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在温带老龄林中植物群落的可持续性激发了许多生态学家在局域尺度的生境中探索物种共存的维持机制。环境异质性是控制群落结构和驱动生态过程的最基本因素之一,同时影响种群动态。基于生态位分化的概念,更多样化的环境可以通过划分的生态位空间支持更多物种,这意味着正的异质性-多样性关系。另外,环境异质性的作用被用于评估群落内植物性状对环境的响应。
本研究依托于小兴安岭凉水典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林的9hm2森林动态监测样地进行。根据十个土壤变量、四个地形变量、叶面积指数(LAI)和物种丰富度对研究样地的生境进行分类,发现土壤有机碳和坡度是影响物种分布的重要因素,并将研究区划分为三种生境类型。三种生境类型分别为HabⅠ(中坡度、高土壤有机碳),HabⅡ(中坡度、低土壤有机碳)和HabⅢ(低坡度、低土壤有机碳)。为了通过生境过滤方法理解群落构建过程的机制,本文检验了乔木和灌木物种的物种-生境关联。结果表明,只有红松与HabⅠ呈正相关。在不同生活史中,红松幼树与HabⅢ呈正相关,红松成年树与HabⅠ呈正相关。在HabⅠ中,作为优势树种——红松,其成年树与其他五种阔叶树种和六种灌木的幼树共同出现,这些树种与HabⅠ呈正相关。正的生境关联状态与群落动态参数(即生长、存活和更新)间的分析表明,生境关联状态对群落动态参数的变化存在显著影响。物种.生境关联状态显著影响乔木和灌木的生长、存活和更新。这些结果证明了树木不同生命史阶段对森林动态过程的正面和负面影响。
根据植物功能类型和生活史阶段对个体的叶片性状变异进行分析,对于理解温带老龄林的森林动态具有重要意义。本研究中生活史阶段和生境类型对六种物种,即臭冷杉(Abies nephrolepis)和红松两种针叶树种以及色木槭(Acer mono)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、紫椴(Tilia amurensis)和裂叶榆(Ulmus laciniata)四种阔叶树种的叶性状具有不同的影响。生活史阶段是所有叶片性状的重要决定因素。SLA、LNC和LCC的最优模型中包括植物功能类型。生境类型对LDMC的影响大于SLA。同时,生境类型对LNC和LPC的影响要大于LCC。灌木叶片性状的排序解释了64.7%的变异。HabⅠ中中等物种丰富度的格局与HabⅢ中的格局相反。SLA、LNC和LCC受物种丰富度及生境类型的影响,但生境类型对LDMC和LPC无显著影响。
由于单一地点的局域环境条件存在特定差异,种内叶性状对树木生长率的影响沿着环境梯度而发生变化。在养分高的生境,LDMC和LCC促进阔叶树种幼树的生长。另一方面,与针叶树种幼树相比,叶性状和土壤变异对其成年树的生长影响更加显著。LDMC、SOC和SAP增大,可提高针叶树种成年树的绝对生长率,叶性状对阔叶树种幼树生长的影响受生境类型制约。在养分高的生境,土壤变异对阔叶树种幼树和针叶树种成年树的生长存在正影响。HabⅠ中灌木的绝对生长率和相对生长率受到SoilPC3的正影响,而SoilPC3更多地被土壤体积含水率与pH所解释。同时,HabⅡ和HabⅢ中灌木的绝对生长率和相对生长率受到叶性状变异影响。LeafPC2(即SLA、LDMC与LCC)与SoilPC1(即土壤有效氮)分别对HabⅡ和HabⅢ中灌木的相对生长率存在显著正影响。应用两个综合结构方程模型,通过物种多样性和林分结构,将SOC和坡度与LAI联系在一起,以反映林冠层与林下层绝对生长率,表明SOC直接影响林冠层的绝对生长率,而坡度直接影响林下层的绝对生长率。林冠层植物物种多样性对林冠层植物绝对生长率存在正影响,但对林下层植物密度和绝对生长率存在负影响。但是,林冠层胸高断面积对其林上层生长率存在负的直接影响,说明该层内部可能存在竞争效应(即种内和种间竞争)。林冠层胸高断面积和林下层密度对于确定LAI均很重要,同时,LAI对林下层树木的生长率存在正影响。说明林冠层复杂的林分结构和林下层的密度促进物种共存。
本研究依托于小兴安岭凉水典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林的9hm2森林动态监测样地进行。根据十个土壤变量、四个地形变量、叶面积指数(LAI)和物种丰富度对研究样地的生境进行分类,发现土壤有机碳和坡度是影响物种分布的重要因素,并将研究区划分为三种生境类型。三种生境类型分别为HabⅠ(中坡度、高土壤有机碳),HabⅡ(中坡度、低土壤有机碳)和HabⅢ(低坡度、低土壤有机碳)。为了通过生境过滤方法理解群落构建过程的机制,本文检验了乔木和灌木物种的物种-生境关联。结果表明,只有红松与HabⅠ呈正相关。在不同生活史中,红松幼树与HabⅢ呈正相关,红松成年树与HabⅠ呈正相关。在HabⅠ中,作为优势树种——红松,其成年树与其他五种阔叶树种和六种灌木的幼树共同出现,这些树种与HabⅠ呈正相关。正的生境关联状态与群落动态参数(即生长、存活和更新)间的分析表明,生境关联状态对群落动态参数的变化存在显著影响。物种.生境关联状态显著影响乔木和灌木的生长、存活和更新。这些结果证明了树木不同生命史阶段对森林动态过程的正面和负面影响。
根据植物功能类型和生活史阶段对个体的叶片性状变异进行分析,对于理解温带老龄林的森林动态具有重要意义。本研究中生活史阶段和生境类型对六种物种,即臭冷杉(Abies nephrolepis)和红松两种针叶树种以及色木槭(Acer mono)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、紫椴(Tilia amurensis)和裂叶榆(Ulmus laciniata)四种阔叶树种的叶性状具有不同的影响。生活史阶段是所有叶片性状的重要决定因素。SLA、LNC和LCC的最优模型中包括植物功能类型。生境类型对LDMC的影响大于SLA。同时,生境类型对LNC和LPC的影响要大于LCC。灌木叶片性状的排序解释了64.7%的变异。HabⅠ中中等物种丰富度的格局与HabⅢ中的格局相反。SLA、LNC和LCC受物种丰富度及生境类型的影响,但生境类型对LDMC和LPC无显著影响。
由于单一地点的局域环境条件存在特定差异,种内叶性状对树木生长率的影响沿着环境梯度而发生变化。在养分高的生境,LDMC和LCC促进阔叶树种幼树的生长。另一方面,与针叶树种幼树相比,叶性状和土壤变异对其成年树的生长影响更加显著。LDMC、SOC和SAP增大,可提高针叶树种成年树的绝对生长率,叶性状对阔叶树种幼树生长的影响受生境类型制约。在养分高的生境,土壤变异对阔叶树种幼树和针叶树种成年树的生长存在正影响。HabⅠ中灌木的绝对生长率和相对生长率受到SoilPC3的正影响,而SoilPC3更多地被土壤体积含水率与pH所解释。同时,HabⅡ和HabⅢ中灌木的绝对生长率和相对生长率受到叶性状变异影响。LeafPC2(即SLA、LDMC与LCC)与SoilPC1(即土壤有效氮)分别对HabⅡ和HabⅢ中灌木的相对生长率存在显著正影响。应用两个综合结构方程模型,通过物种多样性和林分结构,将SOC和坡度与LAI联系在一起,以反映林冠层与林下层绝对生长率,表明SOC直接影响林冠层的绝对生长率,而坡度直接影响林下层的绝对生长率。林冠层植物物种多样性对林冠层植物绝对生长率存在正影响,但对林下层植物密度和绝对生长率存在负影响。但是,林冠层胸高断面积对其林上层生长率存在负的直接影响,说明该层内部可能存在竞争效应(即种内和种间竞争)。林冠层胸高断面积和林下层密度对于确定LAI均很重要,同时,LAI对林下层树木的生长率存在正影响。说明林冠层复杂的林分结构和林下层的密度促进物种共存。