基于功能性状与系统发育的天坑植物群落构建机制

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喀斯特天坑圈闭化生境为部分植物提供生存繁衍场所,形成独特的地下森林生物多样性保护库,研究植物群落构建机制有助于揭示天坑生物多样性宝库价值。本研究以云南沾益天坑群退化天坑深陷塘和巴家陷塘为例,通过功能性状和系统发育的研究方法,结合物种多样性、功能性状变异和土壤因子探讨不同环境梯度内植物群落构建机制,揭示中性作用和生态位作用在天坑植物群落构建中的作用,实践中可以为天坑生物多样性保护库价值和喀斯特地表区域生态恢复提供科学支撑。研究表明:1)深陷塘土壤营养物质含量显著高于巴家陷塘。天坑上坡位到下坡位土壤环境质量逐渐改善,从北坡-东坡-南坡,土壤含水量及土壤营养物质含量有逐渐增大的趋势,东坡土壤因子变异程度(19.21%~98.87%)较大,环境异质性最高。2)深陷塘植物群落的Margalef丰富度(3.02)显著大于巴家陷塘(1.97),南坡显著高于东坡(1.91)和北坡(1.91),东坡不同坡位植物多样性指数呈“倒金字塔”型。3)深陷塘植物群落功能性状的种间和种内变异大于巴家陷塘。深陷塘南坡植物功能性状的种内变异程度最大(16.73%~32.12%),北坡植物功能性状的种间变异程度最大(48.38%~108.87%),东坡下坡位植物群落通过增大功能性状种内(9.48%~23.39%)变异来减小因种间(46.57%~110.74%)变异程度大而导致的种间竞争作用。4)天坑植物群落的功能性状系统发育保守性较强,但巴家陷塘南坡植物群落仅具有高光截获能力的性状有显著系统发育信号。5)深陷塘植物群落构建由竞争排斥作用主导,而巴家陷塘植物群落构建由环境过滤作用主导。深陷塘北坡-东坡-南坡的植物群落构建由环境过滤转向竞争排斥主导,且东坡的上坡位到下坡位的植物群落构建由环境过滤转向竞争排斥作用主导,天坑的圈闭化生境加快了倒石坡植物群落演替的速度。6)在区域尺度上,深陷塘植物群落构建是环境筛选作用主导。从样方尺度增大到区域尺度,深陷塘植物群落构建由竞争排斥转向环境过滤作用主导。7)退化天坑地下森林的形成与其大小、深度和圈闭化程度有密切关系,垂直峭壁是天坑独特生境形成的重要影响因素。深陷塘北坡可能较长时间内都是以旱生型植物为主要建群种,南坡会逐渐演替成高级森林群落,而巴家陷塘南坡中坡位和下坡位可能会成为以优势建群种为主的地下森林群落。8)退化天坑植物群落构建的过程是由生态位理论的环境过滤、竞争排斥或两者共同作用的结果,中性理论的随机作用不强。
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