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基于蛾类多样性研究人工林斑块的边缘效应
生物多样性
2023, 31 (5):
23074-.
DOI: 10.17520/biods.2023074
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。
表3
不同人工林边缘类型的边缘效应指数
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边′/ ∑H边i′, IC = mC边/∑C边i, H边′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边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。
不同边缘的边缘效应指数IH′值均大于1, 表明所选取的4种边缘类型均存在正向的边缘效应, 即边缘的物种丰富度和多样性均大于相邻斑块。边缘效应指数IC值的比较结果为旱柳林-杜仲林边缘 > 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, 表明旱柳林-杜仲林边缘效应强度最低(表3)。
本研究中, 不同类型的人工林斑块边缘的蛾类群落存在不同的特点。旱柳林-杜仲林边缘的蛾类物种数、个体数量均大于纯林斑块, 且在4种边缘类型中最高; 旱柳林-杜仲林边缘蛾类物种多样性指数和物种组成与纯林斑块内存在显著性差异, 表明旱柳林-杜仲林边缘与其他3类边缘相比与纯林斑块的蛾类群落差异更大。4种边缘类型中, 旱柳林-杜仲林边缘的Pielou均匀度指数最低但Simpson指数最高, 与其他边缘相比其优势种更为集中, 这表明旱柳林-杜仲林边缘造成了部分优势物种的增加从而导致其生物多样性降低。此外, 旱柳林-杜仲林边缘的边缘效应强度最低, 进一步表明其边缘的存在导致的生物多样性提升最低。人工林边缘的出现对昆虫多样性效益的提升及生态系统的稳定均起到了一定的正向作用, 但同时也会带来优势物种暴发的风险。
本文的其它图/表
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