[00112893]喀斯特季节性雨林中萌生更新的格局与机制研究

《喀斯特季节性雨林中萌生更新的格局与机制研究》（2015GXNSFBA139050）是广西壮族自治区科学技术厅“桂财教[2015]139”号文件下达的,由广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所独立承担的自然科学基金项目,实施期限为2015年4月至2018年8月。中国西南喀斯特区是全球三大喀斯特集中分布区之一,其喀斯特山地地质地貌形态丰富,土壤富钙、偏碱,发育着独特且类型多样的热带和亚热带喀斯特植被生态系统,发挥着防止石漠化、调蓄表层喀斯特带、碳库等一系列重要的生态功能。随着全球经济的发展,对喀斯特地区的破坏日益加剧,喀斯特生态系统特有动植物的保护逐渐引起人们的关注。在热带气候条件下发展起来的喀斯特季节性雨林是全球最为独特的喀斯特森林,被认为是隐地带性的土壤演替顶极群落,保存着众多特有种类。这些种类适应了喀斯特生态系统中强碱性和极干旱土壤的严酷环境。这种生境条件下,大多数树种都具有萌生更新能力,其更新幼体常具有较强的抗性和耐性,生长迅速,较之有性生殖更为可靠。萌生更新是种子植物更新策略的一部分,其在具有外界干扰的生态系统中尤为重要。但是许久以来,相对于由种子萌发引起的物种增补而言,木本植物的萌生和一些植物的克隆生长在生态系统更新中的作用,以及由此引发的物种在生态系统中的持久性一直未引起重视。 作为一种重要的森林更新方式,对自然干扰条件下萌生更新形成的生理生态机制了解较少。本研究以弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha动态监测样地第1次普查数据中萌枝（根萌和枝萌）数据为研究对象,采用Tours-translation检验法分析了萌生能力在不同生境类型中的差异性,以及与不同环境因子的关联性。研究发现：样地中有190个物种具有萌生现象,平均每公顷1830.67株萌生个体;不同生境类型间萌生能力差异明显,总体表现为山顶周围萌生能力较强,山坡周围萌生能力较弱,此外萌生能力的生境关联性还与萌枝的径级大小有关;萌生能力与海拔、凹凸度、坡度和坡向的余弦值显著正相关,而与个体胸高断面积之和显著负相关。综上分析,喀斯特季节性雨林中萌生更新较为普遍,其分布格局与环境因子间存在一定关联。但是,仅依靠单次调查数据并不能深入揭示萌生更新格局形成的潜在生态学过程和维持机制。因此,长期动态监测尤为必要。作为和实生更新具有同等重要的更新方式,有关萌生更新的研究相对较少,有关萌生的系统学研究则更少。亲缘关系相近的物种是否具有相似的萌生能力呢？一般情况下,亲缘关系越近的物种有着相似的功能性状,因为它们离共同的祖先系统发育距离越近,彼此分开进化的时间越短。选取弄岗监测样地中39个常见种的叶片,运用DNA barcoding技术测定了这些常见种的遗传距离。初步研究表明：样地植物的根萌能力发现有显著的谱系信号,但在灌木层、乔木层、林间层、常绿型和落叶型等不同生活型或生活习性植物类群中,根萌能力与系统发育历史的相关性并不一样。表明根萌能力在植物中是一个不稳定的性状。生态位与中性过程是物种多样性形成的两大重要机制,本项目还初步研究了弄岗监测样地物种多样性形成和维持机制。 研究结果发现,不同环境因子均对物种组成具显著作用;生态位过程解释率随着尺度的增大而增加,10 m尺度时仅为16.7%、20 m为31.0%、50 m为47.2%,然而纯生态位过程则解释率极低仅为0.5%左右;而中性过程则非常高10 m时65.4%、20 m为72.6%、50 m为75.8%,纯中性过程则为10 m时49.8%、20 m为48.9%、50 m为37.8%。这表明,喀斯特季节性雨林中物种共存机制中中性随机过程起主要作用。而这一结论与喀斯特生境类型的复杂性看似是冲突的。我们初步分析认为造成原因主要为：现有的地形因子和环境因子不足以衡量生态位变量（多维性）;喀斯特地区岩石或土壤分布的随机性和不确定性,而岩石或土壤分布规律又是主导其它地形和环境因子的重要因素等。