宝天曼国家级自然保护区环境因子对苔藓多样性和分布的影响

论文摘要

宝天曼国家级自然保护区位于北亚热带向南暖温带过渡区,在此开展苔藓植物多样性研究,能较大程度反映北亚热带向南暖温带过渡区苔藓植物多样性的特点。因此,本文以宝天曼国家级自然保护区内25 hm2森林动态监测样地中的1 hm2（100 × 100 m）小样地作为研究样地,从苔藓植物物种组成、苔藓植物α多样性及其与环境因子（地形因子、木本植物群落特征和林冠层光因子）的关系、苔藓植物β多样性及其与距离和环境差异的关系、苔藓植物分布与环境因子的关系和苔藓植物种间联结五个方面对石头、土壤、树干和腐木四种基质上苔藓植物进行研究,旨在了解宝天曼国家级自然保护区内苔藓植物的物种资源、物种多样性及在100 × 100m空间尺度上显著影响苔藓植物物种多样性和分布的环境因子,为宝天曼国家级自然保护区苔藓植物多样性保护提供理论依据。主要研究结果如下:1、通过野外调查,在1 hm2样地中共采集苔藓植物标本830份,经室内鉴定,藓类有87种,隶属20科47属,苔类12种,隶属10科11属。四种基质苔藓植物丰富度由高到低依次为:石头、树干、土壤和腐木,Patrick丰富度值分别为78、61、54、33。基质间苔藓植物物种组成有明显差异,石头与土壤基质间苔藓植物的共有种数量最多,达46种;土壤与腐木基质间苔藓植物的共有种数量最少,仅24种;四种基质苔藓植物的共有种数有19种,占苔藓植物物种总数的19.19%。基于多度计算基质间苔藓植物的Bray-Curtis相异系数,石头与土壤基质间苔藓植物的Bray-Curtis相异系数最低,仅0.359;石头与腐木基质间苔藓植物的Bray-Curtis相异系数最高,达0.591。不同基质苔藓植物群落被不同的苔藓植物物种所主导,石头基质苔藓植物群落优势种为长肋青藓（Brachythecium populeum）和圆叶匐灯藓（Plagiomnium vesicatum）;土壤基质苔藓植物群落优势种为小仙鹤藓（Atrichum crispulum）、圆叶匐灯藓和长肋青藓;树干基质苔藓植物群落优势种为羊角藓（Herpetineuron toccoae）和短叶毛锦藓（Pylaisiadelpha yokohamae）;腐木基质苔藓植物群落优势种是短叶毛锦藓,其重要值达到42.07。2、基于10 × 10 m调查样方,石头、土壤、树干和腐木基质有苔藓植物附生的样方数分别为92、56、95和57个,Kruskal-Wallis秩和检验揭示样方水平上四种基质苔藓植物的α多样性有显著差异,α多样性由高到低依次为:石头、树木、土壤和腐木。与地形因子、木本植物群落特征和林冠层光因子共12个环境因子的Spearman相关性分析显示:石头基质苔藓植物α多样性仅与坡度有一定相关性（P<0.1）;土壤基质苔藓植物α多样性与木本植物群落特征（木本植物丰富度、木本植物多样性、木本植物均匀度和林分密度）都有显著相关性（P<0.05）,其中于林分密度的相关性达到极显著水平（P<0.01）,与地形因子中海拔和坡向有极显著相关性（P<0.01）;树干基质苔藓植物α多样性与林分密度相关性达到极显著水平（P<0.01）,与海拔相关性达到显著水平（P<0.05）,与木本植物丰富度有一定相关性（P<0.1）;腐木基质苔藓植物α多样性与所有的环境因子都没有呈现显著相关性。林冠层光因子（林冠层散射辐射、林冠层直接辐射、林冠层覆盖度和叶面积指数）与苔藓植物α多样性的相关性均不显著。3、基于10 × 10 m调查样方,不同于苔藓植物的α多样性,苔藓植物β多样性最高的基质是土壤、其次是石头和树干,而腐木基质苔藓植物β多样性最低,且方差相对较大。石头和土壤基质苔藓植物β多样性与样方间距离呈极显著正相关,而树干基质苔藓植物β多样性与样方间距离没有呈现显著相关性。通过非度量多维标度（NMDS）方法分析各个样方间苔藓植物组成的相似关系,并用Spearman相关性分析检验NMDS排序轴和环境因子之间的相关性,结果发现:石头基质苔藓植物β多样性与海拔、坡向、木本植物多样性、林冠层散射辐射、林冠层覆盖度和叶面积指数极显著相关（P<0.01）、土壤基质苔藓植物β多样性与坡向、木本植物丰富度、木本植物多样性、林分密度和叶面积指数极显著相关（P<0.01）、树干基质苔藓植物β多样性与坡向、凹凸度、木本植物丰富度、木本植物多样性、木本植物均匀度、林分密度和叶面积指数极显著相关（P<0.01）。4、基于10 × 10 m调查样方,运用冗余分析（RDA）研究不同基质苔藓植物分布与环境因子的关系,结果表明:环境因子对石头基质苔藓植物分布的解释量为16.76%,坡向和叶面积指数对石头基质苔藓植物分布的影响达到极显著水平（P<0.01）,坡向对石头基质苔藓植物分布的影响超过其他环境因子;环境因子对土壤基质苔藓植物分布的解释量为20.53%,坡向和木本植物均匀度对土壤基质苔藓植物分布的影响达到极显著水平（P<0.01）,木本植物均匀度对土壤基质苔藓植物分布的影响超过其他环境因子;环境因子对树干基质苔藓植物分布的解释量为7.49%,坡向和木本植物多样性对树干基质苔藓植物分布的影响达到极显著水平（P<0.01）,木本植物多样性对树干基质苔藓植物分布的影响超过其他环境因子。整体而言,土壤基质苔藓植物分布更容易受到环境因子的影响,树干基质苔藓植物分布对环境变化最不敏感,不同基质苔藓植物分布的影响因子有很大的差异,但坡向对三种基质苔藓植物分布均有显著的影响。使用除趋势对应分析（DCA）研究树干基质苔藓植物附生专一性发现:苔藓植物物种与附生树种相关性总体不明显。仅发现东亚毛灰藓（Hypnaceae connexuum）与粉椴（Tilia oliveri）联系紧密,狭叶小羽藓（Haplocladium angustifolium）与暖木（Meliosma veitchiorum）和少脉椴（Tilia paucicostata）表现出一定相关性,此外,其他苔藓植物物种与附生树种呈散点状分布,专一倾向性极低。5、基于830份苔藓植物标本,对不同基质的重要值前20的苔藓植物进行种间联结分析,结果显示:石头基质上苔藓植物正联结的种对有40.00%、显著正联结有5.79%;土壤基质上苔藓植物正联结的种对为35.79%、显著正联结为5.26%;树干基质苔藓植物正联结的种对有50.52%、显著正联结有13.68%;腐木基质苔藓植物正联结的种对有39.47%、显著正联结为8.42%。整体而言,苔藓植物种对间独立性较强,在种间关系上表现松散。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
•   1.1 研究背景
•   1.2 苔藓植物概述
•   1.3 苔藓植物物种多样性及与环境因子的关系的研究进展
•   1.4 苔藓植物分布及与环境因子的关系的研究进展
•   1.5 苔藓植物种间联结研究进展
•   1.6 本研究的目的和意义
•   1.7 本研究的内容
• 2 材料和方法
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 地理位置
•     2.1.2 地质地貌
•     2.1.3 气候特征
•     2.1.4 土壤
•     2.1.5 植被类型
•   2.2 宝天曼大样地概况
•   2.3 本实验样地
•   2.4 数据收集
•     2.4.1 苔藓植物数据收集
•       2.4.1.1 野外苔藓植物调查
•       2.4.1.2 室内苔藓标本鉴定
•     2.4.2 环境因子数据
•       2.4.2.1 地形因子数据
•       2.4.2.2 木本植物群落特征数据
•       2.4.2.3 林冠层光因子数据
•   2.5 数据分析方法
•     2.5.1 木本植物群落特征
•       2.5.1.1 物种丰富度
•       2.5.1.2 物种多样性
•       2.5.1.3 物种均匀度
•       2.5.1.4 木本植物林分密度
•     2.5.2 苔藓植物物种组成
•       3.5.2.1 苔藓植物重要值计算
•       3.5.2.2 Bray-Curtis相异系数
•       3.5.2.3 苔藓植物生活型划分
•     2.5.3 苔藓植物α多样性及其与环境的关系
•       3.5.3.1 Wilcoxon秩和检验和Kruskal-Wallis秩和检验
•       3.5.3.2 Spearman秩相关分析
•     2.5.4 苔藓植物β多样性及其与环境的关系
•       2.5.4.1 β多样性测定
•       2.5.4.2 非度量多维标度（Nonmetric Multidimensional Scaling,NMDS）
•     2.5.5 苔藓植物分布及其与环境的关系
•       2.5.5.1 冗余分析（Redundancy Analys,RDA）
•       2.5.5.2 除趋势对应分析（Detrended Correspondence Analysis,DCA）
•     2.5.6 种间关联性的计算
•       2.5.6.1 联结系数
• 2检验'>      2.5.6.2 χ²检验
• 3 结果与分析
•   3.1 样地苔藓植物物种组成
•     3.1.1 不同基质苔藓植物概况
•     3.1.2 不同基质上苔藓植物优势度分析
•     3.1.3 不同基质苔藓植物的相异性
•     3.1.4 不同基质上苔藓植物生活型分析
•   3.2 不同基质苔藓植物α多样性及与环境因子的关系
•     3.2.1 不同基质苔藓植物α多样性
•     3.2.2 苔藓植物的α多样性与环境因子的关系
•   3.3 不同基质苔藓植物β多样性及与环境因子的关系
•     3.3.1 不同基质苔藓植物β多样性
•     3.3.2 不同基质苔藓植物Jaccard相异性指数与距离的关系
•     3.3.3 不同基质苔藓植物NMDS排序结果及与环境因子相关性分析
•   3.4 不同基质苔藓植物分布与环境因子的关系
•     3.4.1 石头基质苔藓植物分布与环境因子RDA分析
•     3.4.2 土壤基质苔藓植物分布与环境因子RDA分析
•     3.4.3 树干基质苔藓植物分布与环境因子RDA分析
•     3.4.4 主要树附生苔藓植物与附生树木的关系
•   3.5 不同基质苔藓种间联结性
• 4 讨论与结论
•   4.1 讨论
• 2样地苔藓植物物种组成'>    4.1.1 宝天曼1 hm²样地苔藓植物物种组成
• 2样地苔藓植物α多样性及与环境因子的关系'>    4.1.2 宝天曼1 hm²样地苔藓植物α多样性及与环境因子的关系
• 2样地苔藓植物β多样性及与环境因子的关系'>    4.1.3 宝天曼1 hm²样地苔藓植物β多样性及与环境因子的关系
• 2样地苔藓植物分布与环境因子的关系'>    4.1.4 宝天曼1 hm²样地苔藓植物分布与环境因子的关系
• 2样地苔藓植物种间联结性'>    4.1.5 宝天曼1 hm²样地苔藓植物种间联结性
•   4.2 结论
• 5 展望
• 参考文献
• ABSTRACT

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 樊鹏振

导师: 袁志良

关键词: 宝天曼,苔藓植物,物种多样性,物种分布,环境因子,种间联结

来源: 河南农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 河南农业大学

分类号: Q948

DOI: 10.27117/d.cnki.ghenu.2019.000353

总页数: 51

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