基于生境异质性的喀斯特植物群落物种与谱系多样性分布格局

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喀斯特森林是我国重要的自然资源宝库,蕴含着丰富的植物资源。喀斯特由于基岩裸露、丰沛降雨溶蚀的作用,使得喀斯特地表形成许多局部微环境即小生境,由石沟、石洞、石缝、石槽等多种小生境类型组合的复合体形成了喀斯特植被生存生境。这类由地质背景主导的小生境高度异质性是构成喀斯特地区植物群落物种丰富多样的关键因素。以往对喀斯特异质性的探究多为定性研究,喀斯特生境异质性程度的定量描述是亟待解决的问题。本文以小生境为切入点,基于Shannon信息熵理论构建综合生境异质性指数,定量分析喀斯特生境异质性程度。通过对53个野外植物群落样地调查,从物种、谱系两个维度分析群落多样性对小生境组分比率及生境异质性响应特征,以期为揭示喀斯特地区生物多样性形成与维持机理提供理论依据,并为该地区的资源保护与植被恢复提供参考和依据,主要结果如下:(1)研究区物种丰富度指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数总体呈现为灌木层植物>草本层植物>乔木层植物。Shannon-Wiener指数呈现为草本层植物>灌木层植物>乔木层植物。谱系多样性PD指数表现为灌木层植物>草本层植物>乔木层植物;从系统发育结构来看,乔木层与灌木层植物系统发育结构呈现聚集结构,草本层植物系统发育结构呈现发散结构。(2)喀斯特的各类小生境中以土面、石面占绝对优势,石缝、石沟、石洞、石槽小生境依次减少。就物种丰富度与谱系多样性而言,分别随着石沟、石缝、石槽、土面各小生境组分比率的增加,乔木层、灌木层、群落植物的物种丰富度与谱系多样性PD指数均呈现单峰变化趋势,石沟、石缝、石槽对石面和土面的资源分割提高物种多样性与谱系多样性,进一步分割降低物种多样性与谱系多样性。(3)就物种Alpha多样性而言,乔木层、灌木层、群落植物的物种丰富度与Shannon-Wiener多样性指数沿生境异质性均呈现明显的单峰变化,均在中度生境异质性(1.2-1.4)出现最大值;草本层植物Simpson指数与Pielou指数随生境异质性升高呈现先急剧增加后趋于平缓稳定规律。就物种Beta多样性而言,乔木层植物、灌木层的Cody相异性指数随生境异质性升高均呈现单峰型变化,在中度生境异质性出现峰值;草本层Sorensen与Jaccard相似性指数随生境异质性的增加而提高,由较低生境异质性的中度不相似,随生境异质性的增加逐渐呈现中度相似。(4)就谱系Alpha多样性而言,乔木层、灌木层、群落植物的谱系Alpha多样性PD指数均沿生境异质性升高呈现单峰变化趋势,在中度生境异质性维持最高的谱系多样性。乔木层系统发育结构在较中低生境异质性表现聚集结构,在较高生境异质性呈现发散结构。就谱系Beta多样性而言,草本层谱系Beta多样性在较低生境异质性呈现急剧降低趋势,而乔木层植物在较高生境异质性表现出急剧增加趋势。综上所述,喀斯特地区小生境类型丰富,小生境资源分割影响生境异质性,进一步影响物种多样性。石沟、石缝、石槽对石面和土面的资源分割提高物种多样性,进一步分割降低物种多样性。通过基于各小生境组合状况所构建的生境异质性指数来看,较低或较高异质性不利于物种多样性与谱系多样性维持,中度异质性维持更多的物种多样性与谱系多样性。中尺度上喀斯特物种多样性维持是小生境资源分割比率对异质性的权衡。
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