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昨天
今天
明天?
往哪里走?
植被恢复过程中乡土种的定居限制及解除对策
任
海
中国科学院华南植物园
2013-6-12
报 告 提 纲
1
背景介绍(RE进展)
2
研究对象及实验设计
3
主要结果及结论
1. 世界土地退化严重
世界
——退化土地面积为3600万km2
(UN 2008)
我国
——退化土地面积为356万km2
(SEPA 2006)
华南
——土地退化面积37.4万km2 (2/3)
——荒草坡面积15万km2
2. Restoration ecology VS.
Ecological Restoration
• Restoration Ecology is at the forefront of a vital new
direction in science, ecology, and policy. Original
papers describe experimental, observational, and
theoretical studies on terrestrial, marine, and
freshwater systems, and are considered without
taxonomic bias. Contributions span the natural sciences,
including ecological and biological aspects, as well as
the restoration of soil, air and water when set in an
ecological context; and the social sciences, including
cultural, philosophical, political, educational, economic
and historical aspects. …to publish their findings in the
fight to not only halt ecological damage, but also to
ultimately reverse it.
• Ecological Restoration is a forum for people interested
in all areas of ecological restoration. It features the
technical and biological aspects of restoring
landscapes, as well as emerging professional issues, the
role of education, evolving theories of post-modern
humans and their environment, land-use policy, the
science of collaboration, and more.
Young et al, 2005, Ecology Letters 8
3.生态恢复(ecological restoration)
• Ecological restoration is the process of
assisting the recovery of an ecosystem that
has been degraded, damaged, or destroyed
(SER,2004)
• 相关的术语:重建(rehabilitation)、复垦
(reclamation)、改进(enhancement)、
修复(remediation)、舒缓(mitigation)、
重造(creation)、更新(regeneration)、
再植(recovery, revegetation)、再造林
(reforestation)、生态工程(ecological
engineering)等。
Dobson et al, 1997, Science,277
• 已从”going back to the past”转移到恢复生物多样性和
生态系统功能的必要水平。
• Primary forests are irreplaceable for sustaining tropical
biodiversity。
• All ecosystems: ecological restoration increased provision
of biodiversity and ecosystem services by 44 and
Moreno-Mateos et al, 2012, PLoS Biol 10
25%,respectively.
Benayas et al, Science 325
• When reforestation begins to occur, it will
increase forest cover, but any corresponding
improvement in biodiversity depends on the
types of reforestation carried out.
•
Trend A depicts a scenario where secondary forest is protected and where connectivity is enhanced by
reforestation using a diverse range of native species; trend B, where reforestation relies solelyon extensive
monoculture plantations of fast-growing exotic species.
Lamb et al, 2005, Science
4.恢复生态学中用的生态学理论
Young et al, 2005, Ecology Letters 8
4.恢复生态学中用的生态学理论
• 生态型和区域遗传多样性、健康生态系统
中的干扰也已进入生态恢复主流视野。
• 植被连续变化准则、异质种群动态、尺度
的概念、正反馈在生态恢复中的作用、启
动自然恢复的途径等也被用于生态恢复领
域(武昕原等, 2007) 。
恢复
VS
保护
时间长
时空尺度
5.RE在发展过程中产生的理论
•
•
•
•
•
状态过渡模型及阈值
集合规则
参考生态系统
人为设计和自我设计
适应性恢复
恢复阈值理论
Whisenant 1999;Hobbs,2009; Science 1997,2009
集合规则(assembly rules)
• 由于生态恢复的目标是重组一个系统,因而其成分间的组
合很重要。
• 集合规则理论认为一个植物群落的物种组成基于环境和生
物因子对区域物种库中植物种的选择与过滤的组合规则,
它意味着生物群落中的种类组成是可以解释和预测的。
• 物种库包括了区域、地方和群落物种库3个层次,集合规
则主要显示在群落中哪个种能发生和哪些组合是不相联系
的等方面的限制或环境过滤;群落的集合规则有生态位相
关的过程、物种是平等的中性过程、特化和扩散过程3种
解释;生物间相互作用的集合规则主要基于物种和功能群
等生物组分的频率;而生物间及生物与非生物环境因子间
相互作用的集合规则强调基于确定性、随机性及多稳态模
型的生态系统结构和动态响应。
参考生态系统(reference ecosystem)
• 生态恢复最重要的内容之一是确定恢复的目标。
• 生态恢复时选定参考生态系统不只是参考其结构,
还包括其发展过程中的任何状态。
• 过去认为恢复的目标是一组明确可行的生态系统参
考指标或某一个参考系统。目前认为环境的随机性
和全球变化会导致不确定性,而且恢复的目标是参
考生态系统多个变量及各个变量一定的变化范围。
• 对于没有参考时,则要从过去存在的又可获得的信
息和知识中提取正常功能(normal functioning)和
历史变异范围(historical range of variability),生
态系统中的生态记忆可以为生态恢复提供参考。
设计与自我设
计
Self-design
vs. designer
design
theories
武昕原等,2007
适应性恢复(adaptive restoration)
• 据Moreno-Mateos 等(2012)对全球621个湿地恢复案例的分
析,即使有一定年限的恢复,相对于参考生态系统,也有
只23-26%的生物结构(主要由植物集合驱动)和生物地球
化学功能(主要由土壤碳库驱动)恢复。
• 生态系统是很难完全恢复的,因为它有太多的组分,而且
组分间存在非常复杂的相互作用。
• 在生态系统恢复过程中,由于物理及生态环境及社会经济
因素发生变化,对生态系统的认识也要发生变化,在恢复
过程中要考虑恢复的目标与措施进行适应性生态恢复。
• 恢复的目标的确定要根据生态、经济和社会现实;不是重
建历史上的系统状态,而是帮助系统获得自我发展和维持
的能力。
6.生境恢复
• 生境是指某个种的个体或群体为完成生命过程需要
的、在一定面积上的资源和环境条件的联合体。
Miller & Hobbs, 2007,
Restoration Ecology 15
7.种群恢复
• 原始种群的个体数量、遗
传多样性对种群定居、建
立、生长和进化潜力的影
响;地方适应性和生活史
特征在种群成功恢复中的
作用;景观元素的空间排
列对复合种群动态和种群
过程(如迁移)的影响;
遗传漂变、基因流和选择
对种群在一个经常加速、
演替时间框架内持久性的
影响;种间相互作用对种
群动态和群落发展的影响
(Montalvo et al,1997)
• 物种回归
种群尺度上的物种灭绝机理(仿自Frankham等 2005)
8.群落恢复
• 最接近自然的恢复终点要强调群落的功能(如营养结构)而不是特定
的物种。
• 虽然用物种和多样性来衡量恢复较为简单,但事实上在群落中重建所
有的乡土种几乎是不可能的,有时甚至可以考虑用恢复哪些植物功能
特征来代替恢复哪些物种。物种多样性与群落稳定性有关系,但也要
考虑在区域物种库中有些种类是功能冗余的。
• 植物群落在种群建立过程中存在定居限制,通过护理植物的方式可以
解除部分定居限制。生境恢复要考虑到能够满足物种及其功能恢复的
需要,而不只是种类恢复。可以利用群落演替和扩散理论来调控自然
演替过程并促进恢复。
• 通过自然演替方式恢复原始林很困难是因为存在环境条件及定居限制,
而且这些限制因子因种而异,这种种类依赖性又由功能群决定
• 生物群落由生物与环境相互作用以及各种生物间的相互影响而形成,
因而在群落恢复中要考虑生物群落的直接相互作用(消费、寄生、生
态系统工程师、化感作用)、互利共生(植物-真菌相互作用、植物传粉者相互作用)和间接相互作用。
动态平衡
Palmer,2007, Restoration Ecology 15
• Higher sown diversity did indeed reduce the invasion of non-sown species
and, of particular practical relevance, reduced the invasion of exotic species
9.生态系统恢复
• 生态系统尺度的恢复主要是“重建参考生态系统中发生的物种间有一
定特征的组合”,SER(2004)指出了恢复了的生态系统必须具有的
结构、功能和动态方面的9个特征,其中最主要还是考虑生态系统功
能的恢复。
• 生态系统恢复过程中,地上部分与地下部分的联接与生态过程的恢复
由植物、动物和微生物等生物组分功能特征谱决定。植物与土壤间的
反馈作用随时间的变化会驱动乡土种恢复并控制恢复/演替过程。
• 生态系统恢复更强调动态平衡、非线性、多样性与稳定性的关系、结
构功能与动态的协调性,还要考虑冗余性和生态网络的恢复。
• 同时要考虑它在景观背景下与其它生态系统的边界、连接性、能量与
物质流动态、物理环境等问题。
• 在恢复生态系统时,系统内部要重点考虑营养、污染和能量的收支、
输入的胁迫效应、食物网的结构、植物与传粉者间的网络关系、生态
系统组分间的反馈作用、养分转移效率、初级生产力和系统分解率以
及干扰体系。
生态系统
的组分间
与种间关
系的恢复
结构、功能
Heneghan, 2008, Restoration Ecology 16
Melo et al, 2013, TREE
Pollination and Restoration
Dixon, 2009, Science, 325
Examining the biodiversity
outcomes of ‘biolinks’
Devoto, 2012, Ecology Letters 15
Soil Microbial Communities and
Restoration Ecology:
Facilitators or Followers?
Harris, 2009, Science, 325
• The role of cryptic biota in restoration (fungi,
rhizobia etc.),生态系统组分中无脊椎动物
考虑也较少些。
• 构建鸟类及动物栖息地以吸引种子传播?
Reid & Holl, 2013, RE
Pocock et al, 2012, Science,335
地上与地下恢复
The role of aboveground–
belowground linkages in
restoration of key
ecosystem components,
and how intervention
practices can cascade
through the ecosystem.
Kardol & Wardle, 2010, TREE, 25
Conceptualized contribution of plant–soil feedbacks to plant community organization.
The role of plant–soil feedbacks in driving native-species recovery
Yelenik & Levine,2011, Ecology, 92
Putten,2013, Journal of Ecology 101
Kardol,2013,Journal of Ecology101
The goal-orientated setting of environmental
stress and disturbances to manipulate the
course of natural succession
Halle, 2007, Restoration Ecology 15
10.恢复的景观尺度考虑
• 景观生态学主要关注比生态系统尺度更大的时空上的问题,强调景观
结构、格局、过程、动态与可持续性。
• 景观生态学中的岛屿生物地理学理论和生态水文知识被广泛应用于恢
复生态学领域,并导致这两个新兴学科间的联系日益紧密。
• 需要恢复的生态系统与生物群落或种群是在一定的时空尺度下生存的,
与之相关的自然过程与各种干扰也是;因此,生态保护与生态恢复项
目都要考虑尺度效应。
• 景观生态学有关原理可以为评估退化生态系统的生境功能及破碎化、
生态恢复提供参考生态系统及目标,在为植物或动物提出利于定居的
空间格局安排方面有重要的作用,但在大尺度生态恢复中的指数选取、
量化与预测性方面还有限。
• 景观生态学中的格局与过程、景观连接度和破碎化、尺度中的等级理
论、土地利用的影响、生态系统服务功能、景观可持续性等理论将在
恢复生态学中有更广阔的应用。
Melo et al, 2013, TREE
11.全球变化与人类干扰
要纳入生态恢复范畴
• 已有证据表明全球变化越来越明显了,它已经对全球各类生态系统的
结构与功能、产品和生态系统服务产生影响。全球变化对生态恢复的
实践与产出有潜在的、重要的影响,至少要恢复历史上的生态系统条
件已不太可能;因此,在全球变化的背景下,生态恢复要在重建过去
的系统与将来的回复性(resilient) 系统间保持一个平衡。
• 由于人类对世界各类生态系统的影响已很大且不可避免,而人类主要
关注的是恢复生态系统服务功能,且生态系统在各种自然和人为干扰
后,其恢复的时间和空间尺度有所不同,因而自然和人类的干扰应纳
入生态恢复范畴。
• 由于人类干扰,许多生态系统快速变成了新的、非历史性的新奇生态
系统(novel ecosystem)。这种新系统可能会导致生态系统生物组分
的变化(如灭绝或入侵)、非生物的变化(如土地利用和气候变化)
以及生物和非生物的联合作用。这些变化可能会导致历史生态系统和
新奇生态系统间的杂合系统保留一些原始特征和新的元素,在新奇生
态系统中则由完全不同的生物、种间作用和功能组成。新奇生态系统
的存在将引起传统保护和恢复生态学的理论与方法的新思考。
Simmons, 2012, Eco Eng 49; Tibbett, 2012, Agri. Eco, Env, 163
Jacobs, et al, 2013, New Phytologist 197
Restoration
of
Ecosystem
Services for
Environmen
tal Markets
Palmer & Filoso,
2009 ,Science523
12.恢复生态学发展的障碍
• 恢复生态学中,陆地的研究远不及水生和湿地的研
究深入。
• 恢复生态学发展主要有两个障碍:一是目前恢复生
态学还是一个验证性的科学,主要处理少变量因子
和这些因子的部分层次的简单实验,缺乏复杂的、
多变量、复杂数量分析方法的实验;另一个是短视
性的学术研究导致的少量的合成和弱的概念理论,
这需要更好地认识和明确生态学原理。
• 未来恢复生态学要把实践和理论相结合,需要多学
科相结合,把科学和艺术相结合,最终是实现可持
续发展。
Weiher,2007, Restoration Ecology 15
Temperton, 2007, Restoration Ecology 15
恢复生态学的一些趋势
• 国际生态恢复学会(SERI)每两年召开一次大会,近几年的主题分别
是:Reflections on the Past, Directions for the Future(2013),恢复与重
建自然与文化的和谐(2011),在一个变化的世界中制造变化(2009),
在一个变化的世界中的恢复(2007),生态恢复—全球面临的挑战
(2005),边缘的生态恢复(2004),恢复、景观与设计(2003),
了解和恢复生态系统(2002),跨越边界的生态恢复(2001),以创
新理论深入推进恢复生态学的自然与社会实践(2000)。
• 恢复生态学的研究已从静态研究、单一状态研究、基于结构的方法和
集中于某一类型生态系统研究等特征转向动态研究、多状态研究、基
于过程的方法和多维向恢复评价标准等特征。其研究热点包括:恢复
过程中的非生物与生物障碍、恢复中的关键过程(授粉、扩散、火灾、
养分循环等)的时空动态、生态恢复中不可逆转的阈值、物种间相互
作用及其在区域间的转移、“神秘”的生物群(真菌、根瘤菌、土壤
原生动物等)在恢复中的作用、注重生物连接性的生物多样性产出、
地上与地下作用及反馈、景观中的廊道和连接性问题在生态恢复中的
作用、国际恢复生态学会提出的生态恢复的9个特征、自然资本的恢复、
恢复生态产品与生态系统服务、基于乡土植被及养分管理的恢复设计、
气候变化与生态恢复等领域。此外,恢复生态学还与当前比较热门的
政治问题,如C排放与交易、生物多样性丧失、生态系统服务功能支付
等紧密相连。
Hai Ren 2013, Plantations: biodiversity, carbon sequestration, and restoration.
目前大面积人工林结构单一,生态系统服务功能低
下, 乡土种难以进入人工林,自然演替慢。
其它
20.20%
阔叶林
49.30%
松林
18.90%
11.60%
杉木林
有林地类型
提出通过用乡土
树种进行人工林
改造以实现结构
优化,从而加速
恢复和演替进程
科学问题
1、人工林林下植物多样性如何?人工林林下是否有种源限制?
2、人工林下乡土种定居是否有限制?若有,主要因子是什么?
3、如何利用护理效应来克服定居限制?
二、研究对象及思路
小良
鹤山
南亚热带常绿阔叶林的恢复/演替系列
鼎湖山
马尾松林
混交林
季风阔叶林
研究思路
乡土树种定居
综合分析及对策
环境因子的影响
种源的人工引入
种源限制?
幼苗的建立与生长
播种和种苗
生物多样性、种源、
种子库、幼苗库
三、主要结果(3科学问题)
1、人工林林下植物多样性如何?人工林林下是否有种源限制?
2、人工林下乡土种定居是否有限制?若有,主要因子是什么?
3、如何利用护理效应来克服定居限制?
研究对象
鹤山站四个典型人工林
桉林(EP)
乡土林(NP)
灌木地对照
豆科混交林(MP)
针叶林(CP)
人工林林下生物多样性比较
• 所有4种人工林林下植物
种类只有34种,缺乏乡
土种乔木幼苗(面上相似)
• 乡土林林下植物种类最
多,桉林最少
• 各人工林在24龄时林下
植物种类趋同,林型影
响不大
环境因子与林下植被间的关系
“光”是林下植
被的决定性因子,
土壤容重次之,
土壤持水量居三。
Duan WJ, Ren H*et al. Restoration Ecology. 2008
种子雨
a
800
600
bc
ab
400
bc
200
c
0
èñÁÖ
The number of annually seedlings /seedling
The reservior of soil seed bank/(ind.m-2)
1000
Ï ç Í ÁÁÖ¶¹ ¿Æ»ì ½»ÁÖÕëÒ¶ÁÖ
30
25
20
15
10
5
0
桉林
乡土林 豆科混交林 针叶林
灌木地
¹ àľµØ
The number of annually dead seedlings / seedling
T he num ber of annual seed rain /seeds
草坡与人工林存在种源限制
16000
种子库
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
桉林
20
乡土林 豆混林 针叶林 灌木地
幼苗库
18
16
14
12
10
8
6
• 林型对华南典型人工林下
种子雨、土壤种子库和天
然萌发幼苗无实质性影响
• 种子雨、土壤种子库和天
然萌发幼苗三个阶段的转
化率低。
4
2
0
桉林
乡土林 豆科混交林 针叶林
灌木地
Wang J, Li DY, Ren H*. Forest Ecology
and Management, 2010
南亚热带退化草坡植物群落早期的恢复模型
面上15个点600多个样方
Stage Ⅰ
Ⅱ-Ⅰ
Ⅲ-Ⅰ
Ⅳ-Ⅰ
Stage Ⅱ
Stage Ⅲ
Stage Ⅳ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅱ
Ⅳ-Ⅱ
Stage Ⅴ
Stage Ⅵ
Ⅴ桃金娘-山黄麻
Ⅲ-Ⅱ 芒-类芦
Ren H, Jian SG, Lu HF et al. Ecological Research, 2008,23(2):401-407.
DUAN Wenjun, REN Hai*, FU Shenglei, Journal of Environmental Science, 2008, 20:476-481
Wen-Jun DUAN, Hai REN*, Sheng-Lei FU. Journal of Plant Integrative biology, 2008,50:147-156
科学问题
1、人工林林下植物多样性如何?人工林林下是否有种源限制?
2、人工林下乡土种定居是否有限制?若有,主要因子是什么?
3、如何利用护理效应来克服定居限制?
研究对象
鹤山站四个典型人工林
天然林对照
桉林(EP)
乡土林(NP)
豆科混交林林(MP)
灌木地对照
针叶林(CP)
试验材料
锥栗
阳生性
厚壳桂
中生性
乐昌含笑
九节
中生性
阴生性
试验设计
B
A
阳生性树种B1
播种B11
对照A0
草坡A1
针叶林A2
豆科林A3
乡土林A4
桉林A5
天然林A6
植苗B12
中生性树种B2
播种B21
A 0 B1
植苗B22
阴生性树种B3
播种B31
A0 B2
植苗B32
A0 B3
保留林下植被A11
A11 B11
A11 B12
A11 B21
A11 B22
A11 B31
A11 B32
清除林下植被A12
A12B11
A12 B12
A12 B21
A12 B22
A12 B31
A12 B32
保留林下植被A21
A21B11
A21 B12
A21 B21
A21 B22
A21 B31
A21 B32
清除林下植被A22
A22B11
A22 B12
A22 B21
A22 B22
A22 B31
A22 B32
保留林下植被A31
A31B11
A31 B12
A31 B21
A31 B22
A31 B31
A31 B32
清除林下植被A32
A32B11
A32 B12
A32 B21
A32 B22
A32 B31
A32 B32
保留林下植被A41
A41B11
A41 B12
A41 B21
A41 B22
A41 B31
A41 B32
清除林下植被A42
A42B11
A42 B12
A42 B21
A42 B22
A42 B31
A42 B32
保留林下植被A51
A51B11
A51 B12
A51 B21
A51 B22
A51 B31
A51 B32
清除林下植被A52
A52B11
A52 B12
A52 B21
A52 B22
A52 B31
A52 B32
保留林下植被A61
A61B11
A61 B12
A61 B21
A61 B22
A61 B31
A61 B32
清除林下植被A62
A62B11
A62 B12
A62 B21
A62 B22
A62 B31
A62 B32
环境因子
土壤理化性质
林下透光率
环境
因子
土壤含水量、容重,有机质,
水解N,速效P,交换性K
林下光强/空旷地光强
林下主要植物种
地表凋落物
物种及其盖度
单位面积地表凋落物干重
不同林型中锥栗、厚壳桂和九节种子的萌发率
Castanopsis chinensis
Psychotria rubra
Cryptocarya chinensis
100
Emergence (%)
(a)
(b)
80
60
aa aa
aa
aa
a
a
a
a
40
a
a
a
a
a
a
a
aa a a
a
a
20
VR
CK
(c)
aa
b
a
a
b
a
a
a
a
b
0
EP NP LP CP SL MF
EP NP LP CP SL MF
Site
EP NP LP CP SL MF
不同林型、物种和林下植被和凋落物处理下
种子萌发率、实生苗存活率的方差分析
因子
萌发率
d.f.
存活率
F
P
F
P
林型(CT)
5
3.991
0.003
16.549
0.000
林下植被和凋落物 (T)
1
14.848
0.000
13.529
0.000
物种 (SP)
2
79.718
0.000
12.490
0.000
CT ×SP
10
7.725
0.000
3.456
0.001
CT ×T
5
1.076
0.381
0.283
0.921
SP×T
2
4.013
0.022
1.785
0.175
CT ×T×SP
10
0.770
0.657
0.966
0.480
Error
72
保留林下植被有利于种子的萌发,但不利于实生苗
和移栽苗的存活和生长,种子萌发和幼苗存活所需
的微生境特征是对立的。
不同林型中锥栗、乐昌含笑和九节移栽苗的存活率
Castanopsis chinensis
Seedling survival (%)
120
(a)
100
80
60
Michelia chapensis
a
a
b
VR
CK
a
a
a
b
b
0
(c)
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
b
a
a
b
EP NP LP CP SL MF
a
a
a
aa
40
20
(b)
Psychotria rubra
EP NP LP CP SL MF
a
EP NP LP CP SL MF
Site
人工林林下乡土树种的存活和生长与引入的乡土树种的耐阴性密切
相关。阳生性锥栗和中生性乐昌含笑在豆科混交林和针叶林中长势
较好,而阴生性九节幼苗的生长在乡土混交林和针叶林中更具优势
移栽苗的存活和生长与环境因子的关系
不同环境因子对
移栽幼苗存活和
生长影响的RDA
排序分析。
H:高度;BD:基径;TB:生
物量。
SWC:含水量 SOM:有机质
SBD:容重 AP:有效磷
HN:水解氮 K:速效钾
Light:透光率
人工林林下引入的乡土
树种幼苗对环境因子的
响应具物种专一性
X1, 土壤含水量; X2,
土壤交换性钾; X3,
林下透光率; X4, 土
壤水解氮;X5, 土壤有
机质
科学问题
1、人工林林下植物多样性如何?人工林林下是否有种源限制?
2、人工林下乡土种定居是否有限制?若有,主要因子是什么?
3、如何利用护理效应来克服定居限制?
 护理植物
 护理植物:那些能够在其冠幅下辅助其他物种
(目标植物)生长发育的物种。
Franco and Nobel, 1988
样地选择
 CLEER 大型生态恢复实验样地
Ⅲ-Ⅱ 芒-类芦
CLEER 10
Ⅴ桃金娘-山黄麻
CLEER 24
 坡下空地+马占相思
CLEER 35
目标植物:桃金娘、马尾松、荷木、锥栗、黎蒴 、
火力楠 、黄果厚壳桂、湿地松、马占相思
 护理植物与目标植物确定——实验设计
3 护理植物 × 5样方 × 2处理 × 7目标植物 × 8幼苗重复 = 1680 幼苗
 观测指标
微环境
气候
生 长
生
苗高
基径
理
叶绿素荧光
解
土壤
叶温
叶绿素
剖
表皮及横切
超微结构
 桃金娘(3护理7目标)
0 .8
S h o o t h e ig h t
0 .6
B a s a l d ia m e te r
0 .4
RNE
0 .2
0 .0
-0 .2
-0 .4
-0 .6
-0 .8
R . to m e n to s a
桃金娘
P . m a s s o n ia n a
马尾松
S . s u p e rb a
荷木
C a . c h in e n s is
S p e锥
c ie栗
s
C r. c o n c in n a
黄果
P . e llio ttii
A . m a n g iu m
湿地松
马占相思
 冠幅遮阴的效果>土壤修饰的效果
目标植物耐阴性越强,护理效果越好
微环境
微气候?
微土壤?
 遮阴效应,温度缓冲,湿度增加
 土壤物理性质较好
 土壤营养较差
土壤修饰作用中,土壤营养↓土壤
容重↓孔隙度↑
桃金娘能作为荷木的护理植物:
1 综合的护理效应
2 物种特性
Long Yang Nan Liu, Hai Ren*, Jun Wang. Forest Ecology and Management. 2009,257: 1786-1793
Long Yang Nan Liu, Hai Ren*, Jun Wang. Journal of Vegetation Sciences. 2010,21:262-272
Hai Ren et al. Ecological Engineering. 2009,35:1243-1248
Hai Ren et al. Plant and Soil. 2010:327:279-292
Hai Ren et al. Plant Ecology. 2010, 209:313-320
Hai Ren et al. Progress in Natural Science. 2008,18:137-142
从华南60余种珍稀濒危植物中选取代表性的28种开展生态恢复
有重要经济价值的乔灌草本
长梗木莲
报春苣苔
大果木莲
大叶木莲
厚叶木莲
红花木莲
虎颜花
毛果木莲
焕镛木
有繁殖障碍+生境破坏
华盖木
国外未能解决的相同类群,周期长
报春苣苔
凹叶厚朴
观光木
厚朴
观光木
厚朴
香籽含笑
合果木
乐东拟单性木兰
云南拟单性木兰
峨嵋含笑
石碌含笑
馨香木兰
香木莲
全球变化情景下,通过人工帮助下的异
地回归可以实现珍稀濒危物种迁移/定居
“组培+生境恢复+种间关系恢复”技术的集成是获得种类
100%成功和回归植株33%以上产生第二代的关键技术
代表性论文 5,8,12-15;专利 1-5
Ren et al, Plant Ecology, 2010; Ren et al, 2012, AMBIO. Biological Conservation,2012
US$76.1 billion annually
1、没有考虑不同国家和不同年代的财力和政
策。
2、全球珍稀不均匀分布于不同的国家。
3、如何按各自财力实施保护计划。如中国的
极小种群保护计划就比较现实。
总结论
1、南亚热带各人工林林下植物多样性大致相似,各林型下种子雨、
土壤种子库及天然萌发幼苗差异不大,这三个阶段的
转化效率低,且缺乏乡土树种种源。
2、若引入乡土树种到人工林下,林下植被利于种子萌发
但不利于幼苗生长(还不包括动物捕食,种间关系等);人工林
与引入的乡土树种有特殊的对应关系。
3、南亚热带存在护理效应,护理机理主要是遮阴效果而
非土壤改良效果。启示在实践中可利用退化草坡中的桃金娘
等作为护理植物直接营造乡土种的人工林(不需烧荒)。
野外研究站点验证
热量驱动梯度
季风影响梯度
地形抬高梯度
人为干扰梯度
海岛到陆地
1.鹤山站
2.鼎湖山站
3.小良站
4.海南尖锋岭
5.海南三亚
6.南澳岛
7. 井冈山(拟)
8. 贵州石灰岩站
9. 广西大名山站
10.四川缙云山站
11.广东湛江
12.广州白云山点
13.罗岗点
14.蒲岗点
15.大岭山
致 谢
•
国家基金面上项目“南亚热带退化草坡生态恢复过程中的保育植物及其保育
机理”(编号40871249 ,2009-2011 )。国家基金面上项目“南亚热带典型
人工林林下乡土树种的定居限制研究”(编号30670370,2007-2009 )。国
家基金面上项目“草坡恢复过程中优势种群的扩散过程与空间格局互作机制”
(编号30200035, 2003-2005)。国家重点基础研究发展计划“主要陆地生
态系统服务功能与生态安全”(编号:2009CB421101 ,2009-2013 )。院省
市相关课题。
•
感谢课题组的同事与学生。这些工作主要发表在Restoration Ecology(2),
Ecological Engineering(5), Forest Ecology and Management(5), Journal of
Vegetation Science(1), Plant and Soil(2), Journal of Tropical Forest (5), Plant
Ecology(3), Ecological Modelling(3), Ecological Indicator(3)。
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