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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
摘要   (497 HTML16 PDF(pc) (2184KB)(910)  

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(IH′ >1), 其中旱柳林-杜仲林边缘的边缘效应强度最低(IC = 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。



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图3 人工林斑块及边缘蛾类物种数(a)和个体数(b) (平均值 ± SD)。*代表斑块与边缘间差异显著; 不同小写字母表示不同边缘间差异显著。缩写含义见表1
正文中引用本图/表的段落
(1)采集数量: 统计不同斑块蛾类的个体数N和物种数S。(2)物种组成: Venn图可表示不同斑块的蛾类物种组成; 使用非度量多维尺度(NMDS)排序, 选择Bray-Curtis距离可视化物种组成, 通过相似性分析(Anosim)比较组内及组间的群落物种组成差异。(3)物种多样性: 优势度使用Simpson指数测度: C = ∑Pi2 (i = 1, 2, 3, ……, S); 多样性使用Shannon-Wiener多样性指数测度: H′ = ?∑PilnPi (i = 1, 2, 3, ……, S); 丰富度使用Margalef丰富度指数测度: D = (S - 1)/lnN; 均匀度使用Pielou均匀度指数测度: J = H′/lnS; 其中Pi = ni/N, ni为物种i的个体数。(4)林下植被特征因子关联性分析: 使用Pearson相关性分析检验植被特征因子与蛾类特征数据的相互关系。(5)边缘效应强度: 使用边缘效应指数(王伯荪和彭少麟, 1986)计算边缘效应强度: IH′ = mH′/ ∑H边i′, IC = mC/∑C边i, H′为边缘群落的蛾类多样性指数, H边i′为各个群落的蛾类多样性指数, C为边缘群落的蛾类优势度指数, C边i为各个群落的蛾类优势度指数, m为组成边缘的群落数。IH′值越大则边缘效应强度越强, 当IH′值大于1时边缘效应呈正效应, 小于1则呈负效应; IC值越低则边缘效应强度越高。
物种数上, 毛白杨林-国槐林1边缘、栾树林-国槐林2边缘、桧柏林-国槐林2边缘、旱柳林-杜仲林边缘的物种数均位于两种纯林斑块之间或略高于斑块内, 仅旱柳林-杜仲林边缘显著高于旱柳林斑块; 在个体数量上, 旱柳林-杜仲林边缘高于纯林斑块内且差异显著, 其余边缘均位于纯林斑块之间或略低于斑块内(图3)。在4种边缘类型中, 个体数量及物种数均表现为旱柳林-杜仲林边缘 > 栾树林-国槐林2边缘 > 桧柏林-国槐林2边缘 > 毛白杨林-国槐林1边缘, 旱柳林-杜仲林边缘的个体总数(199 ± 30)及物种数(45 ± 4)均大于其余边缘, 与桧柏林-国槐林2边缘和毛白杨林-国槐林1边缘存在显著差异(P < 0.05)。
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