性状关联跨尺度推演:高寒草甸植物种内及种间性状的协同与权衡

功能性状及其关联可以反映有机体响应环境的生态对策,是探究各生态层次生物与环境相互作用的关键.大量的研究报道了区域至全球尺度上植物种间性状的协同或权衡.基于此,研究者试图推演环境变化下种群、群落至植被的功能结构动态.然而,各生态层次性状关联的主导机理不尽相同.性状关系跨尺度推演的核心在于局域群落种内及种间的性状关联,而相关研究极其缺乏.整合性状关联的机理与群落构建理论,我们推测,与大尺度下生态位特化主导物种性状关联类似,局域群落中多物种共存且生态位分化明显时,种间也应有显著的性状协同与权衡;功能平衡和结构优化主导性状关联时,种内与种间存在一致的协同或权衡关系,可推演至群落水平.以环境差异较小而多物种共存的青藏高原高寒草甸植物群落为例,检验了这些推测.结果表明,在生态位分化明显的高寒草甸,局域群落物种间叶片氮磷含量与比叶面积协同变化(与叶片干物质含量权衡),但大多数种内这两类性状的关联并不显著.无论是种间还是大多数种内,功能平衡下叶片氮磷含量协同变化,结构优化使比叶面积与叶干物质含量呈权衡关系.性状的协同与权衡关系在多性状分析中更加明显.这些结果支持了以上预测,为性状关联的跨尺度推演提供了...     

暖温带森林功能发育过程中的物种扩散和生态位分化

群落构建的驱动力(随机过程与确定性过程)对群落构建的作用受森林功能发育过程的影响,但鲜有研究探讨两者随群落功能发育过程发生的特点.次生林功能发育阶段多样,具有检测发育过程中群落构建驱动力变化的优势.本研究利用20 hm2暖温带次生林样地基础调查数据检测了局域尺度上暖温带森林功能发育过程中群落物种扩散与生态位过程的发生特点,区分了2类过程对群落多样性构建的相对贡献.结果显示,局域尺度上功能发育过程显著影响物种扩散与生态位过程,对生态位分化过程的影响速率要快于物种扩散.在森林功能发育过程中,生态位分化表现为稳定下降,而物种扩散则为前期不变,后期稳定下降.群落功能发育尺度上的物种扩散伴随了冠层稳定的骨架结构及分离的垂直结构,提高了垂直分布上群落物种组成的匀质性,有利于物种共存.局域尺度上,物种扩散与生态位分化过程的交互效应是群落构建的主要动力,物种扩散作用要强于生态位分化过程.本研究暗示除了空间因子等的被动调节,中性与生态位过程对群落构建的相对贡献也受群落功能发育阶段的影响,群落构建驱动力受群落自身功能的调节.     

长白山阔叶红松林木本植物系统发育与功能性状结构

群落构建一直是群落生态学研究的热点问题之一.以性状差异、亲缘关系等为载体的物种相似性方面的研究,能更好地反映群落格局形成的生态学过程.本文以长白山25 hm2森林监测样地内DBH≥1 cm的50种木本植物为研究对象,收集了各树种木材密度、最大树高、叶面积、比叶面积、叶片氮含量和磷含量等6种功能性状数据,构建了物种间的系统发育结构,使用K值法检验各个功能性状的系统发育信号,并在不同空间尺度上(10,20,40,60,80和100 m)使用最近亲缘指数(NTI)分析了群落系统发育和功能性状的结构,推断其潜在的生态过程.研究结果表明:(1)所有6个植物功能性状都具有显著的系统发育信号,表明该森林木本植物的功能性状受系统发育历史的影响;(2)单个功能性状的群落结构具有明显的尺度效应,在小空间尺度上,叶面积、最大树高表现为聚集,而木材密度、叶片磷含量、叶片氮含量和比叶面积则为发散;在大空间尺度上各功能性状主要呈聚集或随机结构;(3)群落的系统发育与功能性状结构具有明显的尺度效应,在小尺度上(40 m)2种结构均呈发散,表明竞争排斥占主导地位;随着空间尺度的增大,2种群落结构转变为随机状态,这主要由于具有相反作用的非中性过程交互作用的结果.不同空间尺度的功能性状与系统发育结构的研究表明,非中性过程在长白山温带阔叶红松林的生物多样性维持中具有重要作用.     

中山湿性常绿阔叶林系统发育和功能性状的α及β多样性

群落构建机制一直是群落生态学研究的核心问题.群落系统发育和功能性状的α及β多样性为探讨生态位过程和中性过程在局域群落构建中的相对作用提供了新的视角.本研究以哀牢山6 hm2中山湿性常绿阔叶林动态监测样地为研究平台,基于DNA条形码构建的群落系统发育树和树种8个关键功能性状,结合地形数据,分析不同生活史阶段树种在不同空间尺度的系统发育和功能性状α及β多样性.研究表明:(1)各生活史阶段树种在不同空间尺度上均表现出非随机的系统发育和功能性状结构,系统发育和功能性状聚集程度随空间尺度的增大而增大;(2)在所有空间尺度上,系统发育和功能性状的周转都为非随机,并且环境距离对系统发育和功能性状β多样性的解释程度均高于空间距离.研究结果揭示了环境过滤在中山湿性常绿阔叶林群落构建中起主导作用.     

一个可能的植物入侵机制: 入侵种通过改变入侵地土壤微生物群落影响本地种的生长

测定了紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)重度入侵地土壤(对照于轻度入侵地土壤)的pH, 有机质, N, P, K养分状况和细菌群落特征(Biolog EcoPlate^TM)的变化; 并通过紫茎泽兰的水浸提液处理土壤, 检测了紫茎泽兰对土壤细菌群落作用; 然后通过盆栽实验研究了土壤性质的改变对外来植物紫茎泽兰入侵过程的意义. 土壤性质分析结果表明, 2个样地间的土壤pH, 有机质, 全N, 全P和全K差异较小, 而重度入侵地土壤的NH₄⁺-N, NO₃^--N和有效性P, K比轻度入侵地显著地提高, 2个样地间的土壤细菌群落结构存在明显的差异; 紫茎泽兰水浸提液处理的轻度入侵地土壤在细菌功能群结构上与原土壤存在较大差异, 而与重度入侵地土壤具有很高的相似性. 盆栽实验结果表明, 当生长于重度入侵地土壤时, 紫茎泽兰和三叶鬼针草的生长不受影响, 但本地植物生长受到明显的抑制, 在用活性炭除去土壤中可能残留的紫茎泽兰化感物质后, 仍然表现出相同的规律. 在以上结果中, 土壤养分状况的差异无法解释生长于二种土壤上的本地植物生长的差异, 而土壤细菌群落特征在样地间的变化与本地植物的生长表现出明显的相关性, 暗示着改变土壤细菌群落可能是紫茎泽兰入侵过程的一个重要组成部分. 土壤微生物群落可能在外来植物与本地植物的关系中起到了重要的“桥梁”的作用, 外来植物可以通过改变重度入侵地土壤微生物群落结构阻碍本地植物的生长和更新.     

谱系结构、环境因子及空间因子对群落动态变化的影响

理解群落的动态变化是群落生态学的一个重要内容,但目前为止在较大尺度的森林群落中相关的研究还很少.基于本研究提出的一种群落动态的随机零模型,我们设计了一种度量群落动态变化的方法.在考虑群落内的物种组成、环境因子及空间因子可能对群落动态变化产生不同的影响的前提下,利用鼎湖山20 hm2大样地2次调查数据,采用方差分解分析了群落动态变化与以谱系结构为代表的物种组成、环境因子及空间因子3种因子之间的关系.结果表明,整体上空间因子是影响群落动态的主要因素.在小尺度上(30 m),环境因子有比物种组成更高的解释量;在更大尺度上,物种组成的解释量更高.随着空间尺度的增加,环境因子的解释量在40 m尺度达到最大(6.42%),增加到50 m后其解释力消失;与环境因子不同,物种组成对于群落动态的影响力从20 m的1.12%逐步增加到50 m的17.79%.研究发现,环境因子和群落的物种组成结构能够在不同的空间尺度上影响群落的动态变化.     

负密度制约和生境过滤对古田山幼苗系统发育多样性时间变化的影响

负密度制约和生境过滤是解释森林群落物种共存和生物多样性维持机制的重要假说.已有大量研究表明,负密度制约通过优势物种的种内竞争及近缘种之间的种间竞争、个体间病菌传播等过程为非优势物种及非亲缘种提供生存空间,从而使局域群落的系统发育?多样性随时间的推移而增加;由于生境过滤的作用,特定的生境选择亲缘关系相近的物种,因而随着时间的推移,同一生境内群落间的系统发育?多样性会降低.前人的研究主要集中于利用负密度制约和生境过滤来解释物种多样性的空间变化格局,而利用这2个机制来解释在时间序列上群落系统发育多样性格局变化的研究还很少.本文以浙江古田山24 hm2亚热带常绿阔叶林永久性样地中的幼苗(胸径1 cm)为研究对象,利用2006和2007年的幼苗动态监测数据,分析位于不同生境的342个幼苗样方内的系统发育?多样性和样方间的系统发育?多样性随时间的格局变化.结果表明,随着时间的变化,位于同一生境的样方幼苗系统发育?多样性显著增加;而幼苗系统发育?多样性在同一生境内显著降低.因此,在亚热带森林群落中,负密度制约效应和生境过滤共同维持幼苗群落的物种共存.     

人类母乳微生物菌群的生态学分析

母乳是婴儿最健康、理想的营养来源,也是人类进化和文明最重要的特征之一.最新的宏基因组学研究表明母乳含有高达数百种细菌,而且包括一些常见的病原菌.母乳微生物菌群是人类与微生物协同进化相互适应的产物,而"微生物群落-宿主"生态系统的动态平衡则应是保持健康母乳的基础.然而,迄今为止,从生态学角度对母乳微生物菌群的研究近乎空白.本文应用宏观生态学中的"中性"理论和Taylor幂法则分析探讨了母乳菌群群落多样性的进化和维持机制、细菌种间相互作用的机制以及由此产生的细菌种群分布格局.两项理论模型分析交叉验证了母乳微生物群落分布的异质性和非随机性特征,预示了群落中物种间存在一定程度的生态位分化以及占主导作用的优势物种.     

亚热带常绿阔叶林不同林层物种多样性与地上生物量的多变量关系

物种多样性和生产力(或生物量)间的关系是生态学最关注的问题之一.传统的观点认为群落生产力影响物种多样性,而近些年研究发现,随着物种多样性变化,群落生产力会发生改变.不同角度的研究引出了多样性和生产力之间谁驱动谁的争议.多变量生产力-多样性假说整合已有观点为解释两者关系提供了一个框架模型,该假说认为环境除了直接影响生产力外,还通过影响物种多样性从而间接影响生产力,而物种多样性则直接决定群落将环境资源转化为生产力的效率.本研究利用古田山样地数据对该假说进行了检验.结果表明,环境因子直接影响地上生物量,并通过影响林冠层优势度和林下层物种丰富度间接影响地上生物量.优势度对林冠层和林下层生物量均有直接影响,但仅有林下层地上生物量受物种丰富度的影响,这可能与林冠和林下的光照差异引起不同林层内物种间关系不同有关.本研究为多变量生产力-多样性假说提供了一个实例,也表明保护优势物种和维持高的物种丰富度对森林生物量的提高都是必要的.     

高黎贡山天然阔叶林的土壤微生物功能基因多样性

应用微生物功能基因芯片(GeoChip 2.0),研究了云南高黎贡山典型阔叶林土壤微生物功能基因的多样性及其主要环境影响因子.该基因芯片含有24243个寡聚核苷酸探针,涵盖了参与碳、氮等生物地球化学循环的151个功能基因群.在5个样地中,共检测到微生物功能基因2237个,涉及12个不同的微生物生物过程,包括碳降解、碳固定、硫还原、金属还原和抗性、氮固定、硝化、反硝化、污染物降解、磷利用、甲烷还原和甲烷氧化等.各样地土壤微生物的Shannon Weaver指数处于5.39~6.91之间,其中常绿阔叶林土壤微生物的多样性高于针阔混交林.参与碳氮循环的相关功能基因多样性和丰度在样地间存在差异,其中针阔混交林样地具有较高的固碳基因丰度,GLGS15样地具有较高的反硝化相关基因丰度,表明这些微生物介导的生物过程在样地间可能存在明显的差异.CCA分析表明研究样地的土壤有机碳、土壤含水量、土壤温度和植物多样性可能是影响微生物功能基因多样性分布格局的重要环境因素,VPA分析表明土壤含水量、土壤温度和植物多样性对微生物群落结构分别做了25.79%,25.83%和18.94%的贡献.     

物种间不确定性相互关系分析: 一种基于非参数估计的变系数模型

物种间相互作用的研究通常假定物种间相互作用具有某种固定的模式, 因此线性或者非线性参数回归模型(如指数分布或者logistic 模型)被广泛用来描述物种间的相互作用.然而, 这些模型假定了相互作用关系物种之间具有特定响应函数, 而这个假设可能并不适用于真正的生物群落, 如物种间相互作用关系随不同环境变化的混沌系统. 为了用一个更精确的方法来描述这种关系, 我们以榕树-榕小蜂为模式系统, 建立了一个变系数分析模型进行物种间相互关系的分析. 在这个模型中, 用非参数估计方法分析物种间相关系数如何随其他变量(函数)的变化而变化. 当其他因素对相关系数的影响效应可以用一个指定的参数模型来描述时, 新方法就会转化为传统的参数相关分析. 对于经验数据的分析, 新方法更具有普遍性和灵活性, 其与传统方法不同之处在于我们可以研究物种间的相互作用是否会随着某些因素变化而变化, 或者找出维持或改变物种间的相互作用其他关联因素. 这种方法在理论研究和应用研究(如流行病学和群落管理)领域都有着重要的应用价值.     

弄岗喀斯特季节性雨林15ha样地密度制约效应分析

密度制约是自然森林群落物种共存的重要机制之一.然而,密度制约效应受生境异质性影响,生境异质性强的群落密度制约效应表现得较弱.北热带喀斯特季节性雨林是位于我国桂西南地区的重要植被类型之一,其具有水平空间的高度异质性和垂直剖面的多层次性的地质地貌特征.本研究基于弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha动态监测样地第一次普查数据,综合分析了样地中每个生长阶段出现个体数均≥15的物种(共计96个)的密度制约效应,以及种群分布格局与生境的关联性.结果显示:(1)仅有14个物种表现出从小树到成树聚集度降低的变化趋势,即表现出密度制约自疏效应;(2)23个物种的小树周围出现同种成树的频率低于小树周围出现同种小树的频率,表现出小树相对于成树有额外的聚集格局,也即表现出密度制约稀疏效应;(3)通过Berman-test检验发现几乎所有物种的种群分布至少与一种环境变量呈显著关联性,且种群的所有个体和不同生长阶段均对某一环境因子表现出的显著关联性具有很好的一致性.研究结果从不同角度验证了弄岗喀斯特季节性雨林样地中仅有较少物种表现出密度制约效应,这可能与喀斯特地区极其独特的地质、地貌特征有关.此外,也可能是由于未将幼苗阶段纳入分析而造成的.     

八大公山常绿落叶阔叶混交林根萌能力

根萌是森林更新的重要方式之一,对种群和物种多样性的维持具有重要意义.在自然群落中,地形因子以及进化历史对木本植物根萌能力的影响仍有待研究.本研究利用八大公山25 hm2常绿落叶阔叶混交林长期监测样地第一次调查数据,旨在分析根萌能力与地形因子的相关性,以及根萌能力是否具有显著的谱系信号.研究发现:(1)样地根萌总数为54184棵,具根萌现象的个体33039棵,占样地总个体数的17.71%;(2)Torus转换检验表明根萌能力与海拔、凹凸度、干旱度指数呈显著的负相关,与地形湿润指数呈显著的正相关.这可能是由于水流的冲刷作用,低海拔的沟谷内受干扰较强,生产力较低,因而增强了物种的根萌能力;(3)样地常见的126个根萌物种的根萌能力有显著但较弱的谱系信号.在不同生活型中,只有灌木层和落叶植物具有显著的谱系信号,乔木层、亚乔木层和常绿植物谱系信号不显著.这说明根萌能力在进化历史中是一个不稳定的性状.结果表明,八大公山样地木本植物的根萌能力受地形因子以及进化历史的显著影响.     

群落水平上传粉生态学的研究进展

同地开花的植物共享传粉者,传粉者通常在多种植物上觅食,这些事实激发人们在群落水平上开展传粉生态学研究.与以单种植物为对象的传粉研究相比,从群落水平研究植物与传粉者、植物与植物之间的互作,有利于阐明传粉者与植物间关系的演化、探讨传粉过程在群落构建中的作用.对植物与传粉者互利关系的研究,已经从访问网络的结构动态,深入到网络的构建机制和对群落植物繁殖的切实影响上.从群落水平研究传粉者对花部特征的选择,分析共存植物的系统发育关系,可为花部特征演化提供更有力的证据.植物与植物之间由传粉者介导的互作研究,已经由成对或者少数几种植物之间,发展为在群落内的多种植物之间进行.由于传粉者对植物雄性和雌性功能的影响不同,植物之间互作表现出不同规律.相关研究从传粉者效率、植物柱头的花粉干扰和传粉过程的花粉丢失等多角度研究传粉者对植物雄性和雌性功能的作用.传粉作为一项基本生态服务,受到了多种人类活动的显著影响,尤其是外来物种入侵、生境破碎化等因素的不利影响.群落水平的传粉生态学研究在我国已有开展,今后的研究有必要在不同时空尺度上进行多层次调查和实验性工作,才能深入研究植物与传粉者、植物与植物的互作模式,从更大尺度揭示群落的构建机制、种间关系和花部特征演化.     

小兴安岭凉水谷地云冷杉林群落组成与空间格局

谷地云冷杉林是小兴安岭地区谷地的顶极群落,在我国温带植被类型中占有重要地位.本研究基于凉水谷地云冷杉林9.12 hm2动态监测样地,分析了群落物种组成和径级结构,并运用点格局方法分析16个主要物种不同生活史阶段的空间分布格局,探讨密度制约效应在优势种不同生活史阶段所发挥的作用.结果表明:(1)样地内木本植物共有44种,胸径?1 cm的独立个体35656株,隶属于14科29属;(2)林冠层、林下层树种和优势种冷杉与红皮云杉的径级分布均呈倒"J"型,灌木层的径级分布呈"L"型;(3)主要物种幼树Ⅰ(1 cm?胸径5 cm)在1~50 m尺度上主要呈现聚集分布,随着尺度增大,聚集强度逐渐减小;幼树Ⅱ(5 cm?胸径10 cm)随着尺度增大呈现出由聚集分布向随机分布变化;成年树(胸径?10 cm)则呈近似随机分布或均匀分布;(4)优势种冷杉幼树Ⅰ和幼树Ⅱ与成年树利用生境的方式均不同,而红皮云杉幼树Ⅰ与成年树利用生境的方式不同,幼树Ⅱ与成年树利用生境的方式相同;冷杉与红皮云杉的幼树Ⅰ与幼树Ⅱ均在1~50 m尺度上呈现相对于成年树额外的聚集,在尺度5 m时,随着径级增大,这种额外的聚集逐渐减小,说明密度制约效应起作用.     

全氟和多氟烷基物质与微生物相互作用的研究进展

近年来,全氟和多氟烷基物质(per-and polyfluoroalkyl substances, PFASs)污染已成为全球性环境问题. PFASs的生产和使用导致其通过多种途径进入并持久存在于环境中.一方面, PFASs会对环境中的微生物产生毒性效应,主要毒性机制包括:增加膜透性、引起氧化应激和诱导DNA损伤,从而使得对PFASs较为敏感的微生物活性降低甚至生长受到抑制.长期作用下, PFASs可以改变微生物群落的组成和结构,并且还有基于微生物的食物链传递风险.另一方面,微生物及其胞外分泌物所形成的生物被膜可以吸附环境中的PFASs,并利用自身分泌的胞外酶(如CSO₃^-键裂解酶、磷酸酯酶和聚氨酯酶),通过铁氨氧化、脱硫和水解等反应转化或降解PFASs.因此,本文系统阐述PFASs与环境微生物的相互作用,重点总结PFASs对细菌的细胞毒性;分析PFASs对环境(土壤、淡水、海洋)微生物群落组成、结构及生态系统物质循环的影响;深入讨论PFASs的微生物转化/降解途径;并结合存在的问题及挑战(如PFASs通过细菌进入食物链、PFASs对微生物群...     

抗生素耐药性的微生物调控:原生生物对细菌抗生素耐药性的影响

抗生素耐药性在环境中的存在、进化和传播对人类健康构成了全球性的威胁.随着抗生素的使用,我们对人类影响的生态系统中抗生素耐药性的了解正在迅速加深.然而,在人类干扰有限的自然生态系统中,微生物的相互作用作为抗生素耐药性进化的主要驱动因素在很大程度上仍被忽视.本文首先综述了抗生素耐药性的起源、进化和传播,指出前抗生素时代细菌耐药性进化的主要动力是微生物之间对资源的竞争,而抗生素时代人类活动向环境中施加的高浓度的抗生素则成为细菌耐药性进化的主要动力.然后在个体水平分别梳理了自养型原生生物和吞噬型原生生物在调控细菌耐药性方面的重要作用.并且指出由于方法上的局限性,目前在群落水平的研究相对缓慢,了解原生生物在微生物食物网中的地位和影响原生生物群落分布的因素则有利于我们解析其中的机制.最后对利用原生生物遏制抗生素耐药性带来的危害进行了展望,以期为缓解抗生素耐药性并控制其在环境中的传播提供科学依据.     

秸秆混菌厌氧链延长生产中链脂肪酸:pH调控作用

混菌发酵系统中微生物菌群和代谢路径有效调控是制取中链脂肪酸的关键.本研究以厌氧发酵重要参数pH为调控因子,考察pH对秸秆初次和二次厌氧发酵中有机酸生成的影响规律,并采用16S rRNA高通量测序分析微生物群落变化,解析pH调控与产酸性能和微生物群落之间的关系.结果表明, pH调控对秸秆初次发酵产酸性能有显著影响,酸性和中性条件有利于链延长反应,产物以丁酸和己酸为主(80%以上).然而,碱性条件严重抑制链延长反应,产物以乙酸(93.2%)和丙酸(5.5%)为主,无己酸生成.二次发酵结果表明,在酸性条件下(pH 5.6)二次发酵链延长无法进行,而pH从5.6调至7.0后,己酸浓度从1.88 g/L快速升高到11.8 g/L.微生物群落分析表明,链延长直接相关的菌属,如Clostridium Ⅳ, Clostridium Ⅺ, Clostridium ⅪVa, Clostridium ⅪVb, Clostridium XⅧ和Clostridium sensu stricto等,在中性和酸性条件下的丰度显著高于碱性条件.另外,二次发酵中pH调节并未显著改变链延长相关菌群的丰度,表明链延长微生物活性恢复是产己酸的诱因.本研究发现可为混菌发酵体系内复杂微生物群落的定向调控生产中链脂肪酸提供借鉴.     

设施农业土壤微塑料污染及其对细菌群落多样性的影响

设施农业土壤普遍使用塑料薄膜覆盖和施加大量有机肥,可能成为微塑料污染区.对杭州湾沿岸集中连片设施农业区54个表层土壤样品的调查研究表明,黑色地膜覆盖土壤中微塑料丰度普遍高于透明棚膜、棚膜与地膜结合覆盖土壤,微塑料最高丰度可达1560个/kg,聚乙烯薄膜类微塑料普遍存在.进一步通过聚乙烯微塑料污染土壤暴露培养29 d的试验结果表明,微塑料的添加会一定程度抑制土壤细菌群落丰富度的恢复. 16S r RNA高通量测序结果显示,土壤细菌群落结构的改变不随微塑料暴露量的增加而加剧, 1%暴露量时聚乙烯微塑料对土壤细菌群落结构的影响比5%暴露量时更为显著;土壤中的微塑料暴露主要使鞘脂单胞菌目(Sphingomonadales)、黄色单胞菌目(Xanthomonadales)、丙酸杆菌目(Propionibacteriales)、Chitinophagales、鞘脂杆菌目(Sphingobacteriales)和黄杆菌目(Flavobacteriales)等相对丰度显著上升,而未分类的放线菌目(unclassified Actinobacteria)、β-变形菌目(Betaproteobacteriales)、粘球菌目(Myxococcales)、芽单胞菌目(Gemmatimonadales)等相对丰度显著下降; KEGG代谢通路预测显示土壤微塑料污染可能会影响异黄酮等次级代谢产物的生物合成,促进多环芳烃的降解.未来需进一步从相关功能基因角度探讨微塑料污染对土壤中养分和外源污染物生物转化的影响.     

宝天曼自然保护区不同生活型物种与土壤相关性分析

植物群落更新过程受森林垂直结构的影响,而土壤是群落更新演替过程中的重要影响因素.本研究以宝天曼自然保护区1 hm2固定监测样地调查数据为依托,采用方差分解(RDA)分析了表层土、深层土与不同生活型物种分布的关系,并对两层土壤理化性质进行主成分分析(PCA),通过广义可加模型(GAM)拟合了乔木、小乔木、灌木中主要物种分布与主成分分析中各主分量的关系.结果表明:(ⅰ)表层土、深层土共同解释了全部物种、乔木、小乔木、灌木分布的40.52%,40.46%,37.17%,42.14%,其中表层土壤独立解释了14.68%,17.32%,10.61%,14.34%,深层土壤独立解释了18.24%,17.22%,18.8%,18.84%;(ⅱ)15个土壤理化性质主成分分析表明,前4个主分量分别代表了38.02%,14.41%,9.06%,5.79%,累计贡献率达67.28%;(ⅲ)GAM拟合结果显示,不同生活型物种与4个主分量相关程度不同,乔木层D2介于0.63%~9.07%,小乔木层D2介于1.41%~29.93%,灌木层D2介于1.91%~15.53%.本研究结果支持物种共存机制中的生态位理论,土壤理化性质对宝天曼物种分布具有重要影响;表层土养分含量大于深层土,但并不意味着对物种的作用也大于深层土,在今后研究中要结合物种自身特性,重视深层土壤理化性质对物种分布的作用;不同物种以及不同生活型物种对土壤等资源的利用存在差异,这种差异促进了物种的共存.