正确认识自然恢复过程中的生物多样性格局及群落构建变化规律是区域生态恢复及生物多样性保育的前提和基础.目前,关于生物多样性格局及群落构建机制的研究多基于地带性植被类型开展,而针对喀斯特森林这类特殊植被的研究涉及很少,这极大地限制了区域生态恢复及森林经营.本文以茂兰国家级自然保护区的退化喀斯特森林为研究对象,通过建立不同自然恢复阶段固定样地,对比分析不同自然恢复阶段幼苗、幼树和成树的物种多样性和物种组成差异,探索退化喀斯特森林自然恢复中物种多样性变化趋势与群落构建机制.结果表明,退化喀斯特森林自然恢复过程中,物种多样性呈现先上升后稳定的趋势;幼苗的物种丰富度逐渐降低,而成树的物种丰富度逐渐增加;自然恢复早期的幼苗、幼树和成树物种组成逐渐趋同于老龄林成树,表明该区域退化森林的自然恢复具有一定方向性.本研究结果表明喀斯特森林自然恢复过程中的物种组成变化一定程度上受确定性过程影响,为人工促进森林恢复提供一定理论参考,同时对喀斯特森林经营与管理具有重要意义.

该研究以茂兰国家级喀斯特森林自然保护区不同地形部位(漏斗、坡地、槽谷)青冈种群为对象,采用立木级结构代替年龄结构的方法研究青冈种群结构,并绘制了种群的存活曲线,用方差/均值比率法(偏离指数CX)、负二项参数(K)、丛生指数(I)、平均拥挤度(m?)、聚块性指数(PAI)和聚集指数(Ca)等聚集度指标测定了青冈种群的分布格局,以评价该种群的结构特征与更新潜力.结果表明:三种地形部位中,青冈Ⅱ级幼树占绝对优势,其次是幼苗,中、大树占一定比例,存活曲线接近于Deevey Ⅲ型,种群具有较强的自我更新能力,表现为增长型种群;三种地形部位青冈种群除槽谷有完整的径级结构外,漏斗和坡地的径级结构不完整,但均表现为幼苗数量少于幼树,幼树个体数量最多,中树和大树的数量最少,呈中间高而两端低的径级结构;不同地形部位青冈种群分布格局为随机分布,分布格局在种群生长过程中发生变化,表现为随龄级的增加聚集程度减弱,从聚集型向随机型转变.其中,幼苗、幼树、小树多呈聚集分布,中树、大树多呈随机分布.该研究结果为茂兰自然保护区青冈种群的合理保护提供了科学依据.

报道了采自贵州茂兰国家级自然保护区的硅藻门中国新记录植物4种,分别为细条琳达藻Lindavia tenuistriata (Hustedt) Nakov、密集美壁藻Caloneis densema Kulikovskiy、侧身羽纹藻Pinnularia latarea Krammer、单节双菱藻Surirella uninodes Skvortzov.对其形态和生境特征及地理分布进行了详细描述.

四药门花是我国特有的珍稀濒危植物,其种群特征是制定切实有效保护策略的重要依据.该研究根据四药门花在贵州茂兰的分布特征,设置了5个40m×10m样带对其种群进行调查,从种群径级结构[Ⅲ级开始,胸径(DBH)2.5 cm为一个径级]、静态生命表、存活曲线等方面分析其种群结构.结果表明:(1)贵州茂兰四药门花个体数比例最大的为IV级(2.5 cm≤DBH<5 cm),占27.0％,幼苗库的个体数比例占24.7％,为稳定型种群.(2)I级(h<1.3 m)、Ⅱ级(h>1.3 m且DBH<1 cm)的生命期望值最大;在V龄级(5 cm≤DBH<7.5 cm)前的预期生命值随着年龄增加而降低,V龄级后预期寿命先升后降.(3)死亡率曲线和消失度曲线趋势一致,大致表现为先上升后下降但降幅较小;龄级V的死亡率和消失度最高,其主要影响因素可能为环境筛尤其是水分胁迫.(4)存活曲线除Ⅱ级到Ⅲ级(1 cm≤DBH<2.5 cm)有小幅上升外,基本单调递减.(5)四药门花种群的就地保护,除延续现在的封禁模式外,需要对中树加强抚育.

2016年8月至12月,在贵州茂兰国家级自然保护区布设69台红外相机 (1台丢失,3台损坏),对区内大中型兽类及林下鸟类资源进行连续监测.共记录到11种兽类和16种鸟类,包括1种国家Ⅰ级重点保护野生动物 (白颈长尾雉Syrmaticus ellioti) 和4种国家Ⅱ级重点保护野生动物 (斑灵狸Prionodon pardicolor、猕猴Macaca mulatta、白鹇Lophura nycthemera、仙八色鸫Pitta nympha) .其中,相对丰富度最高的兽类为小泡巨鼠 (Leopoldamys edwardsi) (RAI=15. 22) 、红腿长吻松鼠 (Dremomys pyrrhomerus) (RAI=9. 58) 、帚尾豪猪 (Atherurus macrourus) (RAI=1. 46) 、鼬獾 (Melogale moschata) (RAI=1. 04) 、赤腹松鼠 (Callosciurus erythraeus) (RAI=0. 57); 相对丰富度最高的鸟类为紫啸鸫 (Myiophoneus caeruleus) (RAI=3. 79) 、白鹇 (RAI=3. 25) 、橙头地鸫 (Zoothera citrina) (RAI=0. 45) 、虎斑地鸫 (Zoothera dauma) (RAI=0. 45) .豹猫 (Prionailurus bengalensis) 、仙八色鸫、灰头鸫 (Turdus rubrocanus) 、灰翅鸫 (Turdus boulboul) 、灰眶雀鹛 (Alcippe morrisonia) 、绿翅金鸠 (Chalcophaps indica) 、黄嘴栗啄木鸟 (Blythipicus pyrrhotis) 为保护区新记录.活动节律分析结果显示,白鹇和紫啸鸫为昼行性动物,帚尾豪猪和鼬獾为夜行性动物,结果与传统方法调查基本一致.本研究结果有助于监测茂兰保护区中大中型兽类和林下鸟类资源,为保护区有效管理提供数据支持.

本研究选取3个极具代表性的喀斯特原生植被区域,即北热带的广西弄岗自然保护区、南亚热带的广西龙虎山自然保护区和中亚热带的贵州茂兰自然保护区为研究对象,通过野外实地调查及查阅文献,整理出3个区域的木本植物名录,比较分析木本植物种类组成和区系成分的纬度变异格局.结果显示,弄岗、龙虎山和茂兰3个不同气候区域内的木本植物分别有104科425属936种、99科363属636种和100科352属995种.木本植物区系均以热带亚热带成分为主,其优势科热带性质随纬度升高逐步降低.热带区系成分与温带区系成分的比值(R/T)反映出,弄岗和龙虎山自然保护区的木本植物区系属的热带性质明显,而茂兰自然保护区植物属的热带性质较弱,温带性质属的比重随纬度升高而增加.科、属、种相似性系数表明,弄岗和龙虎山间的木本植物亲缘关系较密切,弄岗和茂兰间次之,而龙虎山和茂兰间亲缘关系较远.

为探讨茂兰喀斯特森林群落结构和优势种更新机制,对茂兰自然保护区常绿落叶阔叶混交林群落进行了调查.结果表明,群落中有木本植物37科58属70种,以樟科、蔷薇科、无患子科和漆树科为主.常绿树种41种,占总种数的58.6％;落叶树种29种,占总种数的41.4％,这体现了喀斯特常绿落叶阔叶混交林的群落学性质.群落的优势乔木树种有轮叶木姜子(Litsea verticillata)、青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)、狭叶润楠(Machilus rehderi)和翅荚香槐(Cladrastis platycarpa)等.灌木优势种有皱叶海桐(Pittosporum crispulum)、裂果卫矛(Euonymus dielsianus)、革叶铁榄(Sinosideroxylon wightianum)和南天竹(Nandina domestica)等.优势种种群结构有5种类型:单峰型,如樱桃(Cerasus pseudocerasus)、南酸枣(Choerospondias axillaris)等阳性乔木,为林窗更新种,随林窗的郁闭将衰退消失;逆J字型,如轮叶木姜子、香港四照花(Dendrobenthamia hongkongensis)、皱叶海桐等耐荫性强的常绿阔叶树种,更新能力较强,为顶极群落优势种;间歇型,如青冈栎、狭叶润楠、齿叶黄皮(Clausena dunniana)等树种,群落中的个体多集中在小径级阶段,能长期存在于群落中;L字型,如桂皮(Cinnamomum tamala)、梓叶槭(Acer catalpifolium)、革叶铁榄等;单柱型,如石岩枫(Mallotus repandus)、南天竹等常绿灌木树种,个体集中于幼苗、幼树阶段,为顶极群落亚乔木层和灌木层的主要组成种.因此,这表明调查区域的植物群落处于相对稳定的顶极阶段.

梓叶槭是中国特有的珍稀濒危树种,国家二级保护植物,为了明确梓叶槭种群的结构特征及其种群生存现状,该研究在黔、桂交界处的茂兰国家级喀斯特森林自然保护区选取典型森林群落,应用每木调查法从梓叶槭高度(H)、径级结构、静态生命表、存活曲线和寿命期望等方面分析梓叶槭种群结构及其数量动态规律,为退化喀斯特森林生态系统的恢复重建提供理论依据.结果表明:(1)茂兰喀斯特森林中梓叶槭在群落中的重要值较低[槽谷(0.255),漏斗(0.243),坡地(0.188)]为非优势种.(2)梓叶槭种群主要分布在槽谷森林、漏斗森林和坡地森林等3种不同地形部位的群落类型中,在槽谷森林中分布数量最多,其次是漏斗森林,坡地森林中长势较差且数量最少.(3)梓叶槭在不同生境均严重缺乏Ⅰ径级[胸径(DBH)＜2.5 cm,H＜33 cm]个体,但Ⅱ径级(DBH＜2.5 cm,H=33 cm)个体占较大的比例,中、大径个体较少,表现为稳定型种群.(4)不同生境梓叶槭种群存活数(除Ⅰ径级)随着径级增加而降低,死亡率(qx)和致死力(Kx)曲线大致呈上升趋势,生命期望单调下降,且Ⅰ径级在不同生境的死亡率均为负数,说明其幼苗严重不足,存活曲线趋于DeeveyⅡ型.研究认为,茂兰喀斯特森林中梓叶槭种群幼苗在发育过程中死亡率较高,而且受到的种间竞争较为激烈,加之茂兰喀斯特生境的严酷性和土壤营养空间缺乏,造成梓叶槭生长速度缓慢,故梓叶槭种群的衰退与严酷的喀斯特生境、人为干扰有关.

为了解茂兰喀斯特森林优势乔木种群的生态位特征,该研究对茂兰国家级喀斯特森林自然保护区三种地形(坡地、槽谷、漏斗)进行了群落调查,并计算三种地形部位优势乔木种群的生态位宽度、生态位重叠等特征.结果表明:不同地形部位的优势乔木种群的生态位宽度Bi和Ba值的排列顺序虽稍有差异,但总体上是一致的.轮叶木姜子(Litsea verticillata)在坡地、槽谷地形中的生态位宽度较大,其Bi/Ba分别为0.7824/0.4157、0.8913/0.7030;齿叶黄皮(Clausena dunniana)在坡地、漏斗地形中有较大的生态位宽度,其Bi/Ba分别为0.7880/0.5183、0.9627/0.8260.生态位重叠值(Lhi)最大的是漏斗中的朴树(Celtis sinensis)和云贵鹅耳枥(Carpinus pubescens)(0.1382),最小的是坡地中的圆叶乌桕(Triadica rotundifolia)和巴东荚蒾(Viburnum henryi)(0.0015)、槽谷中的轮叶木姜子和青冈(Cyclobalanopsis glauca)(0.0015).生态学特性和对生境需求相似的物种,生态位重叠值通常较大,反之则小;物种的生态位宽度较大,则其生态位重叠值亦较大,反之则小.这说明三种地形中群落优势种群间的生态位重叠程度较小,茂兰喀斯特森林处于稳定的顶极群落阶段,但群落内种群因环境资源有限而产生的竞争较为激烈,在不同地形生境中的竞争激烈程度表现为漏斗>槽谷>坡地,光照的差异是影响各地形部位优势乔木种群天然分布的主要因子.

2016-2018年,在贵州茂兰国家级自然保护区和黄平县朱家山县级自然保护区进行本底资源调查时,采集到数只泛树蛙属Polypedate物种标本,经过系统发育分析和形态学比较,确定为凹顶泛树蛙Polypedates impresus和布氏泛树蛙Polypedates braueri,为贵州省两栖动物新记录.