论文部分内容阅读
物种多样性沿环境梯度的变化是生物多样性研究的一个重要议题，研究物种多样性的垂直格局以及控制这些格局的生态因子，是保护生物学的基础。本文以广东省陆地面积最大的自然保护区——南岭国家级自然保护区为研究地点，以广东第一峰石坑崆森林群落为研究对象，采用梯度格局法，从海拔300m到海拔1900m，海拔每升高100m设置一条水平样带，共计调查了20400m2。运用方差分析、相关分析、回归分析、指示种分析、双向指示种分析、主成分分析(PCA)、除趋势对应分析(DCA)、典范对应分析(CCA)、非度量的多维标定法(NMS)等方法研究森林群落结构特征、生活型谱、物种丰富度、生态位、α多样性及β多样性的垂直变化模式，进行广东第一峰石坑崆森林群落物种多样性及其与环境梯度的量化分析，揭示广东中亚热带山地森林群落物种多样性的垂直格局并探讨其成因。本项研究的结果可为保护垂直带上森林物种多样性及生态系统的整体性提供科学依据。
主要的结果如下：(1)双子叶植物与海拔线性负相关(r=-0.854，P＜0.001)，立木胸高断面积沿海拔梯度差异显著(P＜0.05)。海拔900m到海拔1500m的森林群落乔木层各高度级的立木较丰富。沿海拔梯度，草本亚层物种数线性下降(r=-0.642，P=0.005)。海拔、坡度、坡位、枯枝落叶层厚度等环境梯度指示种较多，有机质含量在其梯度上指示种较少；(2)沿海拔梯度，海拔与乔木、灌木、藤本植物，海拔与常绿植物，以及海拔与高位芽植物和地面芽植物的物种数线性负相关均比较显著(P＜0.005)。从海拔300m到海拔1700m，各样带的生活型谱大致呈“L”形分布。除趋势对应分析(DCA)显示地上芽植物和藤本高位芽植物沿海拔梯度分布的差异较大；(3)物种丰富度随海拔的增加而下降。各样带科、属和种三个水平的丰富度均与海拔存在线性负相关关系(P＜0.001)，属与种在物种丰富度上具有较好的相互替代性。主成分分析(PCA)结果支持关于海拔是影响广东第一峰石坑崆森林群落物种丰富度垂直格局的决定性因素的预测。群落和草本亚层的物种多度与海拔线性正相关显著(P＜0.05)；(4)优势种群生态位的典范对应分析(CCA)指出，各样带的环境因子与排序轴都有不同程度的相关性。从整个海拔梯度来看，个体多度较大的种群，其总体生态位宽度也较大，反之亦然。但在各资源位上的生态位宽度表现不一。单因素方差分析和FishersLSD多重比较的结果表明，各样带优势种群的平均生态位宽度存在显著差异(P＜0.001)。生态位宽度较大的种群之间的生态位重叠较低，而生态位宽度较大的种群与生态位宽度较小的种群之间的生态位重叠则较高。枯枝落叶层厚度对群落总体生态位宽度影响较大；(5)TWINSPAN聚类结果基本反映出广东第一峰石坑崆森林群落沿海拔梯度的分布。非度量的多维标定法(NMS)进一步验证了海拔是影响广东第一峰石坑崆森林群落的主要环境因子。群落、乔木层和草本亚层的α多样性指数随海拔的增加多呈逐渐减少的趋势(P＜0.05)。单因素方差分析和FishersLSD多重比较的结果表明，群落和草本亚层的6个α多样性指数均与乔木层、高灌亚层和低灌亚层存在显著差异。相关分析及逐步回归分析都揭示，海拔是影响草本亚层α多样性指数的决定性因素；(6)相邻样带和基准样带各层的β多样性指数与物种周转速率βC、βCD、βB和βM沿海拔梯度的变化趋势都揭示，各层的二元属性数据的测度结果与海拔显著相关(P＜0.05)，测度结果与海拔梯度的变化比较一致。而各层的数量属性数据测度结果沿海拔梯度的规律不明显。单因素方差分析及TukeysHSD多重比较结果存在较大差异。各层的共有种都与βCD存在显著负相关性(P＜0.05)，但各层的物种周转速率Sβ和物种周转速率t多表现出与海拔无关的趋势(P＞0.05)。
综合上述的研究结果，可得出下述结论：广东第一峰石坑崆森林群落物种组成丰富，群落结构稳定，具有较为完好的植被垂直梯度。物种多样性与海拔总体上存在负相关的格局变化模式。群落结构沿海拔梯度差异明显，生活型类群物种数与海拔多为线性负相关，物种丰富度整体表现为随着海拔的增加而下降的趋势，各样带优势种群平均生态位宽度差异显著，群落各层次的α多样性沿海拔梯度的变化不一致，群落各层次的β多样性差异也较大。草本植物比木本植物具有更为明确的垂直分布格局，海拔是影响广东第一峰石坑崆森林群落不同植物结构类群物种多样性的决定性因素。本项研究的结果表明山体垂直带上物种多样性、群落结构多样性与环境因子之间的变化相适应，因此，应从森林生态系统及景观水平上对垂直带上的物种和群落进行整体的保护，避免破坏森林生态系统整体性的开发利用，如小水电工程、过度的旅游活动等，以保证垂直带上物种水平和群落水平的多样性和整体性。