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森林群落中植物种群的空间分布格局是种群自身特性、种间关系及环境条件综合作用的结果。研究森林群落的种群空间格局及其动态可预测森林群落演替趋势,为退化生态系统恢复和森林生态系统可持续经营提供理论指导。植物种群格局和种间关系分析的数量指标还可以为生物多样性维持机理研究提供证据,从而为保护森林生物多样性提供可靠理论依据。
本研究以鼎湖山20 ha(东西长400m,南北长500m)季风常绿阔叶林大样地中的植物种群为研究对象,采用Ripley的单元点格局L-方程和O-ring统计方法研究样地中多度大于5的全部142个物种不同尺度上的空间格局,而种间关系和不同生长阶段之间的关系则采用Ripley多元点格局L12-方程进行统计。研究了:1)鼎湖山季风常绿阔叶林的群落结构特征;2)季风常绿阔叶林群落中植物种群的空间格局类型,探讨影响物种空间分布的各种因素;3)季风常绿阔叶林群落中植物种群的种间关系和不同生长阶段之间的关系,探讨影响其形成的原因;4)两物种或同种不同生长阶段之间的关系与它们对应的空间分布格局的关系,探讨鼎湖山季风常绿阔叶林群落物种共存的机制。主要研究结果如下:
1)样地内DBH≥1cm的木本植物共210种,分属于56科119属,其中51.43%物种为偶见种。群落处于稳定生长状态,样地中所有个体的径级分布呈倒“J’形,乔木上层优势种径级结构为峰型、中层为倒J型、下层为类倒J型,灌层为L型。
2)样地中多度大于5的物种,大部分都呈显著聚集分布。尺度强烈影响种群分布格局,聚集程度随尺度增大而下降。种群多度不同的物种呈不同的分布格局,聚集程度随多度增大下降,偶见种比中间种和丰富种更加聚集。不同径级的格局研究显示:在每个径级上大部分物种都呈显著聚集分布,但是聚集程度随着径级增大而下降,大径级的上层种比小径级的林下层种聚集度低。动物传播的一些物种表现出比风力传播种分散度高。样地中的一些种明显分布在不同生境斑块上。
3)大部分物种的种间关系和不同生长阶段之间的关系都表现为独立不相关,表明它们的关系为中性。随着水平尺度增加,种间正相关比例下降,负相关比例上升。在垂直空间上正相关比例从下往上表现出下降趋势,负相关比例表现上升的趋势。相同尺度上,相邻较低生长阶段间的正相关比例高于相邻较高生长阶段间,负相关反之。三个上层优势种:锥栗(Castanopsis chinensis),荷木(Schimasuperba)和肖蒲桃(Acmena acuminatissima)的种间关系表明:同种的不同生长阶段之间以正相关居多;幼树与其它种的其它生长阶段主要表现为独立不相关;不同物种幼树以外的生长阶段之间以负相关居多。
种间和生长阶段间高的独立不相关关系,表明了随机过程的中性作用在南亚热带森林植物种群中具有一定的贡献。林下层物种在小尺度上保持相对较高的正相关比例是由于复杂的地形,提供了多种不同的小生境,同种的聚集导致小尺度上的种内竞争大于种间竞争。乔木上层物种之间的正相关几乎不存在,是由于林冠上层的空间异质性减弱,光照和空间是林冠上层物种竞争的主要目标。而看护作用则使得同物种不同生长阶段间的正相关居多。
4)两物种的种间关系能够反映它们空间分布的相对位置,以及生态位是否重叠。显著正相关的两个物种在空间分布上具有相似性,正相关程度弱的两个种空间分布的相似性弱。显著负相关的两个种在分布上表现为空间互补性,独立不相关的两个种在空间分布上的规律性差。
中性理论和生态位分化理论共同作用于物种共存机制。在物种多样性越高,生境越单一的群落中中性理论起到主导作用,而在生境复杂的且物种多样性水平越低的群落中,生境分化理论的作用越明显。