亚热带不同林型林下辐射分配与植物对光的响应

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冠层结构动态是林冠生长动态的一个表现,冠层结构异质性对森林群落生产力、生态系统功能、群落更新与演替等具有重要作用。准确量化森林群落冠层结构和林下辐射特征为研究森林生态系统功能提供了独特的视角。森林的冠层结构通过对光照和水热资源的再分配,营造林下小气候环境,对林下植物的生长发育产生重要的影响。故研究群落冠层结构特征和林下辐射动态,以及林下植物对光环境的响应显得尤为重要。本文以珠三角地区的红花荷天然林、樟树人工林、杉木林、针阔混交林和毛竹林5种不同的林型为研究对象,把来自大气圈的太阳辐射-植物冠层-林下植物作为一个统一的连续系统,探讨光照-林下植物-冠层结构之间的相互作用。主要结论如下:(1)本研究共记录到3846株林下植物个体,隶属于81科,140属,194种,不同群落类型间科、属、种各分类群存在差异。(2)林下植物个体数、物种数、Simpson指数、Shannon-Wiener多样性指数和优势度指数均在5种林型间差异极显著,但均匀度指数差异不显著。不同林型林下植物功能多样性均存在极显著差异。林下植物物种丰富度与功能多样性指标均存在极显著的正关联;林下植物个体数与功能丰富度、香农功能多样性指数存在显著的正关联。(3)冠层结构、林下辐射和辐射消减率均在不同林型间存在显著差异。不同林型的林下直射光、林下散射光和林下总光照月际动态变化极显著,均呈单峰分布格局。林冠开度与叶面积指数具有高强度的负关联,冠层结构对林下辐射和辐射消减率均存在不同程度的影响。(4)林冠开度对林下植物多样性具有重要的影响,不同林冠开度梯度下,林下植物个体数、物种数、香农-维纳多样性指数和Simpson指数存在显著差异,但均匀度指数和优势度指数差异不显著。林下辐射与林下植物多样性指标间的相关性程度较弱,仅林下直射光与林下植物个体数存在极显著的负相关关系。海拔、坡度、坡向等环境因子也影响着林下植物分布格局。(5)用物种组成数据矩阵结合环境因子进行典范对应分析排序表明,林冠开度和海拔均与排序轴具有高强度的组内关联,林下直射光、林下散射光和林下总光照则表现出与排序轴之间的关联性较弱。用林下植物功能群组成数据矩阵结合环境因子进行典范对应分析排序表明,叶面积指数、林冠开度、林下散射光和海拔均表现出与排序轴高强度的组内关联,但林下直射光和林下总光照与排序轴的关联性较弱。(6)利用随机森林分析方法发现,林分类型、坡向、海拔、林下直射光、叶面积指数、林冠开度等是影响林下植物多样性的重要环境因子。第四角分析结果也表明,叶面积指数、林冠开度、林下直射光、海拔和坡度均不同程度地与林下植物功能群存在一定的关联性,但林下总光照与林下植物功能群之间关联性较弱。(7)指示种分析表明,对不同林冠开度梯度具有显著指示作用的林下植物有19种,对不同坡向梯度具有显著指示作用的林下植物有30种,这些植物的出现可以较准确地指示不同林冠开度梯度和不同坡向的生境条件。
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