中国南海北部海岛植物群落特征及其对环境的响应

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zz9506018
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植被是海岛生态系统的主体,是海岛生态系统的重要组成基础,在维持生态系统的结构稳定和防治水土流失等方面发挥着重要的作用。本文基于中国南海北部5个海岛典型群落的12个调查样点对植物特征及其环境因子的分析,比较研究了南海北部5个海岛植被群落基本特征、植物功能性状、土壤环境因子的差异,探寻了植被群落基本特征与植物功能性状的主要影响因子,阐明了植物群落基本特征、植物功能性状与环境因子之间的耦合关系,试图摸清中国南海北部热带海岛植被的生态适应性。为热带海岛与南部海滨植物资源的保护、生态环境的可持续发展以及南海吹填岛礁植被的生态恢复提供一定的参考和基础数据。主要研究结果如下:1、中国南海北部5个海岛12个样点共有物种114种,其中木本植物97种,草本植物仅有17种,热带海岛草本植物丰富度较亚热带海岛明显偏低。大庙墩岛前三名排序累计70.97%,涠洲岛前四名排序累计67.85%,大汉三墩岛仅木麻黄就高达71.66%。说明南海北部海岛乔木植物优势种的地位更加突出,较为显著的优势种包括木麻黄、银合欢、海南大风子、楝、木姜子等。乔木径级结构与垂直结构具有极高的相关性,两者在各个海岛差异性基本一致,大小排序依次为大汉三墩岛、大庙墩岛、涠洲岛和蜈支洲岛。蜈支洲岛Shannon-Wiener指数显著高于其他各海岛,为2.994。2、木本植物叶片碳含量在各海岛间无显著性差异,叶片碳含量与叶绿素含量存在较为明显的相关性,符合“叶片经济学谱”理论。植物叶片氮与磷含量为8.73、1.64 g/kg,低于全球陆生植物叶片氮、磷含量20.60、1.99 g/kg。南海北部五岛SPAD值位于36-54之间,略高前人在南海珊瑚岛礁上的测值。植物比叶面积从高至低依次为大庙墩岛、涠洲岛、蜈支洲岛、甘蔗岛以及大汉三墩岛。木本植物的平均叶厚在不同海岛的差异上基本与比叶面积相反,甘蔗岛叶厚高达0.74mm。3、5个海岛土壤含水率平均值范围为1.13%-3.5%,以面积最大的涠洲岛为最大值。土壤容重以堆积岛类型的大汉三墩岛显著高于其他各海岛,为1.53g/cm~3。土壤有机质含量平均值为30.58 g/kg。土壤p H值在各海岛间差异不显著,土壤全磷与碱解氮无显著差异,涠洲岛除速土壤效钾外,整体养分偏低。中国南海北部海岛土壤微生物生物量碳、磷在不同海岛间均无显著差异,土壤微生物生物量碳含量为311.86-474.83 mg/kg。高通量基因测序共产生72288个真菌,共计14门41纲108目279科626属1036种,研究区土壤真菌物种组成与多样性指数在不同海岛具有较大的差异性,蜈支洲岛的Shannon指数最大,其独有物种也更为丰富。4、对涠洲岛植被径级结构与垂直结构影响最大的环境因子为土壤全氮、微生物生物量磷、有机质、p H,蜈支洲岛植被径级结构与垂直结构的主要影响因子有土壤微生物生物量氮、全氮、全钾,南海北部5个海岛整体植被群落基本特征的主要影响因子为土壤p H、含盐量、碱解氮、全磷。在植被群落基本特征与环境因子的关联上,研究发现土壤p H与胸径和树高呈显著正相关(P<0.05),与均匀度指数呈极显著负相关(P<0.01),全磷与优势度指数呈显著负相关(P<0.05),全氮与均匀度指数有较强的负相关,AN与丰富度指数显著负相关(P<0.05)。5、涠洲岛植物功能性状影响最大的环境因子是土壤容重、微生物生物量磷、全氮,影响蜈支洲岛植物功能性状的主要因子有土壤全氮、碱解氮、有机质、含盐量。南海北部5个海岛整体功能性状的主要影响因子为含盐量、全钾、全氮、纬度。在环境因子与植物功能性状的具体关联上得知,比叶面积与全磷达到了显著性负相关(P<0.05),与速效钾显著正相关(P<0.05)。叶片磷含量与含盐量达到了极显著正相关(P<0.01)。叶片氮含量与含盐量呈显著正相关(P<0.05)。叶片碳含量与碱解氮、含盐量呈显著负相关(P<0.05)。6、研究发现不同的函数在物种数-面积与物种数-隔离中的曲线拟合结果相差较大,二次函数都有优异的拟合表现。对数函数与幂函数中本研究对种与面积关系的研究结果表明在海岛面积较小时(<5km~2),海岛上物种数增加迅速,面积较大时(5-25km~2),增加开始放缓,二次函数中物种数量与多样性随着岛屿面积的增加并不总是持续增加的,物种的数量会出现反复。同样在隔离与物种数的回归关系发现物种的数量会出现反复,与传统“岛屿效应”理论有异有同,显现出“小岛效应”。
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