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桂林位于广西壮族自治区的东北部,是广西岩溶石山主要分布区域之一,是典型的岩溶地貌。具有景观异质性高、水文地质结构明显、岩石裸露率高、碳酸盐溶蚀性强和土壤贫瘠等特点。落叶阔叶林是亚热带岩溶石山的主要群落类型之一,在岩溶森林生态系统的恢复和保护中具有一定替代的作用和地位,对防止岩溶石山石质荒漠化、调节表层岩溶带的蓄水功能、调节森林碳库等多项生态功能发挥重要作用。为了探究桂林岩溶石山落叶阔叶林群落结构以及谱系结构特点,我们在阳朔县禄迪村和灵川县辇田尾村分别设置24个和25个样方,在实地的群落学调查和环境因子观测结果的基础上,探讨了岩溶石山落叶阔叶林不同群落类型的群落结构、种类组成、谱系结构以及群落物种分布和谱系结构分布与环境因子的变化规律,以期为岩溶森林物种共存以及植被保护研究提供科学依据。本文主要的研究结果如下:
(1)运用TWINSPAN分析结合DCA排序,将调查到的49个桂林岩溶石山落叶阔叶林样方划分为3个群丛组类型,与野外观察到的外貌特征分类结果相一致,分别为群丛组A:南酸枣-喜树+巴豆群丛组(ASS.Choerospondias axillaris-Camptotheca acuminata+Croton tiglium);群丛组B:光皮梾木-喜树群丛组(ASS.Swidawilsoniana-Camptotheca acuminata);群丛组C:麻栎-檵木群丛组(ASS.Quercus acutissima-Loropetalum chinense)。
(2)在垂直结构上,在乔木层中,3个群丛组均是落叶物种占优势;在灌木层中,群丛组A和群丛组B以落叶物种占优势,群丛组C则以常绿物种占优势。在径级结构上,1—5cm和5—10cm径级内,群丛组A和群丛组B均是落叶物种占优势,群丛组C除了物种丰富度以外,均是常绿物种占据优势地位;在≥10cm径级中,除了群丛组B的物种丰富度外,3个群丛组中的各项指标均为落叶物种占主导地位。
(3)Monte Carlo置换检验和冗余分析的结果表明,岩石裸露率、土壤含水量、海拔、坡向、土壤pH、有机质、全氮、速效氮、速效钾、林冠开阔度和人为干扰是影响研究区不同类型群落分布的主导因子,同时变差分解的结果也表明空间因子与土壤因子的耦合作用是影响岩溶石山群落分布的主要因素。
(4)群落谱系结构分析表明,群丛组A和群丛组B的谱系结构指数NRI和NTI均呈现出聚集的状态,环境过滤在群落组配的过程中起决定性的作用。群丛组C的NRI指数和NTI指数则呈现出两种不同的谱系分布格局,NRI表现为谱系聚集的格局,而NTI表现为谱系发散的格局,说明在群丛组C中,环境过滤和种间竞争的共同作用影响着群落组配的过程。推测生态位机制是解释岩溶石山落叶阔叶林群落组配机制的最佳理论。
(5)由Pearson相关性分析的结果可知,NRI指数随着岩石裸露率、pH、土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾和海拔的增大,植物群落的谱系结构的聚集程度也在逐渐增大。群落谱系结构指数NTI随着岩石裸露率、海拔以及pH、土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾等土壤养分含量的升高,群落谱系聚集程度逐渐增大。随着土壤含水量、坡向和人为干扰等环境因子的增加,群落谱系结构的发散程度逐渐增大。综合来说,岩石裸露率、土壤pH、土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾、海拔是影响桂林岩溶石山群落谱系结构的主要环境因子。
总之,基于本研究,我们较系统地分析了岩溶石山落叶阔叶林的群落结构和谱系结构特征,并就环境因子对该区域群落分布和谱系结构的影响展开了较深入的分析,研究结果将为人们更深层次的理解岩溶石山生物多样性维持机制、生物多样性格局的成因等提供新的认识,促进区域生物多样性的保护。
(1)运用TWINSPAN分析结合DCA排序,将调查到的49个桂林岩溶石山落叶阔叶林样方划分为3个群丛组类型,与野外观察到的外貌特征分类结果相一致,分别为群丛组A:南酸枣-喜树+巴豆群丛组(ASS.Choerospondias axillaris-Camptotheca acuminata+Croton tiglium);群丛组B:光皮梾木-喜树群丛组(ASS.Swidawilsoniana-Camptotheca acuminata);群丛组C:麻栎-檵木群丛组(ASS.Quercus acutissima-Loropetalum chinense)。
(2)在垂直结构上,在乔木层中,3个群丛组均是落叶物种占优势;在灌木层中,群丛组A和群丛组B以落叶物种占优势,群丛组C则以常绿物种占优势。在径级结构上,1—5cm和5—10cm径级内,群丛组A和群丛组B均是落叶物种占优势,群丛组C除了物种丰富度以外,均是常绿物种占据优势地位;在≥10cm径级中,除了群丛组B的物种丰富度外,3个群丛组中的各项指标均为落叶物种占主导地位。
(3)Monte Carlo置换检验和冗余分析的结果表明,岩石裸露率、土壤含水量、海拔、坡向、土壤pH、有机质、全氮、速效氮、速效钾、林冠开阔度和人为干扰是影响研究区不同类型群落分布的主导因子,同时变差分解的结果也表明空间因子与土壤因子的耦合作用是影响岩溶石山群落分布的主要因素。
(4)群落谱系结构分析表明,群丛组A和群丛组B的谱系结构指数NRI和NTI均呈现出聚集的状态,环境过滤在群落组配的过程中起决定性的作用。群丛组C的NRI指数和NTI指数则呈现出两种不同的谱系分布格局,NRI表现为谱系聚集的格局,而NTI表现为谱系发散的格局,说明在群丛组C中,环境过滤和种间竞争的共同作用影响着群落组配的过程。推测生态位机制是解释岩溶石山落叶阔叶林群落组配机制的最佳理论。
(5)由Pearson相关性分析的结果可知,NRI指数随着岩石裸露率、pH、土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾和海拔的增大,植物群落的谱系结构的聚集程度也在逐渐增大。群落谱系结构指数NTI随着岩石裸露率、海拔以及pH、土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾等土壤养分含量的升高,群落谱系聚集程度逐渐增大。随着土壤含水量、坡向和人为干扰等环境因子的增加,群落谱系结构的发散程度逐渐增大。综合来说,岩石裸露率、土壤pH、土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾、海拔是影响桂林岩溶石山群落谱系结构的主要环境因子。
总之,基于本研究,我们较系统地分析了岩溶石山落叶阔叶林的群落结构和谱系结构特征,并就环境因子对该区域群落分布和谱系结构的影响展开了较深入的分析,研究结果将为人们更深层次的理解岩溶石山生物多样性维持机制、生物多样性格局的成因等提供新的认识,促进区域生物多样性的保护。