贵州北盘江流域兰科植物物种丰富度地理格局及其环境解释

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兰科(Orchidaceae)是植物界中最进化、种类最丰富的类群之一,是生物保护的重要类群和探索物种分布模型的理想类群。贵州北盘江流域是西南季风与东南季风、“东湿、西干”常绿阔叶林的重要交错地带,降雨量充沛,喀斯特地质结构发育明显,过渡性、异质性与复杂性突出,是研究植物区系、揭示物种丰富度分布格局与环境关系等复杂问题的理想研究基地。因此,本研究以贵州北盘江流域野生兰科植物作为研究对象,通过调查该地区兰科植物的地理分布,结合现有资料,分析兰科植物物种丰富度空间分布格局特征,并利用RDA及GWR模型探讨其分布格局形成的主导因子,以期为研究区科学合理的保护、管理野生兰科植物资源提供充分的数据支持,为进一步明确贵州北盘江流域野生兰科植物分布格局形成机理研究提供基础依据。主要结果如下:(1)贵州北盘江流域面积约占贵州省国土面积的11.88%,但分布着野生兰科植物共计74属249种,分别占贵州省野生兰科植物属、种的80.43%和72.59%,包括143种地生兰、95种附生兰和11种腐生兰,是贵州省兰科植物最丰富的区域;受威胁种(极危、濒危、易危)有83种,占贵州省受威胁兰科总数的63.85%。本次调查实际调查到62属184种,研究区新记录种有48种,其中,有4个贵州省新记录属和14个新记录种。(2)总体上,贵州北盘江流域野生兰科植物物种丰富度呈“东南高西北低、东西分异”的分布格局。在水平分布上,存在显著的空间异质性分布格局,表现为物种丰富度随经度的增加呈先降低后升高的二次曲线关系(p<0.001)、随纬度的升高而呈单调递减的趋势(p<0.001),总体上为望谟县、安龙县和紫云县物种数最丰富且相对集中,且作为重要过渡区,在北盘江东、西两侧流域间约1/3的兰科植物组成存在差异;在垂直方向上,所有兰科和附生兰物种丰富度随海拔升高呈单调递减趋势(p<0.001),而地生兰则呈单调递增趋势(p<0.001),且均在海拔600m~1500m间物种丰富度达到最高。在海拔低于900m时,附生兰物种丰富度高于地生兰,而在海拔高于900m时,则为地生兰物种丰富度高于附生兰。(3)环境变量(能量、水分、生境异质性及人类活动因子)及空间变量均对兰科植物物种丰富度有显著的独立作用,共解释了兰科植物物种丰富度70.31%的变异,共同解释率为33.98%,其中空间变量单独解释率为29.91%,能量、水分、生境异质性及人类活动因子的解释率分别为31.28%、27.41%、5.09%和9.21%,表明贵州北盘江野生兰科植物物种丰富度地理格局由环境因子、环境因子的空间结构(共同解释部分)以及物种丰富度的空间结构(空间变量单独解释部分)共同控制。此外,土壤和微生物可能也对贵州北盘江流域野生兰科植物物种丰富度存在一定的影响。(4)根据不同植物对环境的适应性,将贵州北盘江兰科植物分为3个适应性类群。第Ⅰ类有92种,主要由分布于阴坡的喜阴湿的物种组成;第Ⅱ类有81种,主要由分布于半阴、半阳坡且对散射光及空气湿度有一定需求的物种组成;第Ⅲ类有11种,主要由生长在高原山地阳坡灌草丛中的物种组成。(5)研究区内所有兰科植物、地生兰、附生兰和腐生兰物种丰富度的分布均具有显著的空间正相关性。影响兰科植物物种丰富度的各环境因子存在显著的空间异质性,整体上,能量因子1(NL1)除对附生兰物种丰富度表现为促进作用的网格数占优势外,对所有兰科植物、地生兰和腐生兰物种丰富度均表现为抑制作用的网格数占优势;能量因子2(NL2)对所有兰科植物、附生兰物种丰富度表现为促进作用的网格数占优势,对地生兰和腐生兰物种丰富度的影响表现为促进和抑制作用的网格数比例相近;水分因子1(SF1)在喀斯特地貌发育明显的区域表现为促进作用的网格数占优势,在非喀斯特地貌区域,则表现为抑制作用的网格数占优势;生境异质性因子1(SJ1)对所有兰科植物、地生兰、附生兰和腐生兰物种丰富度的影响均以促进作用的网格数占优势;人类活动因子1(RL1)对所有兰科植物、地生兰、附生兰和腐生兰物种丰富度均表现为抑制作用的网格数占优势;人类活动因子2(RL2)对所有兰科植物、地生兰和附生兰物种丰富度的影响表现为促进和抑制作用的网格数比例相近,对腐生兰物种丰富度的影响表现为抑制作用的网格数占优势。
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