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广西不同气候条件下马尾松人工林木本植物组成及多样性特征*

2020-05-25秦佳双王永琪马姜明蓝创造杨章旗

广西科学 2020年2期
关键词:木本中龄林亚热带

秦佳双,王永琪,马姜明**,欧 军,蓝创造,杨章旗

(1.广西师范大学可持续发展创新研究院,广西桂林 541006;2.广西壮族自治区国有派阳山林场,广西崇左 532200;3.环江毛南族自治县华山林场,广西河池 547105;4.广西林业科学研究院,广西南宁 530002)

0 引言

长期以来物种多样性的时空分布模式以及分布有关机制是生态学、生物地理学等学科研究的热点问题[1],其作为反映植物群落结构的重要指标,一直为生态学家所关注[2-3]。α和β多样性等重要测度指标可以表达出生态系统整体多样性或一定空间范围内的生物异质特性[4]。从物种水平来看,α多样性可以有效分析群落的物种构成及其结构特征[5]。β多样性可以用于研究因环境梯度的改变,群落间物种更替的程度[6]。α和β多样性两者的应用对于探究目标群落结构特征及其生态结构和生态功能的变化过程具有重要意义[7-8]。生物多样性分布格局特征与研究尺度大小有着密切的关系,纬度梯度物种多样性在近100多年以来一直都是一个重要议题,有研究认为物种丰富度随纬度梯度无显著变化[9],但更多的研究认为随着纬度的降低,植物多样性呈增加的趋势[10],李林等[11]针对我国南亚热带气候区4个典型植物群落研究发现群落物种多样性随纬度变化趋势明显;在气候带尺度上,很多植物类群的物种丰富度都具有从热带向两极递减的变化趋势[12]。对于马尾松群落物种多样性研究主要集中在不同林龄[13]、不同密度[14]、不同混交等[15],不同气候条件下马尾松物种多样性研究很少。

广西地处我国南部,横跨南亚热带、中亚热带和北热带3个气候带[16],具有多样的气候条件,水热资源丰富,对于植物的生长有着极好的条件。马尾松Pinusmassoniana为阳生树种,是贫瘠山地生态恢复过程中的重要树种,也是我国山区及丘陵地区绿化造林的重要树种[17-18]。本研究对广西不同气候条件下马尾松人工林林下木本植物物种组成及多样性进行研究,分析不同气候条件对马尾松人工林群落自然恢复过程中造成的差异性,为马尾松人工林可持续发展提供科学经营理论基础。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于广西的国有华山林场、横县镇龙林场和派阳山国有林场区内。

国有华山林场地处环江毛南族自治县中部、黔中高原南部的边缘地带,地理坐标25°05′—25°31′N,108°06′—108°38′E,海拔300—600 m,主要地貌为低山和中山。属中亚热带气候,日照充足,热量充沛,水热同步,干湿季节明显。年平均气温为19.8℃,极端最高气温38.9℃,极端最低气温0.5℃,年降雨量1 402.1 mm,年蒸发量1 420 mm,相对湿度79%,全年日照时数1 399.9 h。土壤主要是红壤、黄红壤和黄壤。

横县镇龙林场位于广西横县北部,地理坐标109°08′—109°19′E,23°02′—23°08′N,海拔400—700 m,主要地貌类型为低山丘陵。属于南亚热带季风气候,日照充足,热量充沛,年平均气温为21.5℃,极端低温-1℃,极端高温39.23℃,年均降雨量为1 477.8 mm,年平均日照时数1 758.9 h。土壤多为赤红壤,呈酸性或微酸性。

国有派阳山林场位于广西西南部宁明县境内。地理坐标106°30′—107°15′E,21°15′—22°30′N,海拔200—800 m,主要地貌类型为低山。林场地处北回归以南,属北热带季风气候[19],日照充足,热量充沛,年均气温21.8℃,年均降雨量1 250—1 700 mm。土壤有赤红壤、黄红壤、紫色土等,以赤红壤为主,分布于500 m以下的丘陵坡地。场内现有森林植被中人工林占77%,以马尾松Pinusmassoniana、桉树Eucalyptusspp.和八角枫Alangiumchinense为主。

1.2 样地设置及调查

采用群落学调查方法在华山林场、镇龙林场、派阳山林场选取立地环境大致相似,不同林龄不同气候条件下的马尾松人工林进行研究。根据林龄和气候带将林分划分为7个类型,分别为YCS、YSS、MCS、MSS、MNT、OSS、ONT;其中,Y、M、O分别表示幼龄林(≤10 a)、中龄林(10—20 a)、过熟林(>51 a),CS、SS、NT分别表示中亚热带气候条件、南亚热带气候条件和北热带气候条件。其中镇龙林场有3个类型、华山林场和派阳山林场各有2个类型,每类样地各设置有3个20 m×20 m的标准样方,总计21个样方(表1)。调查记录各样地的海拔、坡向、坡位生境因子,以及样方内木本植物种类、胸径(基径)、树(株)高、冠幅、株树、郁闭程度。

表1 马尾松人工林样地基本情况

Table 1 Basic situation ofPinusmassonianaplantation plots

地点Place气候带Climatic zones林分类型Stand type林龄Ages (a)坡向Slope as-pect坡位Slope positon海拔Altitude(m)平均胸径Average DBH (cm)平均树高Average height (m)密度Density(trees·hm-2)郁闭度Canopy density华山林场Huashan Forest Farm中亚热带Central subtropicalYCS10N中上Midup31416.0213.351 9830.8华山林场Huashan Forest Farm中亚热带Central subtropicalMCS19SE中Mid31515.1813.839250.7

续表1

Continued table 1

地点Place气候带Climatic zones林分类型Stand type林龄Ages (a)坡向Slope as-pect坡位Slope positon海拔Altitude(m)平均胸径Average DBH (cm)平均树高Average height (m)密度Density(trees·hm-2)郁闭度Canopy density镇龙林场Zhenlong Forest Farm南亚热带South subtropi-calYSS7NW中Mid31310.555.651 3000.7镇龙林场Zhenlong Forest Farm南亚热带South subtropi-calMSS18SE中上Midup37812.6710.791 4070.8镇龙林场Zhenlong Forest Farm南亚热带South subtropi-calOSS59SE上Up25841.2726.551970.8派阳山林场Paiyang Mountain Forest Farm北热带Northern tropicsMNT14SW中Mid42611.529.751 0660.7派阳山林场Paiyang Mountain Forest Farm北热带Northern tropicsONT61NE中上Midup42550.8730.193070.7

1.3 群落组成和多样性

1.3.1 重要值

重要值是群落中植物种优势度的一个度量标志,其大小反映群落中每种植物的相对重要性及植物的最适生境。参考马姜明等[20]的方法计算重要值:

乔木物种重要值(IV)=(相对多度+相对显著度+相对频度)/3×100%,

(1)

灌木物种重要值(IV)=(相对多度+相对盖度+相对频度)/3×100%。

(2)

1.3.2α多样性测度

α多样性是测度群落物种多样性常用指标,其大小反映群落内物种的丰富度和均匀度。其中,采用Shannon Wiener指数、Pieolou指数、Simpson指数来度量[21-22]。

采用受物种数和重要值综合影响的Shannon Wiener指数H′来讨论群落的物种多样特性程度[11],对群落的丰富程度S以物种总数来表达:

(3)

式中,pi为林下木本植物i的相对重要值,S为所计算的样地林下木本植物的总数目。多样性、均匀度与优势度的计算以重要值作为数量指标。

群落的Pieolou均匀度J的计算公式为

(4)

对于群落优势度特征使用Simpson指数D进行测度,该指数受优势种影响较大,其计算公式为

(5)

1.3.3β多样性测度

β多样性指数反映群落间物种组成差异及其物种多样性对环境梯度变化的响应。其中,采用Cody指数、Jaccard指数、Sorensen指数和Bray-Curtis指数来度量[23-24]:

Cody指数的计算公式为

βC=(b+c)/2,

(6)

Jaccard指数的计算公式为

CJ=a/(a+b+c),

(7)

Sorensen指数的计算公式为

CS=2a/(2a+b+c),

(8)

式(6)—(8)中,a是两个样地内共同拥有的物种数目,b是样地A独有物种的数目,c是样地B独有物种的数目。

Bray-Curtis指数的计算公式为

CN=2Nj/(Na+Nb),

(9)

式中,Na为样地A各个物种所有的个体数目总和,Nb为样地B各个物种所有的个体数目总和,Nj为A和B共同拥有物种中较小个体的数目之和,在计算时,以重要值代替个体数来计算。

2 结果与分析

2.1 物种组成

通过对广西境内幼龄林(≤10 a)、中龄林(10—20 a)和过熟林(>51 a)不同气候条件下马尾松人工林林下群落内植被进行调查,共记录木本植物229种,隶属56科127属,其中绝大多数为单属单种生活型,大戟科Euphorbiaceae、豆科Leguminosae、番荔枝科Annonaceae、防己科Menispermaceae、夹竹桃科Apocynaceae、金缕梅科Hamamelidaceae、壳斗科Fagaceae、楝科Meliaceae、萝藦科Asclepiadaceae、马鞭草科Verbenaceae、木兰科Magnoliaceae、木犀科Oleaceae、葡萄科Vitaceae、漆树科Anacardiaceae、茜草科Rubiaceae、蔷薇科Rosaceae、忍冬科Caprifoliaceae、桑科Moraceae、山茶科Theaceae、鼠李科Rhamnaceae、桃金娘科Myrtaceae、五加科Araliaceae、榆科Ulmaceae、芸香科Rutaceae、樟科Lauraceae、紫金牛科Myrsinaceae为多属多种类型。林下物种构成随着温湿度等气候条件的变化而存在明显差异,温带分布物种逐渐少,热带分布物种占比逐渐增大。幼龄林阶段YCS马尾松人工林林下温带分布物种有4种,YSS林下温带分布物种有3种;中龄林阶段MCS林下温带分布物种有4种,MSS林下温带物种有4种,MNT林下温带物种有2种;过熟林阶段OSS林下温带分布物种有2种,ONT林下温带分布物种有1种。

马尾松人工林林下木本植物物种构成在不同气候条件情况下存在一定差异。在幼龄林阶段,YCS林下灌木层主要优势物种为鹅掌柴Scheffleraheptaphylla、地果Ficustikoua、茄叶斑鸠菊Vernoniasolanifolia;YSS林下灌木层的主要优势物种为展毛野牡丹Melastomanormale、广西水锦树Wendlandiaaberrans、鼠刺Iteachinensis。在中龄林阶段,MCS林下灌木层的主要优势物种为三桠苦Evodialepta、地果、桃金娘Rhodomyrtustomentosa,乔木层为芳槁润楠Machilussuaveolens、檵木Loropetalumchinense、鸡仔木Sinoadinaracemosa、西南木荷Schimawallichii;MSS林下灌木层的主要优势物种为鹅掌柴、三桠苦、草珊瑚Sarcandraglabra,乔木层为山乌桕Sapiumdiscolor、鹅掌柴;MNT林下灌木层的主要优势物种为山鸡椒Litseacubeba、茄叶斑鸠菊,派阳山林场马尾松人工林中龄林阶段样地没有乔木层分布。在过熟林阶段,OSS林下灌木层的主要优势物种为纽子果Ardisiapalysticta、海南冬青Ilexhainanensis、九节Psychotriarubra,乔木层为海南冬青、鹅掌柴、大叶栎Quercusgriffithii;ONT林下灌木层的主要优势物种为假苹婆Sterculialanceolata、尾叶崖爬藤Tetrastigmacaudatum、纽子果,乔木层为毛八角枫Alangiumkurzii、假苹婆、鹅掌柴。

从表2可以看出,在中龄林阶段,中亚热带气候条件和南亚热带气候条件下林下乔木层共有种只有一种,为狭基润楠。从中亚热带气候条件到南亚热带气候条件时,该物种的优势地位有所下降;在过熟林阶段,南亚热带气候条件和北热带气候条件下林下乔木层共有种有鹅掌柴、芳槁润楠、枫香Liquidambarformosana、橄榄Canariumalbum、毛八角枫5种,由南亚热带气候条件转移为北热带气候条件时,鹅掌柴、橄榄的优势地位下降,芳槁润楠、枫香、毛八角枫的优势地位升高。隶属于5科5属的这5种木本植物占两种密度林下乔木层植物总数的百分比分别为27.5%和45.56%。

表2 不同林龄马尾松人工林各气候条件下林下乔木层共有种重要值

Table 2 Important values of common species of tree layer ofPinusmassonianaplantations under different climatic conditions of different forest ages

林分类型Stand types共有种Common species中亚热带气候条件Central subtropical climatic conditions南亚热带气候条件South subtropical climatic conditions北热带气候条件Northern tropical climatic conditions中龄林Middleaged forest狭基润楠Machilus attenuata0.100.02过熟林Overripe forest鹅掌柴Schefflera heptaphylla18.1513.26芳槁润楠Machilus suaveolens2.814.59枫香Liquidambar formosana1.021.88橄榄Canarium album3.682.29毛八角枫Alangium kurzii1.8423.54

从表3可以看出,在幼龄林阶段,中亚热带气候条件和南亚热带气候条件林下灌木层共有种有楠藤Mussaendaerosa、大青Clerodendrumcyrtophyllum、粗叶榕Ficushirta、鲫鱼胆Maesaperlarius、毛桐Mallotusbarbatus、岗柃Euryagroffii等20种,这20种木本植物隶属于13科19属,占两种密度林下灌木层植物总数的百分比分别为22.89%和64.11%,从中亚热带气候条件到南亚热带气候条件时,展毛野牡丹的优势地位明显上升;在中龄林阶段,3种气候条件下林下灌木层共有种有三桠苦、楠藤、山乌桕、鹅掌柴、菝葜Smilaxchina、鲫鱼胆、粗叶榕、西南木荷Schimawallichii等31种,这31种木本植物隶属于19科26属,占两种密度林下灌木层植物总数的百分比分别为47.74%、62.18%和62.15%;在过熟林阶段,南亚热带气候条件和北热带气候条件林下灌木层共有种为纽子果、九节、三桠苦、鹅掌柴、狭基润楠、楠藤、瓜馥木(Fissistigmaoldhamii)等28种,这28种木本植物隶属于18科25属,占两种密度林下灌木层植物总数的百分比分别为53.56%和41.27%,从南亚热带气候条件到北热带气候条件时,纽子果、九节、三桠苦的优势地位明显下降。

表3 不同林龄马尾松人工林各气候条件下灌木层共有种重要值

Table 3 Important values of common species of shrub layer ofPinusmassonianaplantations under different climatic conditions of different forest ages

林分类型Stand types共有种Common species中亚热带气候条件Central subtropical climatic conditions南亚热带气候条件South subtropical climatic conditions北热带气候条件Northern tropical climatic conditions幼龄林Young forest楠藤Mussaenda erosa5.954.67大青Clerodendrum cyrtophyllum3.133.21粗叶榕Ficus hirta1.982.76鲫鱼胆Maesa perlarius1.731.48毛桐Mallotus barbatus1.461.24岗柃Eurya groffii1.271.67越南悬钩子Rubus cochinchinensis1.202.26展毛野牡丹Melastoma normale1.0818.08狭基润楠Machilus attenuata0.832.47西南木荷Schima wallichii0.734.01海南冬青Ilex hainanensis0.720.76盐肤木Rhus chinensis0.642.75粗叶悬钩子Rubus alceaefolius0.430.53山乌桕Sapium discolor0.420.71鼠刺Itea chinensis0.409.75毛果算盘子Glochidion eriocarpum0.340.96九节Psychotria rubra0.242.80山鸡椒Litsea cubeba0.132.90野漆Toxicodendron succedaneum0.110.59八角枫Alangium chinense0.100.51中龄林Middleaged forest三桠苦Evodia lepta19.889.332.13楠藤Mussaenda erosa2.522.984.66山乌桕Sapium discolor2.262.060.32鹅掌柴Schefflera heptaphylla2.239.341.16菝葜Smilax china2.130.231.93

续表3

Continued table 3

林分类型Stand types共有种Common species中亚热带气候条件Central subtropical climatic conditions南亚热带气候条件South subtropical climatic conditions北热带气候条件Northern tropical climatic conditions鲫鱼胆Maesa perlarius2.095.042.02粗叶榕Ficus hirta1.954.592.55西南木荷Schima wallichii1.590.230.95茄叶斑鸠菊Vernonia solanifolia1.570.165.53山鸡椒Litsea cubeba1.442.486.02展毛野牡丹Melastoma normale1.370.343.23大青Clerodendrum cyrtophyllum1.092.164.56黑面神Breynia fruticosa0.830.510.27毛果算盘子Glochidion eriocarpum0.661.092.52藤黄檀Dalbergia hancei0.661.970.58海南冬青Ilex hainanensis0.630.740.13毛鸡矢藤Paederia scandens var.tomentosa0.590.150.35鼠刺Itea chinensis0.475.911.12越南悬钩子Rubus cochinchinensis0.452.564.43芳槁润楠Machilus suaveolens0.430.710.79黄牛木Cratoxylum cochinchinense0.410.150.39灰毛大青Clerodendrum canescens0.390.280.28台湾榕Ficus formosana0.390.702.17野漆Toxicodendron succedaneum0.371.131.53玉叶金花Mussaenda pubescens0.300.921.04白花酸藤果Embelia ribes0.292.992.00木荷Schima superba0.280.150.25枫香Liquidambar formosana0.201.193.70藤构Broussonetia kaempferi var.australis0.101.440.13紫珠Callicarpa bodinieri0.090.370.95变叶榕Ficus variolosa0.080.284.46过熟林Overripe forest纽子果Ardisia palysticta23.816.23九节Psychotria rubra8.393.03三桠苦Evodia lepta6.522.40鹅掌柴Schefflera heptaphylla2.852.06狭基润楠Machilus attenuata1.802.93楠藤Mussaenda erosa1.461.37瓜馥木Fissistigma oldhamii1.321.09菝葜Smilax china1.261.77香楠Aidia canthioides1.160.64野漆Toxicodendron succedaneum1.090.50黄牛木Cratoxylum cochinchinense0.391.20

续表3

Continued table 3

林分类型Stand types共有种Common species中亚热带气候条件Central subtropical climatic conditions南亚热带气候条件South subtropical climatic conditions北热带气候条件Northern tropical climatic conditions芳槁润楠Machilus suaveolens0.373.20尾叶崖爬藤Tetrastigma caudatum0.356.65广西水锦树Wendlandia aberrans0.340.51毛柱铁线莲Clematis meyeniana0.270.09粗叶榕Ficus hirta0.270.36展毛野牡丹Melastoma normale0.270.13粤蛇葡萄Ampelopsis cantoniensis0.260.24毛黄肉楠Actinodaphne pilosa0.162.36娃儿藤Tylophora ovata0.150.35水同木Ficus fistulosa0.140.30越南悬钩子Rubus cochinchinensis0.140.32假玉桂Celtis timorensis0.140.46鸡矢藤Paederia scandens0.130.11玉叶金花Mussaenda pubescens0.131.41毛果算盘子Glochidion eriocarpum0.130.90茄叶斑鸠菊Vernonia solanifolia0.130.45山鸡椒Litsea cubeba0.130.21

2.2 α多样性

由表4可以明显看出,随着气候条件的变化,在中龄林阶段林下灌木层以及木本群落整体的物种丰富度表现为中亚热带=北热带>南亚热带,在幼龄林阶段和过熟林阶段林下木本群落的物种丰富度均为南亚热带最小;在中龄林阶段林下乔木层物种丰富度在不同气候条件下表现为南亚热带>中亚热带,在过熟林阶段北热带气候条件下林下乔木层物种丰富度较大。

表4 不同气候条件马尾松人工林木本群落α多样性

Table 4αdiversity of woody community ofPinusmassonianaplantations under different climatic conditions

林分类型Stand types气候带Climatic zones层次Layerα多样性指数α diversity index物种丰富度(S)Species richnessShannon Wiener指数(H′)Shannon Wiener index均匀度指数(J)Pielou indexSimpson指数(D)Simpson index幼龄林Young forest中亚热带Central tropical灌木Shrub733.619 60.843 60.043 1木本群落Woody community733.619 60.843 60.043 1南亚热带South subtropical灌木Shrub382.993 80.823 00.084 0木本群落Woody community382.993 80.823 00.084 0中龄林Middleaged forest中亚热带Central tropical乔木Arbor31.039 40.946 10.374 2灌木Shrub833.637 80.823 30.062 0

续表4

Continued table 4

林分类型Stand types气候带Climatic zones层次Layerα多样性指数α diversity index物种丰富度(S)Species richnessShannon Wiener指数(H′)Shannon Wiener index均匀度指数(J)Pielou indexSimpson指数(D)Simpson index木本群落Woody community833.672 00.831 00.056 9南亚热带South subtropical乔木Arbor101.410 30.612 50.411 3灌木Shrub583.455 40.851 00.044 0木本群落Woody community593.276 10.803 40.069 8北热带Northern tropical灌木Shrub833.906 40.882 40.027 4木本群落Woody community833.906 40.882 40.027 4过熟林Overripe forest南亚热带South subtropical乔木Arbor162.318 00.836 00.114 8灌木Shrub552.964 60.739 80.100 6木本群落Woody community583.097 00.762 70.075 9北热带Northern tropical乔木Arbor172.437 70.860 40.121 8灌木Shrub833.809 40.862 10.037 0木本群落Woody community873.819 90.855 40.035 9

在中龄林阶段林下灌木层以及木本群落整体的Shannon Wiener指数变化随着纬度的降低呈先伏后起的趋势,表现为北热带>中亚热带>南亚热带,在幼龄林阶段和过熟林阶段均以南亚热带最小。在中龄林阶段林下木本群落整体均匀度总体上随着纬度的降低呈先伏后起的趋势,表现为北热带>中亚热带>南亚热带,且在幼龄林阶段和过熟林阶段均为南亚热带最小;在中龄林阶段和过熟林阶段林下灌木层表现为逐渐增大的趋势;在中龄林阶段林下乔木层均匀度以中亚热带气候条件为较高,过熟林以北亚热带气候条件为较高。林下木本群落整体Simpson指数在中龄林阶段表现为南亚热带>中亚热带>北热带,且在幼龄林阶段和过熟林阶段均以南亚热带气候条件为较大;林下灌木层Simpson指数表现为除过熟林阶段以中亚热带气候条件为最小之外,其余阶段均以北热带气候条件为最小。

2.3 β多样性

由表5可以明显看出,林下木本群落在不同气候条件之间的相异性系数中,OSS-ONT林下木本群落间的Cody指数最高,为53.0。在不同气候条件下林下木本群落任意两两样地之间的相似性系数表明,不同气候条件下林下木本群落整体存在物种差异。MCS-MNT林下木本群落整体之间的Jaccard指数、Sorensen指数和Bray-Curtis指数最大,分别为0.350 8,0.519 3和0.292 8,说明在中龄林阶段南亚热带气候条件和北热带气候条件下林下木本群落之间物种组成差异相比其他是最小的;YCS-YSS林下木本群落之间的Bray-Curtis指数最小,为0.211 5。不同气候条件林下木本群落的Cody顺序为OSS-ONT > MCS-MNT = MCS-MSS > YCS-YSS > MSS-MNT;不同纬度群落间的Jaccard指数、Sorensen指数和Bray-Curtis指数由大到小的顺序均为MCS-MNT> MSS-MNT > MCS-MSS > OSS-ONT > YCS-YSS。

表5 不同气候条件下马尾松人工林木本群落β多样性

Table 5βdiversity of woody community ofPinusmassonianaplantations under different climatic conditions

比较阶段Comparison phaseCody指数Cody index (βC)Jaccard指数Jaccard index (CJ)Sorensen指数Sorensen index (CS)BrayCurtis指数BrayCurtis index (CN)YCSYSS 42.50.190 50.320 00.211 5MCSMSS43.50.286 90.445 90.278 7MCSMNT43.50.350 80.519 30.292 8MSSMNT36.00.345 50.513 50.287 7OSSONT53.00.231 90.376 50.247 0

3 讨论

除土壤有机质外,气候因素中温度或降雨,纬度高低造成的日照时长和强度等环境因子差异,是影响自然界群落中物种生长与发育的重要因素[22,25],导致不同人工林群落间物种组成以及数量发生相应的变化[26-27]。本研究中在不同气候条件下,相同林龄的马尾松人工林林下木本植物群落间总体表现为热带分布物种占比逐渐增大,温带分布物种逐渐减少,与陶旺兰等[28]研究结果一致,且群落中物种分布类型的变化与研究地区气候分布变化基本一致,说明纬度的降低,气候的改变,光照、温度、降水等环境因子提升,水热条件等均影响着植被的生长及其优势度[29],群落中生境更适合热带物种生长,温带分布物种在群落中竞争力逐渐降低,从而温带分布物种逐渐减少。不同气候条件下林下拥有的相同物种不同,且其优势度也各有高低,如过熟林阶段马尾松人工林从南亚热带气候条件过渡到北热带气候条件时,林下共有的5种乔木树种中毛八角枫的优势地位升高,而鹅掌柴优势地位下降,表明气候条件变化对林下乔木层建群种有着明显影响[30-31]。

不同气候条件下林下木本植物物种丰富度与Shannon Wiener指数变化趋势相同,在幼龄林阶段、中龄林阶段和过熟林阶段,林下木本群落中均以南亚热带气候条件最小,说明南亚热带气候条件下林下物种信息量低,物种多样性较低;群落均匀度与Simpson指数之间变化趋势相反,则表明在不同气候条件下林下物种均匀度越高的群落中,主要优势种集中性越低,各物种分布越均匀。在南亚热带气候条件林下物种均匀度在各林龄内均最小,说明南亚热带气候条件下马尾松人工林群落中优势物种集中性较高。

β多样性有效反映了不同群落间物种构成的差异[32],有研究表明历史气候因素是决定β多样性分布格局的主要因子[11,32-33]。本研究发现不同气候条件下林下木本群落间β多样性存在明显差异,充分体现了在不同气候条件下马尾松人工林各自具有较独特的物种和谱系组成。在幼龄林阶段中亚热带气候条件和南亚热带气候条件下,林下木本群落之间的相似性程度最低,说明不同气候条件下幼龄林阶段之间差异是最大的,这可能是因为在幼龄林郁闭度不足,不同气候条件对人工林林下物种影响程度有差异。在中龄林阶段不同气候条件下,林下木本群落两两之间的Jaccard指数和Sorensen指数均以MCS-MNT群落间最大,说明在中龄林阶段中亚热带与北热带气候条件下,林下木本群落物种相似性高,群落结构差异性较小。

致谢:

感谢华山林场、镇龙林场和派阳山林场工作人员在野外采样中给予的帮助,感谢广西师范大学生命科学院研究生以及本科生在室内实验中提供的协助。

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