喀斯特森林草本植物谱系多样性的驱动因素

目的：探讨森林草本植物多样性格局及驱动因子,可加深对森林生物多样性的认识。方法：针对贵州普定县42个喀斯特森林样地内草本被子植物和蕨类植物,探讨生境条件、空间和人类活动对两类草本植物谱系多样性格局的影响。结果：（1）草本被子植物谱系α多样性随人类活动增强而减小,蕨类植物谱系α多样性随坡位上升而减小;（2）两类草本植物谱系β多样性均随空间距离增大而增大,草本被子植物谱系β多样性还随人类活动增强而变化。结论：草本被子植物和蕨类植物谱系多样性的驱动因素有差异,前者受人类活动威胁,后者受生态位和空间过程控制。     

珍稀濒危植物长苞铁杉群落的植物生活型及叶特征分析

根据Raunkiaer的分类系统,对福建省天宝岩国家级自然保护区长苞铁杉(Tsuga longibracteata Cheng)群落的维管植物生活型及叶特征进行了分析,结果表明该群落以高位芽植物占优势,且以小、矮高位芽植物占优势,并有较大比例的藤本高位芽植物.叶级以中型叶植物所占比率最大,为51.5%,小型叶、大型叶、微型叶和细型叶分别占37.7%、5.4%、3.1%和2.3%;叶型以单叶为主,占92.9%;叶质以厚革质叶和革质叶所占比率最大,为66.4%,纸质叶占32.1%,薄叶占1.4%;全缘叶占43.6%.此外,对群落中植物生活型、叶型与层次结构、外貌的关系进行了分析.群落内阴性植物所占比例较大,为总种数的49.3%,并伴有一定数量的阳性植物.     

甘肃木本植物区系生活型和果实类型构成式样与水热因子的相关分析

通过甘肃木本植物生活型和果实类型构成式样对水热因子的相关分析指出:(1)乔木类、大灌木、藤木和寄生植物与各水热因子呈正相关, 小灌木与各水热因子均呈负相关, 灌木则与平均降水和平均温度呈负相关;(2)常绿类型与水热因子呈正相关, 落叶类与水热因子呈负相关;(3)走廊小区的常绿类型比例较水热条件较好的中部小区高, 原因在于其植物区系特殊的起源背景;(4)湿润度与干果类呈显著负相关, 与肉果类呈显著正相关, 干果类和肉果类的成因可能与植物生长环境中水分状况密切相关;(5)球果类与热量因子呈负相关, 与水分因子呈正相关, 与湿润度呈显着正相关;翅果、坚果、核果、果、颖果与各水热因子均呈正相关关系;蒴果与各水热因子呈负相关关系, 干冷生境可能是其形态发生的重要驱动因素;胞果类与年均降水量呈显着负相关, 表明干旱的生境有利于胞果类的发育;(6)物种多样性、生活型和果实类型丰富度以及树体的高度在水热梯度上表现出相关变化趋势。研究进一步指出, 不同果实类型生长发育对水热条件均有特定要求, 弄清果实演化序列将有助于分析特定植物群落果实类型的构成式样和揭示环境变化对植物生长发育的影响, 未来应加强果实系统发育对生态因子梯度变化响应机制的研究。     

功能多样性和谱系多样性对热带云雾林群落构建的影响

近年来, 功能多样性和谱系多样性为探究群落构建机制提供了新方法。为了更准确地了解海南岛高海拔热带云雾林群落构建机制, 该研究以海南岛霸王岭热带云雾林为对象, 测定7个环境因子和13个植物功能性状。利用主成分分析(PCA)筛选环境因子, 以霸王岭、尖峰岭和黎母山热带云雾林分布物种建立区域物种库, 结合模型, 分析Rao二次熵(RaoQ)和平均成对谱系距离(MPD)变化对植物群落构建的影响。结果表明: 林冠开阔度、土壤全磷含量和坡度是影响植物群落构建的关键环境因子。多数功能性状的系统发育信号很低且不显著, 说明热带云雾林群落的系统发育关系与功能性状随历史进程变化不一致。RaoQ和MPD的实际观测值都显著低于期望值, 且其标准效应值与土壤磷含量显著相关, 说明生境过滤是驱动热带云雾林群落构建的关键因子, 土壤磷含量是群落构建的关键环境筛。     

古田山10种主要森林群落类型的α和β多样性格局及影响因素

古田山国家级自然保护区地处中亚热带, 地形复杂, 森林群落类型丰富。我们在保护区内10种主要森林群落类型中网格化布置并调查了79个20 m × 20 m样地, 分析了不同群落类型内及相互间的α (Shannon-Wiener指数)、β (Horn-Morisita相异性指数)多样性分布格局及其影响因素。结果表明: (1) α多样性主要受到群落类型、海拔和坡向的影响。α多样性在不同群落类型间差异显著, 并且随海拔升高、坡向从南到北, α多样性增大。(2) β多样性主要受到群落类型和海拔的影响, 受空间距离的影响不显著。不同群落类型间的β多样性显著大于同一群落类型内部, 并且随海拔升高β多样性增大。总体而言, 群落类型和海拔是古田山森林群落α和β多样性的主要影响因子, 表明生境过滤等机制对该区域的森林物种多样性格局起着主要作用。     

摩天岭北坡森林木本植物叶性状在物种和群落水平沿海拔梯度的变化

该研究采用样线和样地相结合的方法,对甘肃省白水江国家级自然保护区摩天岭北坡大垭子梁森林不同海拔(1 600~2 100m)的植物群落进行野外调查、采样分析,并运用线性回归分析、Pearson相关性分析及曲线拟合分析方法,研究木本植物的比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶碳氮磷含量(LCC、LNC、LPC)及其计量比(C/N、C/P、N/P)等叶性状变化特征,以及在物种和群落水平随海拔梯度的变化趋势和相关性。结果表明:(1)摩天岭北坡大垭子梁山地森林为落叶阔叶林带,共有木本植物13科23种,其中乔木6种,灌木17种,且整体上灌木种类较为丰富。此外,有些物种在不同海拔间都有分布,如华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)、胡枝子(Lespedeza bicolor)等,反映出不同植物对于异质环境的适应。(2)8个叶功能性状中变异系数最小的是LCC(4.6%),属于弱变异,最大的是SLA(42.1%),其他叶性状都属于中等变异,表明在其他叶性状的协同作用下,使得木本植物的碳获取保持在一定的水平以确保群落的稳定性。(3)叶片功能性状间的关联性普遍存在,是植物适应环境的一种对策.该研究表明SLA-LNC以及LNC-LPC在物种和群落水平上的相关性及其相关程度均一致,而其他叶性状间相关关系则有所不同,这为以后进行大尺度研究时对叶性状的选择提供了一定的依据。(4)叶性状随海拔的变化趋势,除C/N和N/P在物种和群落水平上变化趋势不一致外,其他各个性状随海拔的总体变化趋势基本一致,但显著程度只有LNC一致外其他均不同,反映了木本植物的不同叶片功能性状对海拔造成的不同环境的适应。     

广西天然林中藤本植物区系组成及系统发育多样性

藤本植物是热带和亚热带森林的重要组分,在过去几十年中藤本植物多样性在热带森林增加,有可能导致森林的多样性减少,碳储量等生态系统服务功能降低,引起广泛关注。以《广西植被志要》中共355个样地数据(喀斯特森林、海拔1000 m以下的非喀斯特森林和海拔1000 m以上的非喀斯特森林)为基础,结合气候数据,分析天然林中藤本植物区系组成、不同生境藤本植物物种多样性与系统发育多样性关系、藤本植物物种多样性与年平均温度关系,以及系统发育结构特点。结果表明:(1)广西天然林藤本植物中,热带分布的含藤属占比最大(75.4%),温带分布含藤属占比较低(12.3%),世界广布含藤属和亚洲分布含藤属占比最小,海拔1000 m以下的喀斯特和非喀斯特森林都有一些专有的含藤科属;(2) 3个生境藤本的Gleason物种多样性和系统发育多样性与年均温都不相关,它们的物种多样性差异不显著,但是系统发育多样性有显著差异,海拔1000 m以下的非喀斯特森林中系统发育多样性最高,喀斯特森林系统发育多样性最低;(3)非喀斯特森林藤本植物系统发育结构趋向于离散,暗指竞争排斥作用是藤本植物组合在该生境群落主要构建机制,喀斯特森林藤本植物系统发育结构趋向于聚集,暗指藤本植物组合由生境过滤作用为主形成。这些研究发现对于热带亚热带森林藤本植物的多样性组成及其共存机制提供了新认识。     

The effects of leaf size,leaf habit,and leaf form on leaf/stem relationships in plant twigs of temperate woody species

Question: Do thick‐twigged/large‐leaf species have an advantage in leaf display over their counterparts, and what are the effects of leaf habit and leaf form on the leaf‐stem relationship in plant twigs of temperature broadleaf woody species? Location: Gongga Mountain, southwest China. Methods: (1) We investigated stem cross‐sectional area and stem mass, leaf area and leaf/lamina mass of plant twigs (terminal branches of current‐year shoots) of 89 species belonging to 55 genera in 31 families. (2) Data were analyzed to determine leaf‐stem scaling relationships using both the Model type II regression method and the phylogenetically independent comparative (PIC) method. Results: (1) Significant, positive allometric relationships were found between twig cross‐sectional area and total leaf area supported by the twig, and between the cross‐sectional area and individual leaf area, suggesting that species with large leaves and thick twigs could support a disproportionately greater leaf area for a given twig cross‐sectional area. (2) However, the scaling relationships between twig stem mass and total leaf area and between stem mass and total lamina mass were approximately isometric, which indicates that the efficiency of deploying leaf area and lamina mass was independent of leaf size and twig size. The results of PIC were consistent with these correlations. (3) The evergreen species were usually smaller in total leaf area for a given twig stem investment in terms of both cross‐sectional area and stem mass, compared to deciduous species. Leaf mass per area (LMA) was negatively associated with the stem efficiency in deploying leaf area. (4) Compound leaf species could usually support a larger leaf area for a given twig stem mass and were usually larger in both leaf size and twig size than simple leaf species. Conclusions: Generally, thick‐twigged/large‐leaf species do not have an advantage over their counterparts in deploying photosynthetic compartments for a given twig stem investment. Leaf habit and leaf form types can modify leaf‐stem scaling relationships, possibly because of contrasting leaf properties. The leaf size‐twig size spectrum is related to the LMA‐leaf life span dimension of plant life history strategies.     

不同坡向川西亚高山林木竞争与叶片表型可塑性的关系研究

表型可塑性是植物生长响应外界环境变化的重要表现形式,体现了植物个体在环境胁迫下的适合度。但是关于植物表型可塑性的驱动机制仍然存在很多争议。为了探讨植物表型可塑性的影响因素,以四川省阿坝藏族羌族自治州位于同一海拔梯度但坡向相反的天然次生林为研究对象,分析了不同坡向竞争强度与10种树木叶片功能性状表型可塑性的关系的差异。研究发现：(1)研究样地中阴坡水分和养分资源优于阳坡;(2)阴坡上林木平均种内和种间竞争强度高于阳坡,阴坡上林木种内竞争强度随着树木个体大小的增加而显著性减少,阳坡上林木种内竞争强度却随着个体大小的增加而增加;(3)阴坡上叶片表型可塑性高于阳坡,表型可塑性随着个体大小的增加而增加,在阳坡上却随着个体大小增加而降低。这些结果表明阴坡上水分等资源环境条件优于阳坡,林木生长受到环境资源限制较少。在林木生长过程中,较高的竞争强度引起的资源重叠加剧,尤其是种内竞争强度的变化,从而导致了阴坡上较高的叶片表型可塑性。因为较高的竞争强度,随着林木个体大小的增加,树木需要更高的可塑性赢得竞争优势来获取更多的资源支持生长。但是在阳坡上,资源相对缺乏,环境资源对树木生长的限制降低了叶片表型的可塑...     

Commonness,rarity, and oligarchies of woody plants in the tropical dry forests of Mexico

We assessed woody plant communities in two widely separated forests in the tropical dry forest (TDF) biome of Mexico for evidence of similar patterns of species commonness and rarity. We used belt transects laid out along contour lines (i.e., constant elevation) and stratified across elevation gradients at sites in Jalisco and Oaxaca to sample woody plant species diversity, abundance, relative frequency and basal area. We assembled a combined species list and compared species found in both sites (shared) to species found in only one site, assessing whether the most and least common species at a site tended to be shared or unshared. Of the 8242 individuals sampled, 370 species or morpho‐species were identified, with 222 species recorded at the Jalisco site and 270 at the Oaxaca site—122 (33%) species were shared across sites. Abundance, frequency and basal area of shared species were greater on average than for unshared species, and were positively correlated across sites. A subset of 68 shared species (18%) accounted for over half of all individuals encountered at the two sites. Species in the most common quartile were more likely to be shared than expected by chance, while species in the least common quartile were less likely. A genus‐level analysis found similar patterns. Our findings suggest that the TDF of Pacific coast Mexico shows evidence of widespread dominance by a small subset of species. These findings have potentially important implications for predicting species composition, understanding the role of oligarchic species in ecological processes, and conserving rare species.     

广西马山岩溶次生林群落生物量和碳储量

岩溶植被在岩溶生态系统碳循环和全球碳平衡中具有重要的作用。通过对马山县岩溶次生林年龄序列(幼龄林、中龄林和老龄林)3个演替阶段9个样地(20 m×50 m)的系统取样调查,研究了停止人为干扰后岩溶次生林生物量和碳储量的变化。结果表明:沿幼林、中林和老林群落的顺向演替发展,群落生物量显著增加(P0.05),从幼林群落的48.17 t/hm2、到中林群落113.47 t/hm2,再到老林群落242.59 t/hm2。老林生态系统的碳储量较高,平均为236.69 t/hm2,中林和幼林较低且非常相近,分别为225.17 t/hm2和224.76 t/hm2,各次生林生态系统的碳储量差异不显著(P0.05)。土壤碳储量的大小顺序为幼林(198.44 t/hm2)中林(167.39 t/hm2)老林(113.43 t/hm2)。沿群落正向演替,各次生林生态系统中植物碳储量和土壤碳储量的比例发生明显的变化。幼林的土壤碳储量占生态系统碳储量的88.29%,植物碳储量只占11.71%;中林相应为74.34%和25.66%;而老林为47.92%和52.08%。可见,随着岩溶植被的正向演替,土壤碳转变为植物碳的趋势十分明显,这是岩溶森林不同于酸性土森林的一个显著特征。     

广西地区喀斯特与非喀斯特山地森林树木物种多样性及系统发育结构比较

以广西地区植被调查集资料总共365个群落样方(样方面积在300—1000 m2,50%左右为400 m2)为基础,将样方分为海拔≤1000 m喀斯特和非喀斯特森林以及海拔1000 m的非喀斯特森林三类生境,探讨这3种生境森林物种丰富度和群落系统发育结构差异及其与年均温的关系。结果表明,海拔≤1000 m非喀斯特森林含有4种以上的科比海拔1000 m非喀斯特森林多24科,比喀斯特森林多18科,其中樟科、壳斗科、山茶科、杜鹃花科等都是两种非喀斯特森林生境的重要组成科;大戟科为喀斯特森林含有种数最多的科,其中出现在非喀斯特森林的山茶科和杜鹃花科等没有在喀斯特森林出现。森林物种多样性及系统发育指数与年均温不相关或相关不强;海拔≤1000 m的喀斯特与非喀斯特森林的Gleason物种多样性指数没有显著差异,而海拔1000 m的非喀斯特森林的Gleason指数比另外两种生境显著高。海拔≤1000 m非喀斯特森林系统发育多样性PD指数比中山地带的非喀斯特生境的森林高。喀斯特森林和海拔1000 m非喀斯特的绝大部分样地以及海拔≤1000 m的非喀斯特大部分样地都表现出系统发育结构聚集,推测生境过滤在广西地区喀斯特和非喀斯特森林群落构建中发挥着主要作用。但是喀斯特和海拔1000 m的非喀斯特两种生境森林群落发生系统发育发散的比例都比海拔≤1000 m的非喀斯特森林低,揭示生境过滤在这两个生境更为明显。     

桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落叶降解和养分释放

凋落叶降解及养分释放研究对喀斯特生态脆弱区森林生态系统的恢复与重建具有重要指导意义。本文选取桂西北喀斯特区3种原生林与3种次生林进行比较,研究其凋落叶降解与降解过程中的营养元素释放规律以及降解速率的影响因子。结果表明,原生林凋落叶的降解速率略大于次生林。C、N、K元素在前180天释放速率较快,随后趋于稳定。次生林凋落叶总P含量在降解初始阶段呈净积累,随后净释放,而原生林的凋落叶在降解360天后仍呈现P素净积累。相关分析表明,凋落叶降解速率与凋落叶初始总N、木质素含量及木质素:N比值呈负相关,与C:N比呈正相关。综合比较发现,次生林圆叶乌桕(Sapium rotundifolium Hemsl)凋落叶的降解速率与养分释放速率较快,是喀斯特退化土地及植被恢复过程中潜在的优势种和建群种。     

The effects of water pollution on the phylogenetic community structure of aquatic plants in the East Tiaoxi River,China

1. Water pollution is one of the most serious aquatic environmental problems worldwide. In China, recent agricultural and industrial development has resulted in rapid changes in aquatic ecosystems. Here, we reveal the effects of water pollution on the phylogenetic community structure of aquatic macrophytes in the Tiaoxi River, China.
2. We placed a rectangular plot at 47 sites within the Tiaoxi River from the mouth of the river to 88.5 km upstream, in which we recorded species abundance and measured 22 physico-chemical variables. Bayesian phylogeny using the rbcL and matK gene sequences was employed to quantify phylogenetic α- and β-diversity, and test the phylogenetic signal in four growth forms: emergent, floating-leaved, free-floating, and submerged.
3. Within communities, water contamination and phytoplankton abundance decreased species richness and phylogenetic diversity, which resulted in phylogenetic clustering; species within communities were more closely related to each other than expected. Between communities, differences in geographical distance and phytoplankton abundance resulted in phylogenetic dissimilarity among plots. Aquatic macrophytes showed phylogenetic signals in which related species responded more similarly to disturbance.
4. Thus, the observed patterns could be explained by environmental filtering and suggested that water pollution by human activity has added more filters to the existing environmental filters that drive the species assembly of macrophyte communities.

     

黔中喀斯特山区植物功能性状的变异与关联

认识植物功能性状随演替进展的变化规律和不同性状之间的关系, 有助于从功能生态学的角度来理解群落演替。该文调查了位于贵州省中部的普定县喀斯特山区26个样方的物种组成, 这些样方分别处于灌丛、落叶阔叶林、落叶常绿混交林3个演替阶段; 测量了分布于该区域的82种木本植物的3个功能性状值(叶面积、比叶面积、最大高度); 根据物种在样方中的多度加权计算得到26个样方的性状平均值, 在此基础上分析了随演替进展植物功能性状在群落水平上的变异格局和不同性状之间的相关性; 采用性状梯度分析法分析了各阶段优势物种的功能性状在群落间(β组分)和群落内(α组分)的变异格局及相关性。结果表明: 1)沿灌丛→落叶阔叶林→落叶常绿混交林这一演替顺序, 群落平均叶面积和平均高度逐渐增加, 而群落平均比叶面积则逐渐变小; 2)就群落平均性状值而言, 叶面积与最大高度呈较强的正相关关系, 最大高度与比叶面积、叶面积与比叶面积均呈较强的负相关关系; 3)物种功能性状的α组分之间没有显著的相关关系, 而β组分之间相关性显著。这说明: 随演替的进展, 群落优势物种对环境的适应策略由高速生长转向提高资源利用效率, 而同一群落内共存的物种采取不同的性状组合来适应共同的群落环境。