植物功能性状(Plant functional traits)是指植物体具有的与其定植、存活、生长和死亡紧密相关的一系列核心植物属性,且这些属性能够显著影响生态系统功能,并能够反映植被对环境变化的响应。本研究在喀斯特高原石漠化区采用以“空间代时间”的方法,选取草本群落阶段、草灌过渡群落阶段、灌丛灌木阶段、灌乔过渡阶段、乔林阶段五个阶段植物群落作为研究对象。首先研究喀斯特高原石漠化区群落恢复过程优势种适应功能性状,分别计算群落平均性状值,对5个演替阶段群落进行纵向比较,揭示了喀斯特高原石漠化区群落恢复过程群落中叶片功能性状的差异。其次以各阶段优势植物种类叶片为对象,研究叶片形态功能性状与持水功能及之间的关系。最后对喀斯特高原石漠化区群落恢复过程优势树种生态、经济功能进行综合评价,划分树种生态经济功能群。主要结论如下:(1)本研究采用双向指示种分类(TWINSPAN)与典范对应分析(RDA),将喀斯特高原石漠化区38个群落样地分成10个类型,其中含有5个演替阶段(草本群落阶段、草灌过渡阶段阶段、灌木阶段、乔灌阶段、乔林阶段。其中,对草地的主导环境因子为海拔,坡度与岩石裸露率是主导草灌过渡阶段、灌木与乔木群落的环境因子,乔木阶段,土壤类型与坡向是决定乔木群落分布的环境因子。(2)不同优势种叶片功能性状差异较为明显。其中形态功能性状里:叶片长宽比范围是1.56-123.86,叶面积的范围为1.68-374.38 cm~2,叶厚最0.43-2.17mm;另外生理功能性状上:比叶面积的范围为28.68-301.12 6cm2·g-1,叶干物质含量0.19-0.77 g·g-1,叶组织密度最大0.003-0.044 g·cm-3,叶绿素Spad值23.5-53.31。同物种叶片功能性状以适应在不同植被恢复的过程发生改变。在喀斯特高原石漠化区,叶厚、叶面积、比叶面积随叶片长宽比增大而减小,叶干物质含量与叶组织密度随着叶长宽比的增加而增加;叶绿素随着叶厚的增加而减小,随着叶组织密度增大而增大。这说明叶片形态功能性状与生理功能性状间相互权衡。在喀斯特高原石漠化区植物通过形成不同的叶性状特征来适应特殊生境,可为喀斯特地区的植被保护提供理论指导。(3)在植被恢复过程中,早期阶段具有薄叶、大叶面积、高叶组织密度和高干物质含量,这些属性使得早期物种有高的生长速率与强的资源获取能力去应对严酷生境;后期乔林阶段以高比叶面积、高叶绿素的较高物质生产效率,但通过厚叶、高叶面积、低叶组织密度和低干物质含量的常绿、落叶阔叶植物的方式适应较中生的生境。中期阶段优势植物叶片功能性状处于早期阶段向后期阶段过渡状态。(4)林冠层作为植物发挥水源涵养水文生态功能的第一个层次,对生态功能的贡献体现在降雨截流。不同物种持水能力相差较大,对物种持水能力影响最大的是叶片面积,其次为叶片长宽比,最后为粗糙度。演替上来看:不同演替阶段群落持水所受叶片形态特征不同,在草本时期,对持水能力影响较大的叶片形态特征主要是粗糙度;草灌时期与乔灌时期,叶长宽比是主要影响持水能力的叶片形态特征;灌木时期,主要是粗糙度影响植物的持水能力,乔木时期,主要是叶片粗糙度。这说明在不同植被恢复阶段,叶片通过改变形态功能性状影响生态系统服务功能中的截持水分功能。(4)采用PCA分析与聚类分析将喀斯特高原石漠化区优势树种分为6个叶片持水功能群,即大叶窄叶高粗糙度高持水功能群(WH-PFGsⅠ)、中叶窄叶高粗糙度高持水功能群(WH-PFGsⅡ)、小叶窄叶低粗糙度低持水功能群(WH-PFGsⅢ)、中叶窄叶叶高粗糙度高持水功能群(WH-PFGsⅣ)、中叶常叶中粗糙度中持水功能群(WH-PFGsⅤ)、小叶常叶低粗糙度低持水功能群(WH-PFGsⅥ)。喀斯特高原石漠化区阔叶树种持水能力较好,针叶树种较差。其中草本阶段主要有WH-PFGsⅡ;草灌、灌木、乔灌阶段均为WH-PFGsⅣ、WH-PFGsⅤ、WH-PFGsⅥ;乔木阶段主要有WH-PFGsⅠ、WH-PFGsⅢ、WH-PFGsⅣ、WH-PFGsⅤ、WH-PFGsⅥ。随着植被恢复过程进行,植物持水功能群呈高→低→高形式。(5)从经济功能的角度对树种进行评价,划分了树种经济功能群。将喀斯特高原石漠化地区不同演替阶段的优势树种分为了6个功能群,药用-观赏-工业型高经济功能群(E-PFGsⅠ)、药用-观赏型高经济功能群(E-PFGsⅡ)、观赏型中经济功能群(E-PFGsⅢ)、食用-药用-观赏-工业型高经济功能群(E-PFGsⅣ)、药用-低经济功能群(E-PFGsⅤ)、观赏-工业型中经济功能群:(E-PFGsⅥ)。草本植物主要增加根茎叶获得较好的药用经济价值,灌木通过矮小的茎获得较高的观赏价值,乔木主要根据增加胸径、株高获得更好的用材经济价值与观赏价值。其中草本阶段主要有E-PFGsⅣ;草灌、灌木阶段均为E-PFGsⅡ、E-PFGsⅢ、E-PFGsⅤ、E-PFGsⅥ;乔灌阶段为E-PFGsⅣ、E-PFGsⅤ、E-PFGsⅥ;乔木阶段均含有6个经济功能群。随着植被恢复过程进行,植物经济功能群呈低→中→高形式。本文系统地研究喀斯特森林中植物功能性状对群落恢复过程的响应与生态经济功能群的变化规律,对喀斯特石漠化的生态治理、生态修复和生态环境的建设和保护具有一定的指导意义。