桂西南喀斯特季节性雨林幼树更新的空间分布格局及机制_马瑞霞.pdf

2023,31(2):22251,pages 110doi:10.17520/biods.2022251收稿日期:2022-05-09;接受日期:2022-07-06基金项目:国家自然科学基金(32071540;32260286)和广西自然科学基金(2022GXNSFDA035076;2022GXNSFBA035552)*通讯作者 Author for correspondence.E-mail:https:/www.biodiversity-桂西南喀斯特季节性雨林幼树更新的空间分布格局及机制马瑞霞1,2,3,郭屹立2,3*,李冬兴2,3,王斌2,3,向悟生2,3,黄甫昭2,3,陆芳2,3,文淑均2,3,李健星2,3,陆树华2,3,李先琨2,31.桂林理工大学旅游与风景园林学院,广西桂林 541006;2.广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点实验室,广西桂林 541006;3.弄岗喀斯特生态系统广西野外科学观测研究站,广西崇左 532499摘要:幼树是维持森林生态系统物种多样性的重要组分,关系着森林的群落结构和生长动态。因此,开展幼树更新的空间分布格局及其潜在机制研究对森林群落动态至关重要。本文以广西弄岗桂西南喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地为研究对象,选取20112016年的调查数据,采用空间点格局和冗余分析方法对5年间样地内新增幼树(DBH 1 cm)的个体数量、空间格局特征和影响因子等进行分析。结果表明:5年间样地内新增幼树共101种,占2011年调查物种的45.3%,幼树密度为196.5株/ha。新增幼树在07 m和1016 m尺度上呈聚集分布,在16 m尺度以上主要呈随机分布。海拔是影响幼树更新的主要因素,其次是地形湿润度,而生物因子对幼树更新的影响较弱。幼树数量与海拔呈负相关,与地形湿润度呈正相关。成树个体与幼树更新中度正相关。在喀斯特季节性雨林中,幼树更新及其空间分布格局受多种影响因子协同作用,可能与种子扩散限制和生境异质性有关。关键词:喀斯特季节性雨林;冗余分析;空间点格局;幼树更新;影响因子马瑞霞,郭屹立,李冬兴,王斌,向悟生,黄甫昭,陆芳,文淑均,李健星,陆树华,李先琨(2023)桂西南喀斯特季节性雨林幼树更新的空间分布格局及机制.生物多样性,31,22251.doi:10.17520/biods.2022251.Ma RX,Guo YL,Li DX,Wang B,Xiang WS,Huang FZ,Lu F,Wen SJ,Li JX,Lu SH,Li XK(2023)Spatial distribution pattern and mechanism of saplingregeneration in karst seasonal rainforest in southwestern Guangxi.Biodiversity Science,31,222251.doi:10.17520/biods.2022251.Spatial distribution pattern and mechanism of sapling regeneration in karstseasonal rainforest in southwestern GuangxiRuixia Ma1,2,3,Yili Guo2,3*,Dongxing Li2,3,Bin Wang2,3,Wusheng Xiang2,3,Fuzhao Huang2,3,Fang Lu2,3,Shujun Wen2,3,Jianxing Li2,3,Shuhua Lu2,3,Xiankun Li2,31 College of Tourism and Landscape Architecture,Guilin University of Technology,Guilin,Guangxi 5410062 Guangxi Key Laboratory of Plant Conservation and Restoration Ecology in Karst Terrain,Guangxi Institute of Botany,GuangxiZhuang Autonomous Region and Chinese Academy of Sciences,Guilin,Guangxi 5410063 Nonggang Karst Ecosystem Observation and Research Station of Guangxi,Chongzuo,Guangxi 532499ABSTRACTAims:Saplings are an important component of maintaining the species diversity of forest ecosystems.Their diversity isrelated to forest community structure and growth dynamics.Therefore,it is very important to study the spatialdistribution pattern and potential mechanism of sapling regeneration for forest community dynamics.To strengthen theunderstanding of the dynamic changes of the northern tropical karst seasonal rainforest,we will study the spatialdistribution pattern and mechanism of sapling regeneration in 15 ha northern tropical karst seasonal rainforest dynamicsplot in Nonggang,southwestern Guangxi.Methods:Based on the survey data from 2011 to 2016,the individual number,spatial pattern characteristics,andinfluencing factors of new saplings(DBH 1 cm)in five years were analyzed by spatial point pattern and redundancy研究报告马瑞霞等:桂西南喀斯特季节性雨林幼树更新的空间分布格局及机制2023年|31卷|2期|22251|第2页analysis.Results:A total of 101 species of new saplings were observed,accounting for 45.3%of the surveyed species in 2011,and the sapling density was 196.5 ind./ha.The newly increased saplings showed aggregated distribution at 07 m and1016 m scale,and random distribution above 16 m scale.Altitude is the main factor affecting the regeneration ofsaplings,followed by topographic wetness.Biological factors had a weak impact on sapling regeneration.The numberof saplings was negatively correlated with increasing altitude,and positively correlated with topographic wetness.Moderate positive correlation between adult tree individuals and young tree regeneration was observed.Conclusion:In this karst seasonal rainforest,sapling regeneration and spatial distribution pattern are synergisticallyaffected by various influencing factors,which may be related to limited seed dispersal and habitat heterogeneity.Key words:karst seasonal rainforest;redundancy analysis;spatial point pattern;sapling regeneration;influencingfactors森林更新是一个重要的生态学过程,是森林生态系统动态研究的主要内容(王政权和韩有志,2002)。木本植物幼苗更新是维系整个森林生态系统植被多样性的重要组分,且在更新过程中,木本植物的实生更新对种群进化的作用突出(Kanno&Seiwa,2004)。同时,木本植物幼苗的结构和动态决定着群落结构和生长动态(杨华等,2014),通过影响植物种群的数量动态和种群空间分布格局来影响森林的长期演替格局,在森林动态变化过程中起核心作用(Nyland et al,2006)。但幼苗阶段是植物生活史中对环境条件反应最敏感的时期,幼苗成功定居并生长发育为成熟个体需要与各种不利因子抗争(黄忠良等,2001),其中包括生物和非生物因子对它的影响。生物和非生物因子在植物群落形成过程中相对贡献大小的差异是研究群落生态学内在机制及规律、群落与环境变化的重要途径(杨洁,2011)。有研究认为,生境过滤(Harms et al,2001)、扩散限制(Hubbell,2001)、种内及种间竞争(Tilman,1994)等会影响植物群落的更新过程。幼苗的生长和存活可以通过生境过滤被生境因子所影响,同一生境里,仅能生存适应该生境的物种,反之则被淘汰(Harper,1977;Tilman&Pecala,1993)。扩散限制与森林更新之间存在紧密联系,种子扩散限制即种子扩散以母株为中心,大部分植物的种子落在母株周围,种子数量通常随距离增加而下降(Janzen,1970)。种内竞争则是密度制约发生的基础(SilvaMatos et al,1999),是由于同种个体竞争导致的个体死亡,把生存空间和资源留给其他物种(Wright,2002),同时密度制约的发生也是多因子交互作用 杨洁(2011)不同环境梯度毛竹林群落结构及组成分析.硕士学位论文,北京林业大学,北京.的结果(祝燕等,2009)。另外,种群的空间分布格局是种内个体在其生存环境空间中的配置方式,是由物种的生物学特性以及种内种间关系和环境因子综合作用的结果(刘守江和苏智先,2004),而幼苗的空间分布格局通常反映了一定环境因子对个体行为、生存和生长的影响(白登忠,2012)。北热带喀斯特季节性雨林是我国热带北缘喀斯特地区分布的典型森林植被类型之一(王斌等,2014)。该区域森林呈现群落结构多样、树种组成丰富和特有成分突出等特点,是全球最独特的热带喀斯特森林(李先琨等,2003)。近年来,对于北热带喀斯特季节性雨林的研究多集中在物种组成、空间分布和物种多样性等方面(王斌等,2014;郭屹立等,2015a;黄甫昭等,2016),虽然对木本植物的萌生更新特征进行了初步研究(郭屹立等,2015b),但对木本植物实生苗的更新特征、空间分布格局及其成因未见报道。对