基于功能性状的喀斯特植物群落构建机制研究

The methods based on functional trait analysis can reveal the influences of traits on the formation of plant community by effective use of plant traits such as physiology, morphology and life history etc. In order to explore possible ecological mechanisms controlling community assembly at different successional stages of karst vegetation in Maolan Karst National Natural Reserve in Guizhou province, China, this project measures a suite of 11 plant functional traits, analyzes the difference in plant traits among different plant community, and explains the changing laws of plant functional traits. At the same time, based on the analysis of plant functional traits, null model is employed to verify the habitat filtering and the influence of limiting similarity on the structure of woody plant community, and the changes in phylogenetical structure and trait evolution of plant community at different succession stages are analyzed. By doing these, it is also expected to understand the succession law of plant community from the perspective of functional trait and to reveal the key ecological process and the main drivers of the community assembly process in karst area.

基于功能性状的群落学研究方法能有效地利用植物的生理、形态和生活史等特 征，揭示性状对植物群落形成的影响。为了揭示喀斯特植物群落构建机制，本项目以贵州茂 兰喀斯特国家级自然保护区内不同演替阶段的植物群落为研究对象，详细测定了11个功能性状，分析不同演替阶段间物种功能性状的差异，阐明随演替进展植物功能性状的变化规律， 在此基础上，通过构建零模型检验生境过滤和极限相似性过程对喀斯特植物群落结构的影响，分析不同演替阶段群落谱系结构与性状进化特征，以期从植物功能性状角度理解喀斯特 地区的群落演替规律，揭示喀斯特植物群落构建的关键生态过程和驱动因素。

基于功能性状的群落学研究方法能有效地利用植物的生理、形态和生活史等特征，揭示性状对植物群落形成的影响。茂兰中亚热带喀斯特植被的生境类型特殊，物种组成丰富，群落结构复杂，为研究喀斯特地质背景下的生态学问题提供了理想场所。为了揭示喀斯特植物功能性状特点以及群落构建机制，本项目在贵州茂兰国家级自然保护区及其周边区域按照植被不同演替阶段（灌草丛、灌木层幼龄林、中林龄、老龄林）设置了42个样地（20m×20m或10m×10m）和2个1ha（100m×100m）样地，测定了常见植物的11个功能性状。此外，构建了茂兰已知的1012种木本植物的功能性状库，分析了喀斯特森林土壤性质的空间变异、群落分类、物种的空间分布格局等。本项目主要得到如下研究结果：（1）植物功能性状方面，茂兰喀斯特植物的生长型以乔木为主；阔叶物种显著高于针叶；中型叶植物占优势，小型叶次之，大型叶和微型叶较少；叶的质地以革质最多，纸质和草质叶次之；浆果和核果物种数显著高于其它果实类型；传播方式主要以动物取食传播为主；有刺物种显著低于无刺物种。上述不同植物的功能性状类型可能与其所分布的生境条件有关。（2）土壤养分和地形具有强烈的相关性，表明喀斯特地形因子特别是海拔、坡度和岩石裸露率是造成土壤养分空间变异的重要因素。（3）模糊排序表明喀斯特植物群落的分布与海拔、岩石裸露率存在密切关系，同时与土壤的水分调节存在一定的相关性。这些生态因子共同决定了亚热带喀斯特森林的物种分布与群落结构。（4）多数乔木树种的种群空间分布格局均呈现聚集分布，这种普遍的聚集性与喀斯特生境的高度异质性和种子扩散限制密切相关。后续的研究工作主要是构建零模型检验生境过滤和极限相似性过程对喀斯特植物群落结构的影响，分析不同演替阶段群落谱系结构与性状进化特征。