西南喀斯特地區(qū)特殊的地質(zhì)背景和強(qiáng)烈的巖溶作用,加上近現(xiàn)代人類不合理的土地利用,導(dǎo)致植被破壞和水土流失日益嚴(yán)重,石漠化不斷加劇,成為西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施的重點和難點地區(qū)。該地區(qū)雖然降水充沛,但因地表地下二元空間結(jié)構(gòu),地表水大量滲漏、地下水深埋,巖溶干旱嚴(yán)重,水分的虧缺仍然是植被恢復(fù)重建的主要障礙因子。喀斯特峰叢洼地是生態(tài)治理難度最大、生態(tài)環(huán)境最為脆弱、人類生存條件最為惡劣的地區(qū)。隨著西南喀斯特山區(qū)石漠化綜合治理試點工程的啟動,開展峰叢洼地典型生境植物水分來源研究具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實意義。
中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所區(qū)域生態(tài)與景觀生態(tài)項目組青年科研人員聶云鵬在王克林研究員和陳洪松研究員的指導(dǎo)下,為揭示喀斯特峰叢洼地植被片段化分布的成因及維持機(jī)理,運用穩(wěn)定性氫氧同位素技術(shù),對連片出露基巖生境和土層淺薄生境次生林典型植物的水分來源進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,連片出露基巖生境落葉喬木菜豆樹的水分來源存在季節(jié)變化,旱季主要利用深層水分(飽和帶水分),雨季同時利用深層水分和儲存在巖石裂隙中的近期雨水;落葉小灌木紅背山麻桿和3種非落葉植物(粉蘋婆、鵝掌柴和石山榕)水分來源沒有季節(jié)變化,前者旱、雨季始終以近期雨水為主要水源,而后者始終以深層水分為主要水源。不同生活型植物水分來源的差異是其能夠維持對應(yīng)的水分消耗并實現(xiàn)在同一生境內(nèi)共存的主要原因。連片出露基巖臨近土層淺薄生境,菜豆樹在旱季主要利用深層水分,雨季同時利用深層水分和淺層土壤水;紅背山麻桿始終以淺層土壤水為主要水源。根系調(diào)查發(fā)現(xiàn),生長在淺薄土層上的菜豆樹根系以水平伸展為主,并最終扎入臨近連片出露基巖底部,這是該類植物能夠利用深層水分的主要原因。連片出露基巖生境能為植物提供深層水源并惠及臨近土層淺薄生境,使得這兩類生境的次生林群落植物的水分消耗得以維持。
喀斯特峰叢洼地典型生境植物水分來源研究為該地區(qū)植被恢復(fù)重建提供了科學(xué)依據(jù),并為該地區(qū)生態(tài)水文過程與機(jī)理研究奠定了基礎(chǔ),上述研究結(jié)果發(fā)表在國際期刊Plant and Soil(2011, 341: 399-412)上。