【摘 要】
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在全球气候变暖的背景下,研究亚热带森林群落结构与功能多样性的生境关联,分析森林群落组成与结构的空间异质性,揭示植物群落对环境梯度的响应,对于解释生物多样性的维持机制和植物群落的地理梯度格局具有重要作用,可为生物多样性的保护提供参考。本研究以亚热带常绿阔叶林群落为研究对象,在乳源、东源和东莞分别设置2个1 hm2的固定样地进行调查。以一级样方(20 m×20 m)为单位调查胸径≥3 cm的冠层植物,
【基金项目】
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广东省科技计划项目(2013B020305008); 广东省省级生态公益林效益补偿专项资金项目;
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在全球气候变暖的背景下,研究亚热带森林群落结构与功能多样性的生境关联,分析森林群落组成与结构的空间异质性,揭示植物群落对环境梯度的响应,对于解释生物多样性的维持机制和植物群落的地理梯度格局具有重要作用,可为生物多样性的保护提供参考。本研究以亚热带常绿阔叶林群落为研究对象,在乳源、东源和东莞分别设置2个1 hm2的固定样地进行调查。以一级样方(20 m×20 m)为单位调查胸径≥3 cm的冠层植物,并在每个一级样方的中心和对角线的四分位处分别设置1个小样方(2 m×2m)调查林下植物,同时测量每个一级样方的立地环境因子数据。把冠层植物和林下植物属的分布区类型,以及林下植物生长型作为功能性状指标,计算植物群落的功能多样性。在此基础上,运用多种单元统计分析和多元统计分析方法研究亚热带森林群落结构与功能多样性与生境的关联性,分析植物群落物种多样性和功能多样性在区域尺度和样方尺度的空间变化,揭示群落组成和结构对环境梯度的响应。运用指示种分析方法揭示种群水平对环境梯度的响应,揭示地理梯度的生境过滤作用,预测在全球气候变暖背景下植物群落组成和结构的变化及对环境变化的响应。论文的研究结果如下:(1)在区域尺度,不同地理梯度(取样区)冠层植物和林下植物的个体数、物种数、香农-维纳指数和Menhinick指数均具有极其显著的统计学差异(P<0.001),Berger-Parker优势度指数在不同取样区也存在显著的统计学差异(P<0.01),但林下植物均匀度在不同取样区不存在统计学差异(P=0.2554),冠层植物均匀度在不同取样区间具有临界显著统计学差异(P=0.0149)。(2)在样地尺度,同一取样区不同群落的冠层植物和林下植物的常见种、稀有种和优势种存在一定程度的差异,但不同群落间也有一定数量的共有种群。在同一地理区域范围内,无论是冠层植物还是林下植物,其个体数、物种数、香农-维纳指数、均匀度、优势度指数和Menhinick指数在不同的样方尺度下存在一定程度的差异,其数值具有一定的波动范围,但并不一定具有统计学意义。(3)在不同地理梯度(取样区),立地环境因子对冠层植物和林下植物物种多样性与功能多样性的影响存在差异,植物群落多样性格局对立地环境因子具有不同的响应。另外,无论是冠层植物还是林下植物,植物群落功能多样性指数均与物种数具有显著的相关关系;冠层植物的功能丰富度与植物个体数具有显著的相关关系。植物群落功能多样性指数的差异在很大程度上可能是由植物群落结构和物种的差异造成的,在很大程度上取决于物种的数量和组成。立地环境因子可能是通过影响植物群落物种的组成和数量间接影响植物功能多样性,进而对生态系统功能造成影响。(4)冠层植物和林下植物群落对环境梯度具有不同的响应。除趋势对应分析和非参数多元方差分析结果表明不同地理梯度(取样区)群落冠层植物和林下植物组成和结构存在极显著差异(P<0.001),但同一取样区不同群落间冠层植物和林下植物组成和结构差异性不显著(P>0.05),物种组成和结构较相似,冠层植物分布的空间异质性较小。(5)不同物种对环境梯度具有不同的响应策略,指示种分析反映了植物对生境的指示作用,不同地理梯度常见种、稀有种和共有种的组成和数量的差异反映了物种对异质性生境的适应,是生境过滤和物种对资源利用策略共同作用的结果。这些结果表明森林群落组成和结构对不同的地理梯度具有不同的响应,揭示了植物群落组成和多样性格局在区域尺度和样方尺度的空间分布格局,以及生境异质性对群落组成和多样性的影响,可以为生物多样性的保护与维持提供科学依据。
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