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亚热带森林中环境和物种多样性对灌木存活的影响
薛玉洁, 程安鹏, 李珊, 刘晓娟, 李景文
生物多样性    2023, 31 (3): 22443-.   DOI: 10.17520/biods.2022443
摘要   (1134 HTML416 PDF(pc) (1862KB)(1455)  

灌木是森林生态系统的重要组成部分, 在维持物种多样性、促进养分循环、保护幼苗更新以及促进营养级相互作用等方面具有重要作用, 其存活情况对森林群落组成和生态系统功能具有重要意义。但亚热带森林中灌木的存活情况及其影响因素仍有待探究。本研究依托于中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验研究平台(BEF-China), 利用105个不同乔木与灌木多样性相嵌套样方中2012年和2019年的灌木个体存活数据, 以及样方水平的土壤养分数据、地形数据、物种多样性数据和物种水平的功能性状数据, 通过构建一系列广义线型混合模型(GLMM)探讨了非生物因素、生物因素以及灌木功能性状对灌木存活的影响。结果表明: 不同灌木物种的存活率具有显著差异。坡度较小的山谷、山鞍部位以及土壤碳氮比较高的环境更有利于灌木存活; 乔木和灌木多样性对灌木存活影响有限, 但乔木多样性的增加可通过形成更郁闭的林冠提高灌木存活; 灌木功能性状显著影响灌木存活, 且倾向于保守型生活策略(即较小的比叶面积、叶片氮含量、气孔大小, 较高的叶干物质含量、木质密度)的灌木物种具有更易于存活。通过模型比较发现, 包含所有因素的全模型对灌木存活的解释度最高, 不同影响因素的贡献率由大到小依次为非生物因素、灌木功能性状以及生物因素。本研究表明灌木存活受到多方面因素的共同影响, 尽管土壤和地形等非生物因素的变化影响了灌木的存活, 但不同灌木由于功能性状间的差异同样形成了不同的存活表现, 而物种多样性的直接影响可能需要更长时间的监测才能更加显著。



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图1 BEF-China样地A中灌木种植设计示意图。(a)样地中灌木种植样方分布, 共计35个4亩大样方; (b)每个4亩大样方内分别设置灌木多样性为2、4、8的1亩样方; (c) 1亩样方中灌木和乔木种植位置示意图; (d)不同灌木多样性样方的林下景观。
正文中引用本图/表的段落
BEF-China的主实验样地A建于2009年, 设置有不同乔木多样性和灌木多样性相嵌套的实验样方(图1a)。乔木多样性包括1、2、4、8、16、24共6种多样性水平的32个面积为4亩(51.64 m × 51.64 m)的大样方以及3个无乔木种植的4亩大样方。在每个大样方内, 分别设置有灌木多样性为0、2、4、8的1亩样方(666.7 m2, 25.82 m × 25.82 m, 图1b), 共计105个种植有灌木的1亩样方。不同灌木多样性样方中, 灌木的物种组成从包含在自然演替中处于不同演替阶段的10个灌木物种库(附录1)中随机组合产生。每个1亩样方内以“品”字形交互排列均匀种植400棵乔木幼苗和400棵灌木幼苗(图1c), 以灌木幼苗为中心, 相邻灌木距离为1.29 m, 相邻乔木距离为1.14 m (Bruelheide et al, 2014)。全部乔木和灌木幼苗(各42,000棵)于2011年种植完成, 并于2012年、2013年春季完成补种工作(Yang et al, 2013, 2017)。目前, 样地中乔木群落已经基本郁闭, 群落内垂直结构明显(Bongers et al, 2021)。
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