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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。


模型
Models
AIC ΔAIC 边际决定系数
Marginal R2
条件决定系数
Conditional R2
非生物模型
Abiotic model
44,022.1 19.9 0.028 0.424
生物模型
Biotic model
44,051.1 48.9 0.005 0.426
功能性状模型
Trait model
44,041.2 39 0.261 0.409
全模型
Full model
44,002.2 0 0.306 0.408
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表1 不同灌木存活模型的AIC值以及R2
正文中引用本图/表的段落
本研究分别于2012年(林龄1年)和2019年(林龄8年)开展灌木存活调查。2019年的存活调查以2012年调查存活的40,863个个体为对象展开追踪调查, 记录每个个体的物种信息及其存活状态(0表示死亡, 1表示存活)。死亡个体的物种信息以2012年的调查记录为准。
包含不同影响因素的模型间具有显著差异(P < 0.05, 表1), 其中包含所有因素的全模型AIC值最低, 对灌木存活的解释度最高。全模型共解释了灌木存活差异的30.6%, 其中, 生物因素的相对贡献率最低, 仅6.66%; 其次为灌木功能性状, 相对贡献率为37.99%; 非生物因素的相对贡献率最高, 为55.36% (图5)。全模型中, 功能性状第一主成分、第三主成分以及地形因素第一主成分对灌木存活有显著抑制作用; 土壤碳氮比、林冠盖度对灌木存活具有显著促进作用, 功能性状第四主成分对灌木存活具有一定促进作用(0.05 < P < 0.1)。
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