黄山松群落主要木本植物营养生态位和种间联结特征研究

摘要

植物群落内的种间关系是现代生态学的研究热点，也是种群生态关注的核心问题，主要包含不同种群的资源性竞争关系和稳定共存机制2个方面，而刻画种间关系的重要方法是种间联结(interspecific association)和生态位(niche)。种间联结是刻画不同物种在群落中空间分布上的关联性指标，可以反映种间的相互作用及生境差异这两个指标对物种分布的影响。生态位是刻画不同物种在群落中所占据的时空位置及功能地位的指标，可以反映物种对资源的利用状况和其所在群落的稳定性。若二者结合起来开展研究，则有助于了解种间相互关系及群落结构和功能，并且对于了解物种在群落中的时空位置及其机能联系、种群进化、群落演替、自然植被恢复、生物多样性保护和森林经营管理等方面意义重大。本文采用典型样地法对戴云山黄山松群落进行调查，选取重要值大于1的乔木层种群18个、灌木层种群11个，基于生态位空间分割方法，探究黄山松群落主要木本植物在土壤全N、全P、全K所形成的三维资源梯度上的多维生态位特征，并应用方差比率法（variance ratio test，VR）、x2显著性检验、联结系数（association coefficient，AC）、共同出现百分率(Percentage of co-occurrence，PC)和Spearman秩相关检验对黄山松群落主要木本植物进行种间联结程度的定量分析。得到的主要结论如下:
　　(1)黄山松群落的维管植物总计56科、102属、189种，集中分布在蔷薇科(Rosaceae)、山茶科(Theaceae)、百合科(Liliaceae)、壳斗科(Fagaceae)、漆树科(Anacardiaceae)和樟科(Lauraceae)等科及下属，是群落主要组成部分。
　　(2)考虑资源利用率与否对于多维营养生态位宽度的测度存在显著性差异，但本研究中采用余世孝多维生态位测度式更符合野外调查所观察到的实际情况。并且树种的重要值与生态位宽度值之间相关性不明显。
　　(3)乔木层主要种群所构成的153个种对中，生态位重叠值在0.5以下的有105个，占总重叠种对的68.6％;灌木层主要种群所构成的55个种对中，生态位重叠值在0.5以下的有25个，占总重叠种对45.5％。这表明黄山松群落主要木本植物的生态位重叠值普遍偏低，种间竞争程度不强。生态位宽度较大的黄山松、木荷、野漆、红楠、罗浮栲、甜槠和鹿角杜鹃的生态位重叠平均值分别为0.532、0.527、0.334、0.491、0.467、0.348和0.463，其中黄山松的生态位重叠平均值最高，占据相同资源位的物种数量最多，种间竞争相对最强。
　　(4)生态位宽度、生态位重叠和生态位相似性关系如下:生态位宽度较大的树种与其它树种生态位重叠值、生态位相似性不一定大，但生态位相似性与生态位重叠变化趋势基本一致，存在极显著正相关（乔木:P＜0.01，r=0.890;灌木:P＜0.01，r=0.909）。这说明在群落内部，生物生态学特征越相似的种群，它们对资源利用的相似程度则越高，常表现为生态位重叠，因而，可以认为种群间的生态位重叠能反映种群对资源利用的相似程度。
　　(5)在探究种间联结性时，不宜使用单一指标，最好多个指标配合使用来说明种间联结的程度，结合AC、PC和Spearman秩相关检验等指标来计测种间关联性，才能够得出较为可靠的结论。
　　(6)黄山松群落的主要木本植物总体关联性检验VR值均大于1，说明主要植物种群总体呈现显著正相关，反映了黄山松群落主要木本植物结构较为稳定或竞争趋缓。x2显著性检验、AC、Spearman秩相关系数结果说明乔木层和灌木层均以正关联种对数较多，乔木层正关联种对数分别达到了58.2％、49.7％、56.9％，负关联种对数次之，分别为41.2％、38.6％、42.5％，无关联种对数较少;灌木层正关联种对数分别达到65.5％、70.9％、56.4％,负关联种对数分别达到了29.1％、29.1％、43.6％，无关联种对数也较少。这反映了群落中主要木本植物之间存在一定的独立性。
　　(7)黄山松群落中主要木本植物的x2显著性检验、AC、PC和Spearman秩相关系数与其对应的生态位重叠具有极显著的正相关性（P＜0.01）。
　　(8)结合黄山松群落中物种的组成、重要值、年龄结构等特征，对黄山松群落种群变化进行分析，黄山松作为群落中的优势种，在乔木层中有较高的重要值，而调查的幼苗、幼树较少，属于典型的衰退种，并且黄山松与其它树种重叠值偏大，资源共享机会多。可以预见，随着占据同资源位物种数量的增加和环境资源的减少，物种为争夺资源可能演变为竞争，黄山松生长将受到威胁，未来的群落结构极有可能发展为以黄山松、木荷、鹿角杜鹃、甜槠、野漆等树种为主的优势种群，黄山松的优势地位呈现降低趋势。因此建议采用人工干扰措施并加强对黄山松的管理和保护。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 生态位研究进展

1．2．2 种间联结研究进展

1．3 研究目的和内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

1．4 技术路线

1．5 论文组织与结构

第二章 研究区概况

2．1 地理位置

2．2 地势状况

2．3 气候状况

2．4 土壤条件

2．5 植被状况

第三章 数据获取和整理

3．1 数据获取

3．1．1 野外调查

3．1．2 室内实验

3．2 数据整理

3．2．1 植物区系的数量组成

3．2．2 植物区系的地理成分分析

第四章 黄山松群落主要种群多维营养生态位

4．1 研究方法

4．1．1 生态位宽度

4．1．2 生态位重叠

4．1．3 生态位相似性

4．2 结果与分析

4．2．1 群落主要种群多维营养生态位宽度

4．2．2 群落主要种群多维营养生态位重叠

4．2．3 群落主要种群多维营养生态位相似性

4．3 讨论

4．4 本章小结

第五章 黄山松群落主要种群种间联结性

5．1 研究方法

5．1．1 多物种间总体关联显著性检验

5．1．2 成对物种种间联结的联结性测度指标

5．2 结果与分析

5．2．1 群落主要木本植物的总体关联性

5．2．2 乔木层种间联结性

5．2．3 灌木层种间联结性

5．3 讨论

5．3．1 种间联结

5．3．2 生态位与种间联结

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 存在的问题与展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢