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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
生物多样性
2023, 31 (3):
22443-.
DOI: 10.17520/biods.2022443
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。 ![]() View image in article
图3
非生物因子(a)、生物因子(b)以及功能性状(c)对灌木存活的相对影响。Soil pH: 土壤pH值; Soil N: 土壤氮含量; Soil C: 土壤碳含量; Soil C/N: 土壤碳氮比; topo.PC1-4: 地形因素第一至第四主成分; logTR: 乔木多样性(以2为底的对数); logSR: 灌木多样性(以2为底的对数); logTR:logSR: logTR和logSR的交互效应; Canopy cover: 林冠盖度; trait.PC1-4: 功能性状第一至第四主成分。• P < 0.1; * P < 0.05; *** P < 0.001; 空心圆代表效应不显著(P > 0.1)。
正文中引用本图/表的段落
土壤养分中, 土壤碳氮比对灌木存活具有一定促进作用(0.05 < P < 0.1)。地形因素中只有第一主成分对灌木的存活具有显著的促进作用(P < 0.05), 表明样地中坡度较小、平面曲率低但剖面曲率高的山谷或山鞍部位更有利于灌木存活(图3a)。
不同乔木多样性和灌木多样性以及林冠盖度对灌木存活的影响比较有限(0.05 < P < 0.1, 图3b)。其中, 乔木多样性或灌木多样性对灌木的存活有抑制作用, 两者的交互效应以及林冠盖度对灌木的存活有促进作用。
灌木功能性状中, 第一主成分、第三主成分显著抑制灌木的存活(P < 0.05, 图3c), 第四主成分对灌木存活具有一定促进作用(0.05 < P < 0.1)。灌木通过不同的功能性状权衡实现了不同的生长生存策略(图4)。其中, 功能性状的第一主成分轴(PC1)解释了灌木功能性状43.12%的变异, 沿PC1轴正方向得分越高, 灌木倾向于拥有更大的叶片氮含量、更大的比叶面积、更小的叶干物质含量、更小的株高、更小的冠幅面积以及更小的木质密度, 灌木越不容易存活; 第二主成分轴(PC2)解释了灌木功能性状25.57%的变异, 该成分轴上, 叶片气孔密度、叶面积、叶绿素含量、叶片厚度载荷较高, 但对灌木存活的影响不显著; 第三主成分轴(PC3)解释了灌木13.47%的变异, 沿PC3轴正方向得分越高, 灌木气孔大小越大, 灌木越不容易存活; 第四主成分轴(PC4)解释了灌木8.64%的变异, 沿PC4轴正方向得分越高, 灌木叶片碳含量越低, 灌木存活可能性越高。
本文的其它图/表
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