摘要
繁殖性状是植物完成种群更新和个体生活史等生态过程中发挥重要作用的关键性状,繁殖性状的多样化是植物长期进化与自然选择的结果。繁殖性状之间的权衡关系反映植物产生子代过程中资源获取与分配的生态策略,影响植物子代在生境中萌发、生长和竞争的能力。茂兰喀斯特地区生境异质性强、群落组成结构复杂、特有成分丰富,分析该地区森林群落物种繁殖性状特征有助于理解物种共存、生态适应与协同进化过程。然而,关于喀斯特地区植物繁殖性状相关研究较少,缺乏对植物繁殖性状本身的关注,当前仍存对喀斯特地区繁殖性状组成与多样性对物种适宜生境过程中的重要作用未被明晰的问题。本研究以茂兰喀斯特森林动态监测 25 ha大样地群落繁殖性状为研究对象,分析不同生境下繁殖性状与物种组成、多样性特征、生境适应以及功能多样性与物种多样性关系的生境效应,可为阐明喀斯特地区植物的生态适应性、理解物种多样性形成与维持潜在机制提供参考。研究结果如下: (1)调查样地物种共77科194属354种23642株,植株密度为0.82株/m2,以耐旱植物为主。物种组成生境效应显著(P<0.01),优势物种组成在不同生境间的周转组分约占 50%,香叶树(Lindera communis)和化香树(Platycarya strobilacea)群落为主要优势种。乔木层与灌木层均以常绿植物为主,不同生境类型变化(缓坡-陡坡-山顶),落叶植物增加比例大于常绿植物。 (2)物种多样性指数相比 Shannon-Wiener 指数和 Pielou 指数,物种Richness指数、Simpson指数和多度具有更明显的生境效应,物种集中分布于山顶生境,植株平均胸径面积最小(20.78 cm2)而多分枝(1962株)。陡坡生境物种多样性指数(除 Richness指数外)最低,主干胸径面积最大(43.24 cm2)。缓坡生境分布物种Richness指数最低、Pielou指数最高,植株平均胸径面积最大。 (3)喀斯特森林植物繁殖性状以黄色(126 种 13109 株)、具芳香气味(187种 13777株)、腋生(184种 11958株)、两性(209种 13891株)、小型(289种20571株)、虫媒授粉(259种16798株)、圆锥花序(94种6388株)的性系统性状为优势性状;以红色(117种8184株)、近圆形(246种18404株)、核果(126种8091株)、动物扩散(195种11015株)、棕色种子(219种15652株)、小型果实(199种14565株)、小型种子(203种14944株)的扩散系统性状为优势性状。繁殖性状类型无明显生境替换特征,均分布于各生境中,在数量分布上具明显生境效应。 (4)植物繁殖性系统性状生境效应主要受海拔因子的显著影响(P<0.01),解释率为39.54%,凹凸度是影响的重要因子,解释率为19.12%;植物繁殖扩散系统性状生境效应主要受凹凸度因子的显著影响(P<0.01),解释率为 30.9%,海拔是影响的重要因子,解释率为 23.16%。性系统性状与扩散系统性状的生境影响因子存在差异,坡度因子对两者的影响均较弱。 (5)群落物种繁殖性状多样性指数特征与物种多样性特征的生境效应相似,主要差异为Pielou指数在山顶生境(0.88±0.01)显著高于缓坡生境(0.87±0.01)。物种Richness指数与FDp指数生境效应特征相似,与FEve指数生境效应特征相反,Rao指数与Shannon-Wiener指数、Simpson指数生境效应特征相似。物种多样性指数均与繁殖性状多样性指数之间线性正效应关系显著(P<0.05),与功能FDp 指数、Rao 指数之间呈显著(P<0.05)线性正效应关系,Richness 指数与FDp 指数拟合优度最高(R2=0.816)。物种多样性指数与繁殖性状多样性指数、功能多样性指数之间的拟合优度受生境效应影响较大,表现出明显的差异性,可能与物种分布密度、性状适应特性及空间生态位分化有关。 喀斯特森林群落物种繁殖性状优势特征明显,分布特征生境效应显著,繁殖性状多样性指数和功能多样性指数与物种多样性指数之间存在相一致的生境效应特征,在一定程度上具有表征物种多样性在生态过程所具特性的代表性。因此,在揭示物种共存与多样性维持研究中,繁殖性状及其功能多样性更应该受到关注,可为植被恢复与治理中,从繁殖过程角度考虑性状组合配置的关键作用提供适地物种选择参考。