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植物稳定性是植物群落结构与功能的综合性特征之一,在理论和实践中都有重要意义。植物群落稳定性受群落内的物种多样性、种间竞争以及环境条件的影响,而广西木论和贵州荔波连片的喀斯特常绿落叶阔叶混交林是目前世界上保存最好、面积最大、代表性最强的喀斯特森林集中连片区;其生境异质性极高,生物种类极为丰富,生态环境脆弱,为研究喀斯特地质背景下的生态学问题提供了理想场所。 基于木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林25ha大型动态监测样地,将样地划分为625个20m*20m的样方为调查单元,对每个样方内所有胸径≥1cm的所有木本植物的物种名、树高、冠幅、坐标等进行了调查,同时记录海拔、坡度、坡向、岩石裸露率等特征,并进行土壤取样。通过物种组成、植物生活型划分、重要值、径级结构、多度格局、优势度指数、关键种空间格局、Godron稳定性测度、种间联结指数、生态位宽度、生态位重叠等评价指标以及O-ring统计、多元回归树、CCA排序等分析方法,对喀斯特森林生态系统的种群生态学特征与群落稳定性进行了系统分析,初步揭示了喀斯特森林生物多样性的维持机制,为我国喀斯特森林的生态重建和植被恢复提供科学依据与重要理论参考。主要研究结论如下: 1.喀斯特常绿落叶阔叶混交林潜在关键种的空间分布格局 据调查结果显示,样地内胸径≥1cm的木本植物独立个体共141963株,共有227个物种,分属59科144属。在功能群划分的物种数量分布中,常绿物种数为148种,占所有树种的65.2%。落叶物种数共有79种,所占比例为34.8%。乔木树种在群落中占绝对优势。以优势度指数确定的潜在关键种有:小果厚壳桂、香叶树、滇丁香、土蜜树、厚叶鼠刺、枝翅珠子木、白毛长叶紫珠、圆果化香树、栀子皮、伞花木、小叶山柿、火棘、广西紫麻、红背山麻秆共14种。潜在关键种的径级结构大多呈倒“J”型甚至“L”型分布。潜在关键种的空间分布格局大多数明显呈斑块状分布,广西紫麻和红背山麻秆分布较分散。样地潜在关键种基于完全零随机模型在不同尺度下的空间格局所有物种呈聚集分布;但是基于泊松异质性模型下,不同的物种分布情况有所改变,表明物种的分布格局不仅受环境异质性的影响,还与尺度有关。 2.喀斯特常绿落叶阔叶混交林森林种间联结分析 喀斯特常绿落叶阔叶混交林群落物种间的总体相关性表现为显著的正联结;这说明群落已经处于一个相对稳定的阶段,不易受外界的干扰而波动。通过对625个样方,多度大于2000的13个物种的物种-样方二元数据矩阵,形成的78个种对。x2检验呈极显著相关的物种有57对,占73.08%,显著相关的有6对,占7.69%;不显著相关的有15对,占19.23%;Pearson相关系数分78个种对中,呈正相关的有42对,呈负相关的有36对。通过双变量O-ring统计分析样地主要关键种种间的空间关联性分析结果来看,物种之间的相关性随尺度的变化而变化。同样的,78个种对中,生态位重叠值>0.3的有16对;介于0.1-0.3之间的有32对,0-0.1的有30对。种间生态位重叠程度总体偏低,说明物种均出现了不同程度的生态位分化,对资源利用的相似程度低,种间竞争较弱。群落中生态位宽度最大的是小果厚壳桂(5.73),其次是栀子皮(5.72)、小叶山柿(5.67)、伞花木(5.67)、香叶树(5.59)、朴树(5.50),≥4.0的有73种,生态位宽度在1.0-4.0之间的有113种;小于1的有38种,其中生态位宽度值为0的有18种。生态位宽度与生态位重叠之间并不存在直接的线性关系。生态位重叠与Pearson相关系数之间表现为极显著的正相关,即种间关联程度(包括正关联和负关联)越大,生态位重叠值也越大。采用Godron稳定性的测定方法,完成平滑曲线模拟,样地的交点坐标为19/81,表明样地群落处于相对稳定的状态。 3.喀斯特常绿落叶阔叶混交林植被梯度分析及环境解释 喀斯特常绿落叶阔叶混交林25ha样地群落采样MRT以二歧式分割法分为6类,分别为群落Ⅰ(小果厚壳桂+栀子皮+香叶树群落)、群落Ⅱ(小果厚壳桂+灰岩棒柄花+罗伞群落)、群落Ⅲ(圆果化香树+密花树+齿叶黄皮群落)、群落Ⅳ(圆果化香树+滇丁香+齿叶黄皮群落)、群落Ⅴ(小果厚壳桂+罗伞+伞花木群落)、群落Ⅵ(小叶栾树+长管越南茜+圆果化香树群落)。其中,群落Ⅰ稳定性较差,群落Ⅳ最为稳定。沿着CCA第一轴从左到右,坡度逐渐减小,土层深度和土壤主要养分逐渐升高;沿着CCA第二轴从下到上,土层深度减小,岩石裸露率、海拔、凹凸度增大,接近坡顶时,群落分布向阳性和矮化发展。沿着CCA第一轴从左向右,坡向由阳坡过度到阴坡,坡度逐渐减小,主要土壤养分增加,依次分布着香叶树、菜豆树、栀子皮、朴树、土蜜树、青冈、火棘、铁榄、翅荚香槐、圆果化香树、麻楝、岩樟、广西海桐、长管越南茜、齿叶黄皮等;沿着CCA第二轴自下向上,岩石裸露率、海拔增高,凹凸度增大,土层深度减小,依次分布着小巴豆、小叶山柿、小叶栾树、小果厚壳桂、罗伞、密花树、石山楠、滇丁香、伞花木、子楝树等,其分布趋势均与以它们为优势种的样方分布趋势基本相符合。 总的来说,以上研究结果均表明样地群落已经处于一个相对稳定的阶段,各因素(植被因子、土壤因子以及地形因子)均对样地群落的稳定性有不同的影响。其中,各指标的测定对于喀斯特地区恢复与重建都能提供一定的参考价值。