海南島熱帶低地雨林自然恢復(fù)過程中木本植物幼苗功能性狀及增補(bǔ)動(dòng)態(tài).pdf

1、物種多樣性維持機(jī)制是群落生態(tài)學(xué)研究中的一個(gè)核心問題。幼苗庫是熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)基本的組成部分，在群落動(dòng)態(tài)、多樣性維持和生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用。然而目前熱帶林的群落生態(tài)學(xué)研究主要以胸徑(DBH)1cm以上的個(gè)體為對(duì)象，而對(duì)DBH<1cm的幼苗關(guān)注較少。幼苗性狀對(duì)成年樹木在生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用可能具有決定性的影響，相對(duì)于熱帶樹木成年個(gè)體，幼苗的功能性狀更容易準(zhǔn)確獲取。本文以海南島不同恢復(fù)階段的熱帶低地雨林(刀耕火種后自然恢復(fù)30

2、年，60年的次生林和老齡林)為對(duì)象，研究了不同生長型木本植物(喬木、灌木和木質(zhì)藤本)幼苗功能性狀隨自然恢復(fù)過程的變化趨勢及其影響因素；通過比較不同恢復(fù)階段幼苗與成年樹群落的物種組成及多樣性特征，揭示了不同恢復(fù)階段熱帶低地雨林幼苗的增補(bǔ)動(dòng)態(tài)；通過優(yōu)勢種幼苗移栽試驗(yàn)，分析了幼苗在不同群落中建立的可能性和限制性因子。主要研究結(jié)果如下：
　　1.與老齡林中的優(yōu)勢種幼苗相比，刀耕火種后自然恢復(fù)30年和60年次生林群落中的優(yōu)勢種幼苗具有更高的

3、比葉面積、比莖長和比根長，并在兩個(gè)恢復(fù)階段間沒有顯著性差異；隨著恢復(fù)時(shí)間的增加，葉干物質(zhì)比例顯著增加，而根干物質(zhì)比例隨恢復(fù)逐漸降低，莖干物質(zhì)比例則在3個(gè)恢復(fù)階段沒有顯著差異；基于幼苗功能性狀，應(yīng)用PCA分析可以將不同恢復(fù)階段的幼苗分成不同的功能群組，老齡林中的物種比次生林中的物種聚集的更為緊密。
　　2.環(huán)境因子隨恢復(fù)時(shí)間的增加而發(fā)生變化，土壤含水量在30年次生林中顯著低于60年次生林和老齡林，冠層開闊度和土壤養(yǎng)分含量隨著恢復(fù)時(shí)間

4、的增加逐漸降低；幼苗的功能性狀與環(huán)境因子的相關(guān)性隨自然恢復(fù)過程而發(fā)生相應(yīng)的變化，在恢復(fù)30年的次生林中，幼苗的多數(shù)功能性狀都與土壤含水量密切相關(guān)，但到了60年的次生林和老齡林階段，幼苗的所有功能性狀均與其不相關(guān)；在恢復(fù)30年和60年的次生林中，幼苗的所有功能性狀與冠層開闊度均不相關(guān)，但在老齡林中比葉面積、葉干物質(zhì)比例和莖干物質(zhì)比例都與其顯著相關(guān)；幼苗功能性狀與土壤養(yǎng)分含量在各個(gè)恢復(fù)階段中都顯著相關(guān)。
　　3.在各恢復(fù)階段的群落中，

5、功能性狀隨生長型和幼苗生長階段(高度級(jí))而發(fā)生顯著變化。幼苗通過調(diào)節(jié)各功能性狀之間的權(quán)衡來適應(yīng)群落環(huán)境的變化，喬木和灌木幼苗通過低的比葉面積、低的葉干物質(zhì)比例和高的莖干物質(zhì)比例來適應(yīng)群落下的低光環(huán)境，而藤本植物則通過相反的策略實(shí)現(xiàn)其在熱帶低地雨林中的生存。隨著幼苗的生長，喬木和灌木植物的幼苗減少對(duì)同化器官的投入，增加支撐器官的投入；藤本植物幼苗對(duì)同化器官的投入增大，減少了對(duì)支撐器官的投入，這符合藤本植物依附于其他植物生長的特性。

6、　　4.在各恢復(fù)階段的群落中，幼苗層和成年樹(DBH≥7.5cm)的功能性狀(比葉面積、葉干物質(zhì)含量和比莖密度)存在顯著差異，幼苗層的葉干物質(zhì)含量和比莖密度與成年樹之間存在線性正相關(guān)關(guān)系；幼苗層和成年樹的比葉面積隨恢復(fù)階段呈降低趨勢，葉干物質(zhì)含量和比莖密度均隨恢復(fù)時(shí)間的增加逐漸升高；在次生林中，幼苗層和成年樹層功能性狀與環(huán)境之間的關(guān)系基本一致，老齡林中，幼苗層、成年樹層功能性狀與環(huán)境之間的關(guān)系有差異。在海南島熱帶低地雨林中，雖然幼苗功能

7、性狀并不能完全取代成年樹的功能性狀，但可根據(jù)幼苗層的功能性狀推測成年樹功能性狀隨自然恢復(fù)的變化趨勢，在次生林中可以根據(jù)幼苗層的功能性狀推測成年樹功能性狀對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)規(guī)律。
　　5.隨著恢復(fù)時(shí)間的增加，幼苗的種―面積和種―個(gè)體累積速度都在增加，老齡林的累積速度顯著高于次生林；群落內(nèi)幼苗多度及豐富度呈先增大后降低的趨勢；次生林與老齡林的幼苗層組成的相似性也逐漸增加；幼苗物種豐富度與不同環(huán)境之間的關(guān)系隨恢復(fù)階段而變化：恢復(fù)30年次生

8、林幼苗豐富度與土壤含水量、全氮、全磷含量顯著相關(guān)，恢復(fù)60年次生林幼苗豐富度與冠層開闊度、土壤水分、土壤鉀含量顯著相關(guān)，而老齡林豐富度與冠層開闊度、有效磷、有效鉀顯著相關(guān)；幼苗多度和豐富度隨以高度級(jí)劃分的生長階段的增加呈逐漸遞減的趨勢。
　　6.對(duì)不同恢復(fù)階段的幼苗物種組成異質(zhì)性和環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析，結(jié)果顯示：在30年和60年次生林中，環(huán)境因子對(duì)幼苗層物種組成異質(zhì)性的解釋方差分別為55.1％和53.5%，而在老齡林中環(huán)境因子的解

9、釋方差較低，為43.4%。不同恢復(fù)階段幼苗樣方分布與環(huán)境因子之間的關(guān)系不同，恢復(fù)30年次生林的幼苗分布主要受土壤含水量和冠層開闊度的影響；恢復(fù)60年次生林的幼苗分布主要受土壤養(yǎng)分含量的影響。影響老齡林幼苗分布的環(huán)境因子主要是土壤含水量和全磷含量。
　　7.刀耕火種后自然恢復(fù)30年、60年的次生林以及老齡林幼苗的物種豐富度分別占整個(gè)群落物種豐富度的63.5%、60.6%和54.9%，說明海南島熱帶低地雨林幼苗庫是生物多樣性中一個(gè)重要

10、的組成部分。不同恢復(fù)階段的幼苗(DBH<1cm)、幼樹(1cm≤DBH<7.5cm)和成年樹(DBH≥7.5cm)之間的補(bǔ)充比例不同，恢復(fù)30年次生林分別有71.9%和39.7%物種的幼苗能夠進(jìn)入幼樹和成年樹層，而恢復(fù)60年次生林分別有65.0%和38.0%物種的幼苗能夠進(jìn)入幼樹和成年樹層，老齡林分別有74.9%和50.9%幼苗進(jìn)入到幼樹和成年樹層。
　　8.以熱帶低地雨林中分布的4個(gè)落葉物種山烏桕(Sapium discolor

11、)、厚皮樹(Lannea coromandelica)、野漆樹(Toxicodendron succedaneum)、銀珠(Peltophorum tonkinense)和4個(gè)常綠物種：米櫧(Castanopsis carlesi)、芳槁潤楠(Machilus suaveolens)、烏墨(Syzygium cumini)青梅(Vatica mangachapoi)為研究對(duì)象，分別進(jìn)行4種改變地上和地下競爭的處理(移除地上植被、挖溝、移