浙江天童常绿阔叶林幼苗的更新机制

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探究群落物种共存机制是现今最重要的生态学问题之一,其中群落幼苗更新过程作为影响群落物种共存的关键过程,更是生态学家研究的重点。因此许多假说都试图去解释群落幼苗的更新过程,其中扩散限制假说、Janzen-Connell效应(以下简称J-C效应)假说以及生境偏好假说作为近年来预测水平较高的三个假说,被认为是影响群落幼苗更新最重要的机制。然而,三种假说独立解释群落幼苗整个更新过程的能力都相对较弱,如何将三者整合起来,最大程度上发挥各个机制对群落幼苗更新过程的解释能力,仍是困扰许多生态学家的问题。为此,本研究以物种组成丰富的浙江天童20 ha常绿阔叶林群落动态监测样地为平台,对样地内561个幼苗样方(1m2)中的木本幼苗进行了为期3年(7次)的动态监测。根据Kitajima 和 Fenner(2000)对群落幼苗更新的定义,将该群落内的幼苗更新过程分为三个阶段-新生幼苗出现阶段、幼苗建立阶段以及幼苗生长阶段。并利用能够综合群落内不同物种、调查时间和空间位置等分类因素的混合效应模型,分析在群落尺度上,不同更新机制对群落幼苗更新不同阶段的影响,从而了解不同更新机制的时间分化特征。希望依据该时间分化特征能够将三种更新机制进行有机的整合,使其能够更准确更全面地解释群落幼苗的更新过程。本研究的主要研究结果如下:1.群落内的新生幼苗(Newly germinated seedlings)是由种子子叶刚刚展开所形成的,其空间分布格局主要受同种可繁殖个体空间分布格局的限制,说明扩散限制过程是群落新生幼苗空间分布格局的主要形成机制。相比于代表扩散限制的因子,代表生境偏好的微生境因子其影响程度相对较低,但仍有部分微生境因子对新生幼苗的空间分布范围有显著影响。比如,冠层开度因子对群落新生幼苗的个体分布产生了显著负影响,说明在林下光环境较好的生境中,群落新生幼苗的个体数反而相对较少。另外,代表J-C效应的因子并未对群落新生幼苗的空间分布格局产生显著性的影响。2.从群落新生幼苗出现到其建植的建立阶段(Seedling establishment),其存活主要受代表J-C效应的因子影响,使得幼苗在远离母株,靠近其它成树的低密度区域建立。与此同时,代表生境偏好的部分微生境因子也对其存活产生了显著影响。然而,随着群落幼苗苗龄的增加,J-C效应和生境偏好对幼苗短期存活的影响都在减弱。3.建立后的群落幼苗会经历较长时间的生长阶段(Seedling development)才能成为新的可繁殖个体,完成整个更新过程。由于群落幼苗生长阶段的年死亡率低,难以通过3年的短期监测完整地了解影响其存活的大部分因子。为此,我们仅分析了各因子对其短期存活率的影响。结果显示,幼苗的相对生长速率是影响生长期幼苗短期存活最重要的因子。因此,我们可以利用生长期幼苗的生长状况预测其未来存活的可能性,并且通过分析外在因子对幼苗生长的影响,间接地了解生长期幼苗未来可能的存活格局。通过分析我们发现冠层开度是唯一显著影响其相对生长速率的因子。在林下冠层开度较大,光环境较好的生境中,群落幼苗的相对生长速率会显著提升,从而可能间接地提高了其未来存活的可能性。因此生境偏好过程是影响幼苗生长阶段更新的关键机制。综上所述,我们发现在群落新生幼苗的出现阶段,其空间分布格局主要受扩散限制过程的影响,导致群落新生幼苗与母株间形成了明显的聚集格局。在群落幼苗建立阶段,J-C效应主导了群落幼苗的建立格局,使得新生幼苗偏向远离母株的低密度区域建立,分散了原本不利于物种共存的母株与新生幼苗间的聚集格局,为群落中异种幼苗的更新提供空间。另外,在群落幼苗生长阶段,幼苗主要偏好在林下光环境较好的生境中生长和存活,缓解了该生境条件下新生幼苗较少,更新不利的现象。因此依据群落幼苗更新机制的时间分化特征,能够较好地整合三种群落幼苗更新机制,使其能够更准确更全面地解释群落幼苗的更新过程。
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