滇柳对演替早晚期植物无显著影响,晚期峨眉冷杉、麦吊云杉更利于与演替早中期植物相互竞争.结果显示,植物-土壤反馈与植物间相互作用共同驱动了贡嘎山冰川退缩区植被快速演替,直至顶极群落.

在青藏高原东缘海螺沟冰川退缩区植被原生演替序列的典型地段依次设置7个采样点(冰川退缩0、10、30、40、50、80和127年),测定各演替阶段表层土壤与植被各层氮(N)、磷(P)含量及生态系统生物量,分析不同演替阶段N、P养分的积累与循环特征.结果表明:乔木层叶、枝、根的N、P含量随演替下降,而干的N、P含量在演替末期较高,凋落物与土壤O层N、P含量的变化趋势与乔木层叶和枝一致.生态系统的N、P贮量均随演替逐渐增加,演替初期生态系统N的积累主要依靠植被层,演替末期尤其是植被层形成顶极群落以后,土壤成为生态系统中最主要的N库;植被层的P贮量在冰川退缩后的80年样地超过了表层土壤.生态系统N、P养分的积累速率在演替中期较快,且表现为表层土壤＞乔木层＞林下植被层;演替中期阔叶林阶段N、P养分的循环系数高于演替末期的针叶林阶段,而利用效率则低于针叶林阶段.可见,针叶树种养分循环低但利用率高的机制有利于同其他物种竞争,从而最终形成顶极群落.