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基于蛾类多样性研究人工林斑块的边缘效应

段曼微, 李香, 周阳, 赵敏欣, 孙秀玲, 韩冰, 张刚, 权子豪, 李凯

生物多样性 2023, 31 (5): 23074-. DOI: 10.17520/biods.2023074

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斑块状造林是当前国内营建人工林的主要方式之一, 在林内不同斑块间形成了大量的边缘环境。为探究人工林斑块间边缘效应的生物多样性特点, 本文基于北京平原造林中的毛白杨(Populus tomentosa)林-国槐(Styphnolobium japonicum)林、国槐林-栾树(Koelreuteria paniculata)林、栾树林-桧柏(Juniperus chinensis)林、旱柳(Salix matsudana)林-杜仲(Eucommia ulmoides)林4种树种组合, 选择与植物具有营养关系的蛾类为研究对象, 采用非度量多维尺度(NMDS)排序、Anosim分析、物种多样性指数等对蛾类数量、物种组成与多样性进行分析; 并基于林下植被特征因子调查, 使用Pearson相关性分析探讨了植被特征因子与蛾类群落特征的关系。结果表明: 本研究共采集到蛾类4,428只, 分属于24科144种。(1)斑块边缘的蛾类物种组成与斑块内存在差异, 边缘独有种比例占所在样地组合物种数的13.59%-18.32%。(2)边缘物种多样性指数多为相邻斑块中间值或略高于斑块内; 旱柳林-杜仲林边缘的Simpson指数显著高于杜仲林斑块, Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数显著高于旱柳林斑块, Pielou均匀度指数显著低于杜仲林斑块。(3)蛾类Simpson指数与植被的平均高度和平均盖度呈显著负相关关系; 而蛾类物种数与植被的平均高度和平均盖度呈显著正相关关系。(4) 4种边缘类型的边缘效应均呈正效应(I_H′ >1), 其中旱柳林-杜仲林边缘的边缘效应强度最低(I_C = 0.915185808)。斑块状人工林的边缘中存在对生境变化产生响应的蛾类类群, 这是斑块状人工林生物多样性提高的基础。不同树种组合斑块的边缘效应所呈现的生物多样性特点不同, 可能存在优势物种暴发的风险。本研究可为后续造林及林分管理提供指导意见。

	平均树高 Average tree height (m)	平均胸径 Average diameter at breast height (cm)	株行距 Distance between trees (m)	林下植被高度 Height of understory vegetation (m)	林下植被盖度 Coverage of understory vegetation (%)
毛白杨林 Populus tomentosa forest (mby)	13.53 ± 1.05	20.00 ± 1.63	4 × 4	0.18 ± 0.11	3.00 ± 1.41^b
毛白杨林-国槐林1边缘 Edge of Populus tomentosa forest & Styphnolobium japonicum forest 1 (E_yh)	-	-	-	0.28 ± 0.10	53.89 ± 20.65^a
国槐林1 Styphnolobium japonicum forest 1 (gh1)	9.17 ± 0.62	32.67 ± 2.05	4 × 4	0.31 ± 0.24	48.00 ± 21.02^ab
栾树林 Koelreuteria paniculata forest (ls)	6.83 ± 0.85	17.67 ± 2.05	3.5 × 3.5	0.18 ± 0.19	20.67 ± 24.99^b
栾树林-国槐林2边缘 Edge of Koelreuteria paniculata forest & Styphnolobium japonicum forest 2 (E_lh)	-	-	-	0.28 ± 0.35	50.33 ± 27.19^a
国槐林2 Styphnolobium japonicum forest 2 (gh2)	8.67 ± 0.47	21.33 ± 2.62	4 × 4.5	0.16 ± 0.09	59.22 ± 32.26^a
桧柏林-国槐林2边缘 Edge of Juniperus chinensis forest & Styphnolobium japonicum forest 2 (E_bh)	-	-	-	0.35 ± 0.20	48.78 ± 29.18^a
桧柏林 Juniperus chinensis forest (gb)	3.17 ± 0.24	13.00 ± 2.16	3 × 3	0.28 ± 0.13	64.44 ± 27.33^a
旱柳林 Salix matsudana forest (hl)	12.00 ± 0.82	22.67 ± 2.05	4 × 4	0.35 ± 0.15	61.11 ± 12.86^a
旱柳林-杜仲林边缘 Edge of Salix matsudana forest & Eucommia ulmoides forest (E_hd)	-	-	-	0.19 ± 0.07	51.78 ± 24.89^a
杜仲林 Eucommia ulmoides forest (dz)	8.33 ± 0.47	25.00 ± 4.08	3.5 × 3.5	0.18 ± 0.06	24.22 ± 21.26^b

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表1 人工林斑块蛾类调查样地概况(平均值 ± SD)

正文中引用本图/表的段落

选取该地区常见的4类树种组合进行试验研究: 毛白杨林-国槐林、国槐林-栾树林、旱柳林-杜仲林、国槐林-桧柏林, 各树种斑块宽度均大于70 m,边缘长度在100 m以上。样地概况见表1。

缩写含义见表1。

4种边缘类型中, 旱柳林-杜仲林边缘的Margalef丰富度指数、Simpson指数最高, 但Pielou均匀度指数和Shannon-Wiener多样性指数最低, 表明旱柳林-杜仲林边缘的蛾类群落物种丰富度较大但优势类群较为集中, 从而该群落呈现出了多样性降低的特点。旱柳林-杜仲林边缘与其余边缘相比存在优势物种较多的现象, 本研究发现该物种为委夜蛾(Athetis furvula) (附录1)。

不同斑块及边缘的温度不存在显著差异, 且边缘温度的平均值均位于斑块之间或略高于斑块内(图8a), 即边缘为蛾类提供了过渡温度(Pinksen et al, 2021)。边缘植被的平均高度均高于斑块内或位于中间, 但不同斑块内差异不显著; 在4种边缘类型中, 旱柳林-杜仲林边缘的植被平均高度(0.19 ± 0.07)最低, 但与其他边缘差异不显著。边缘的植被盖度大多位于斑块之间, 在不同斑块中差异显著; 在4种边缘类型中, 桧柏林-国槐林2边缘平均盖度最低(48.78 ± 29.18), 但与其他3类边缘均差异不显著(表1)。

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