海南島熱帶山地雨林植物功能群劃分及生態(tài)關(guān)鍵種的確定.pdf

1、熱帶森林對全球生物多樣性保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)功能的維系起著非常重要的作用。然而，熱帶林極高的物種多樣性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，使得生態(tài)分析非常困難，若將其物種按照一定規(guī)則劃歸為不同的功能群，將十分有利于熱帶林的科學(xué)研究和經(jīng)營管理。 本文以海南島霸王嶺林區(qū)作為海南島熱帶林的典型區(qū)域，以反映不同環(huán)境因子、干擾類型和恢復(fù)時(shí)間的熱帶山地雨林為研究對象，在大面積(15hm<'2>)樣地調(diào)查的基礎(chǔ)上，依據(jù)物種的7個功能特性(喜光性、潛在高度、板根大小、木材

2、密度、種子生物量、傳播方式和落葉/常綠性)，分別把物種劃分為不同類別的功能群，應(yīng)用NMS分析了各功能群隨不同干擾類型和恢復(fù)時(shí)間熱帶山地雨林群落的變化規(guī)律。應(yīng)用PCA分析了各功能特性因子之間的相關(guān)關(guān)系，并應(yīng)用TWINSPAN綜合多個功能特性因子將熱帶山地雨林中的植物物種劃分為13類功能群，最后應(yīng)用DCCA排序闡述了各功能群隨不同環(huán)境因子、干擾類型和恢復(fù)時(shí)間的變化規(guī)律，最后應(yīng)用不同指標(biāo)確定了各功能群的生態(tài)關(guān)鍵種。通過研究得出以下主要結(jié)論：

3、 1．海南島的熱帶山地雨林按照其立地條件，可大致劃分為坡地山地雨林和溝谷山地雨林兩大類，按照其受干擾的情況又可劃分為老齡林和次生林(主要是由于采伐和刀耕火種形成的)等類型。海南島熱帶山地雨林中喬木和灌木的相對多度最高，其次是草本和藤本植物，而附生和棕櫚植物很低。喬木的相對多度與土壤有機(jī)質(zhì)和離老齡林的距離成正相關(guān)，在采伐后恢復(fù)的山地雨林次生林中的分布最高。灌木的相對多度與生境的石礫含量成負(fù)相關(guān)，在溝谷山地雨林老齡林中的分布最低。草本

4、、棕櫚和附生植物的相對多度與生境的濕度、土壤石礫含量、pH、全P和K正相關(guān)，主要分布于溝谷山地雨林老齡林中，且隨著恢復(fù)時(shí)間的增加而增加。藤本植物在熱帶不同類型山地雨林中的相對多度分布差異不明顯。 2．耐蔭性功能群在熱帶山地雨林中的相對生物量和相對多度最高，其中強(qiáng)耐蔭性的功能群主要分布于溝谷山地雨林老齡林，中性或偏蔭性功能群則主要分布于坡地山地雨林老齡林。喜光性功能群在山地雨林次生林中的相對生物量和相對多度最高，尤其是刀耕火種后恢

5、復(fù)起來的次生林。隨著刀耕火種后恢復(fù)起來的次生林恢復(fù)時(shí)間的增加，強(qiáng)耐蔭性功能群的相對生物量和相對多度增加，而喜光性功能群則逐漸減少。強(qiáng)耐蔭性功能群的相對生物量與恢復(fù)時(shí)間、土壤石礫含量、pH、全P和速效K成正相關(guān)，與海拔高度和土壤有機(jī)質(zhì)成負(fù)相關(guān)性，而喜光性功能群的相對生物量與采伐強(qiáng)度成正相關(guān)性，與土壤速效N和全N成負(fù)相關(guān)性。 3．潛在高度中等(15-25m)的功能群在熱帶山地雨林中有最高的相對生物量和相對多度，潛在高度較高的功能群主

6、要分布于溝谷山地雨林老齡林，其次是坡地山地雨林老齡林。隨著刀耕火種后山地雨林次生林的恢復(fù)時(shí)問增加，高冠層功能群的相對生物量和多度增加，其它功能群發(fā)生的變化不明顯。高冠層功能群的相對生物量與土壤的石礫含量、pH、全P和速效K成正相關(guān)，與土壤有機(jī)質(zhì)負(fù)相關(guān)。 4．大板根功能群在林冠層有最高的相對生物量和相對多度，尤其是溝谷山地雨林老齡林的林冠層。無板根的功能群分布較廣，以山地雨林次生林最高。隨著刀耕火種后山地雨林次生林的恢復(fù)時(shí)間增加，

7、大板根功能群的相對生物量和相對多度增加，而小板根功能群減少。大板根功能群的相對生物量與干擾后的恢復(fù)時(shí)間、石礫含量、土壤pH、全P和速效K含量成正相關(guān)，而與海拔高度、土壤速效P和有機(jī)質(zhì)成負(fù)相關(guān)。 5．小木材密度功能群在干擾后處于不同恢復(fù)階段的山地雨林次生林中有最高的相對生物量和相對多度，其次是溝谷山地雨林老齡林。隨著刀耕火種后山地雨林次生林的恢復(fù)時(shí)間增加，小木材密度功能群的相對生物量和相對多度減少，而大材密度的功能群增加。大木材密

8、度功能群的相對生物量與海拔高度和土壤有機(jī)質(zhì)成正相關(guān)，與采伐強(qiáng)度、恢復(fù)時(shí)間、土壤石礫含量和pH成負(fù)相關(guān)。 6．小種子功能群在刀耕火種后恢復(fù)起來的山地雨林次生林和溝谷山地雨林老齡林有最高的相對生物量和相對多度，而大種子的功能群主要分布于采伐后恢復(fù)起來的山地雨林次生林和坡地山地雨林老齡林，水分差異對種子大小的影響遠(yuǎn)大于干擾類型和恢復(fù)時(shí)間。隨著刀耕火種后山地雨林次生林的恢復(fù)時(shí)間增加，小種子功能群的相對生物量和相對多度減少，而大種子功能群

9、增加。 7．動物傳播種子的功能群在熱帶山地雨林中的相對生物量和相對多度較高，尤其是坡地山地雨林老齡林最高。自體和風(fēng)傳播種子功能群的相對生物量和相對多度極低，其中自體傳播種子的功能群主要分布于溝谷山地雨林老齡林或刀耕火種后恢復(fù)的山地雨林次生林，而風(fēng)傳播種子的功能群主要分布于采伐后恢復(fù)的山地雨林次生林。隨著刀耕火種后山地雨林次生林的恢復(fù)時(shí)間增加，自體傳播種子功能群的相對生物量和相對多度增加，而風(fēng)傳播種子功能群減少。動物傳播種子功能群

10、的相對生物量與采伐強(qiáng)度和土壤速效K成負(fù)相關(guān)，而自體傳播種子功能群的相對生物量與土壤石礫含量和全P成正相關(guān)，風(fēng)傳播種子功能群的相對生物量與采伐強(qiáng)度成正相關(guān)。 8．常綠性功能群在熱帶不同山地雨林中有最高的相對生物量和相對多度，而落葉性功能群的分布極低且主要分布于山地雨林次生林中。隨著刀耕火種后山地雨林次生林的恢復(fù)時(shí)間增加，常綠性功能群的相對生物量和相對多度增加，而落葉性功能群減少。常綠性功能群的相對生物量與海拔高度、坡向、土壤速效P

11、和土壤有機(jī)質(zhì)成正相關(guān)，與土壤pH和速效K成負(fù)相關(guān)，而落葉性功能群的相對生物量與采伐強(qiáng)度成正相關(guān)。 9．綜合考慮物種的7個功能特性，可將熱帶山地雨林的所有物種劃分為13類功能群，主要貢獻(xiàn)因子是潛在高度、板根大小、種子大和木材密度，其次是物種的喜光性和落葉/常綠性，而種子傳播方式最低。其中，潛在高度與種子生物量和板根大小之間成正相關(guān)；種子生物量與喜光性、自體和風(fēng)傳播方式成負(fù)相關(guān)，與木材密度和動物傳播方式成正相關(guān)。此外，喜光性、木材密

12、度、種子生物量和種子傳播方式均與物種的落葉與常綠性相關(guān)。 10．溝谷比坡地山地雨林老齡林的功能群有更大的潛在高度和板根，且含有一定數(shù)量依賴于風(fēng)或自體傳播種子的落葉性物種，而坡地比溝谷山地雨林老齡林的功能群有更大的種子和木材密度，主要由動物傳播種子的常綠性物種組成。隨著刀耕火種后山地雨林次生林的恢復(fù)時(shí)間增加，功能群的潛在高度、種子生物量及木材密度增加，且由依賴于風(fēng)傳播種子的落葉性物種過度到動物傳播種子的常綠性物種。 11．

13、林冠層比其下層林的功能群有更高的潛在高度、板根、種子生物量和木材密度，可有效地指示生境的N、P、K、pH、水分和海拔高度的梯度變化，而低冠層或下層林較大的板根或種子生物量的功能群也能夠在一定程度上指示生境的變化，但明顯弱于冠層林的功能群。 12．應(yīng)用物種的相對生物量、相對胸高斷面積、相對多度、相對頻度和重要值等5種方法，分別確定了各功能群的關(guān)鍵種。除了受種源影響較大的少數(shù)物種(如廣東胡椒和毛荔枝)外，各關(guān)鍵種隨不同干擾類型及恢復(fù)