喀斯特富钙基岩生境重塑森林物种多样性纬度格局取得进展
作者：环江站 更新时间：2025-10-27
中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站陈洪松研究员团队在喀斯特富钙镁基岩–土壤环境重塑森林物种多样性纬度格局的机制方面取得新进展。相关成果以Contrasting Latitudinal Diversity Gradients in Karst and Non-Karst Forests: Evidence for Bedrock-Driven Modulationx为题，发表于国际生态学经典期刊Diversity and Distributions。聂云鹏、陈洪松研究员为通讯作者，博士生黄丽为第一作者。
物种多样性沿纬度梯度递减（Latitudinal Diversity Gradient ，LDG）是生态学和生物地理学中最为经典的规律之一。传统观点认为，低纬度地区温暖湿润的气候条件能支撑更高的物种多样性，而高纬度地区气候限制导致多样性降低。然而，近年来研究表明，气候并非唯一决定因素，基岩通过影响土壤形成与养分供给深刻塑造植物群落结构及其生长状况。喀斯特地区由富含钙、镁的碳酸盐岩组成，岩石易溶、土壤浅薄，水分与养分匮乏，与邻近的非喀斯特地区形成鲜明对比。这类由基岩驱动的土壤环境是否以及如何改变森林群落物种多样性及其纬度格局，仍是未解的重要科学问题。针对这一科学问题，研究团队在中国西南跨越约10°纬度的亚热带森林样带上，设置了60个喀斯特与非喀斯特平行样地，记录了654种木本植物共17740个个体，系统解析了气候和基岩-土壤环境对森林多样性的协同影响机制。
结果显示，（1）喀斯特与非喀斯特森林的基岩–土壤环境存在显著差异：喀斯特森林的基岩SiO₂含量和土壤厚度显著较低，而土壤中钙、镁等元素含量更高。沿纬度梯度变化时，这种富钙贫硅的基岩-土壤环境使喀斯特森林的物种多样性呈现出与传统模式相反的变化趋势，即越往高纬度，物种越多、群落越复杂；（2）结构方程模型分析进一步揭示，气候对物种多样性的正向作用被喀斯特高钙镁、浅土层环境的负向作用所抵消甚至逆转，导致物种多样性“逆纬度梯度格局”的出现；（3）喀斯特森林的物种与系统发育多样性和基岩SiO₂含量、土壤厚度及钙镁含量紧密耦合，说明地质环境通过影响土壤化学组成和水分养分供给，深刻塑造了森林群落的多样性格局。
该研究从地质-土壤-植物耦合视角系统解释了地质多样性如何改变传统的生物多样性分布规律，为理解岩性差异在全球生态格局形成中的作用提供了新证据。研究成果提示，在未来的生物多样性保护和生态恢复规划中，应将地质多样性纳入生态管理框架，以更科学地维护生态系统的稳定与功能。
样带位置示意图与喀斯特和非喀斯特森林群落物种多样性的纬度格局
气候因子和基岩-土壤环境对物种多样性的影响机制