Species composition and niche differences of dominant populations of plant communities from different parent rocks in karst area
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摘要:
以广西平果市纯石灰岩、石灰岩夹白云岩天然次生林为研究对象，在野外群落调查基础上，应用Levins生态位宽度和Pianka生态位重叠指数进行优势种群生态位特征分析。结果表明：纯石灰岩生境下调查到维管植物56种，隶属于35科45属，石灰岩夹白云岩生境下调查到维管植物44种，隶属于33科42属。两种生境下桑科（Moraceae）物种丰富度均占有明显优势，主要为榕属及波罗蜜属。豆科（Leguminosae）、荨麻科（Urticaceae）、楝科（Meliaceae）植物在纯石灰岩生境占优势；大戟科（Euphorbiaceae）植物在石灰岩夹白云岩生境下占优势，群落总体相似性较低。乔木层植物蚬木（Excentrodendron hsienmu）、灌木层植物葡萄叶艾麻（Laportea violacea）与草本层植物肾蕨（Nephrolepis cordifolia）为两种母岩生境植被中的共有物种且生态位宽度指数较高。纯石灰岩森林乔木层与灌木层优势种生态位完全不重叠种对数量较石灰岩夹白云岩森林高14对，纯石灰岩森林乔木、灌木物种相对丰富。在岩溶区进行植被恢复建设中，应依据不同岩性背景优先选择生态位宽度较宽的物种作为先锋树种，同时考虑与其生态位重叠指数低的树种作为伴生种，避免植物不适宜生长或生态位功能冲突。 Abstract:The landform of Pingguo City， Baise City， Guangxi Zhuang Autonomous Region， belongs to the typical peak cluster type in the karst area of southwest China. Pure limestone is the main local lithology， and limestone with dolomite is one of the more common lithologies in Pingguo City.Studying the species composition and niche differences of karst forest communities under different lithological backgrounds will help to understand the resource utilization of various plant groups under different lithological conditions. At the same time， it will be useful for scientifically formulating the vegetation restoration plan for stony desertification control in this area. It is of great significance. Taking natural secondary forests of pure limestone， limestone and dolomite in Pingguo City，as the research object， through the preliminary investigation， a total of 6 sample plots of 30 m×30 m were set up in typical areas of pure limestone and limestone with dolomite in Pingguo City. Based on the field community survey， the Levin niche width and Pianka niche overlap index were used to analyze the niche characteristics of dominant populations.The results showed that 56 species of vascular plants were investigated in the pure limestone habitat， belonging to 35 families and 45 genera， and 44 species of vascular plants were investigated in the limestone-dolomite habitat， belonging to 33 families and 42 genera.The species richness of Moraceae had obvious advantages in the two habitats， mainly Ficus and Artocarpus.Legumes， Urticaceae， Meliaceae plants dominate in pure limestone habitats； Euphorbiaceae plants dominate in limestone-dolomite habitats， and the overall community similarity was low. The tree layer plant Excentrodendron hsienmu， the shrub layer plant Laportea violacea and the herb layer plant Nephrolepis cordifolia were the common species in the vegetation of the two parent rock habitats and had a high niche breadth index. The number of dominant species in the pure limestone forest arbor layer and the shrub layer did not overlap at all. The number of species pairs was 14 higher than that in the limestone dolomite forest. The pure limestone forest was relatively rich in species of trees and shrubs.During the restoration of vegetation in karst areas， species with higher niche width should be preferentially selected as pioneer tree species based on different lithological backgrounds， and tree species with low niche overlap should be considered as companion species to avoid unsuitable growth of plants or conflicts in niche functions . -
Key words:
- parent rock /
- dominant species /
- niche width /
- niche overlap /
- heterogeneous habitat
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图 1 乔木层优势种的重要值和生态位宽度
Figure 1. Important values and niche width of dominant species in tree layer
图 2 灌木层优势种的重要值和生态位宽度
Figure 2. Important values and niche width of dominant species in shrub layer
图 3 草本层优势种的重要值和生态位宽度
Figure 3. Important values and niche width of dominant species in herb layer
图 4 不同岩性条件生态位重叠指数占比
Figure 4. Proportion of niche overlap index in different lithological conditions
表 1 样地基本信息表
Table 1.
Basic information of sample plots 样方号 海拔/m 经纬度 坡度/° 坡位 干扰情况 岩性 基岩裸露率/% 岩溶地貌 P1 414 E：107°23′21″N：23°22′55″ 30 中坡 无干扰 纯石灰岩 90 峰丛洼地 P2 384 E：107°39′21″N：23°38′16″ 35 中坡 20世纪70年代封山后无干扰 纯石灰岩 90 峰丛洼地 P3 379 E：107°35′30″N：23°34′58″ 30 中坡 轻微干扰 纯石灰岩 80 峰丛洼地 P4 363 E：107°33′06″N：23°36′31″ 35 中坡 轻微干扰 石灰岩夹白云岩 90 峰丛洼地 P5 354 E：107°23′44″N：23°23′37″ 30 中坡 轻微干扰 石灰岩夹白云岩 90 峰丛洼地 P6 340 E：107°59′55″N：23°57′55″ 28 中坡 无干扰 石灰岩夹白云岩 90 峰丛洼地 
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表 2 不同岩性条件土壤理化性质
Table 2.
Soil physical and chemical properties of different lithological conditions 岩性条件 土层厚度/cm 有机碳/% 全氮/g 全磷/g pH 土壤含水率/% 土壤容重/g 毛管孔隙度/% 非毛管孔隙度/% 纯石灰岩 0~10 6.28±1.12 1.58±0.37 0.80±0.17 6.88±0.30 30.86±0.03 79.14±0.04 31.87±0.03 14.39±0.02 10~20 4.36±2.09 1.53±0.73 0.84±0.18 6.67±0.16 20~30 5.52±1.48 1.01±0.83 0.76±0.23 6.70±0.18 25.56±0.07 91.90±0.12 28.75±0.06 12.56±0.02 30~40 2.43±0.65 0.51±0.06 0.55±0.19 6.97±0.01 石灰岩夹白云岩 0~10 6.31±2.34 1.46±0.78 1.10±0.16 6.71±0.07 31.40±0.05 85.07±0.02 35.44±0.07 11.58±0.06 10~20 4.41±1.46 1.11±0.54 0.99±0.22 6.64±0.18 20~30 4.29±0.72 1.07±0.47 1.05±0.10 6.60±0.02 23.37±0.08 101.17±0.16 27.99±0.08 10.46±0.05 30~40 4.36±1.01 1.20±0.03 0.87±0.26 6.92±0.08
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表 3 不同岩性条件植物概况
Table 3.
Overview of plants in different lithological conditions 岩性条件 物种数 科数 属数 乔木 灌木 藤本 草本 纯石灰岩 56 35 45 26 18 4 8 石灰岩夹白云岩 44 33 42 19 15 4 6
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表 4 纯石灰岩生境下乔木层优势种生态位重叠
Table 4.
Niche overlap of dominant tree species in pure limestone habitat A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A1 1.000 A2 0.000 1.000 A3 0.312 0.068 1.000 A4 0.000 0.296 0.015 1.000 A5 0.000 0.355 0.000 0.000 1.000 A6 0.000 0.473 0.026 0.644 0.000 1.000 A7 0.205 0.152 0.000 0.000 0.000 0.130 1.000 A8 0.000 0.369 0.036 0.435 0.000 0.677 0.300 1.000 A9 0.343 0.110 0.457 0.000 0.000 0.143 0.000 0.300 1.000 A10 0.000 0.602 0.000 0.044 0.446 0.231 0.174 0.000 0.130 1.000 注： A1.蚬木，A2.滇琼楠，A3.岩柿，A4.粗柄槭，A5.黄毛楤木（Aralia decaisneana），A6.朴树，A7.桂木，A8.圆叶乌桕，A9.金丝李，A10.潺槁木姜子，其中，灰色阴影部分为中高重叠指数，下同。
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表 5 石灰岩夹白云岩生境下乔木层优势种生态位重叠
Table 5.
Niche overlap of dominant tree species in limestone and dolomite habitats B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B1 1.000 B2 0.036 1.000 B3 0.017 0.065 1.000 B4 0.276 0.472 0.070 1.000 B5 0.094 0.203 0.000 0.110 1.000 B6 0.227 0.418 0.088 0.569 0.334 1.000 B7 0.323 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 B8 0.081 0.000 0.028 0.205 0.112 0.121 0.000 1.000 B9 0.044 0.091 0.000 0.629 0.172 0.220 0.000 0.000 1.000 B10 0.317 0.000 0.000 0.226 0.000 0.000 0.117 0.000 0.503 1.000 注： B1.蚬木，B2.秀丽锥，B3.圆叶乌桕，B4.山榄叶柿，B5.鱼骨木，B6.无患子，B7.楝树，B8.桂木，B9.美叶菜豆树，B10.任豆。
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表 6 纯石灰岩生境下灌木层优势种生态位重叠
Table 6.
Niche overlap of dominant shrub species in pure limestone habitat C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C1 1.000 C2 0.000 1.000 C3 0.000 0.000 1.000 C4 0.000 1.000 0.000 1.000 C5 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 C6 0.646 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 C7 0.000 0.000 0.000 0.000 0.338 0.541 1.000 C8 0.000 0.000 0.705 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 C9 0.000 0.000 0.000 0.000 0.408 0.340 0.541 0.000 1.000 C10 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.202 0.000 0.000 1.000 注： C1.米仔兰，C2.网络崖豆藤，C3.蚬木，C4.蒲桃，C5.粗叶榕（Ficus hirta），C6.黑面神，C7.葡萄叶艾麻，C8.金丝李，C9.老虎刺，C10.羊蹄甲。
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表 7 石灰岩夹白云岩生境下灌木层优势种生态位重叠
Table 7.
Niche overlap of dominant shrub species in limestone and dolomite habitats D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D1 1.000 D2 0.352 1.000 D3 0.326 0.000 1.000 D4 0.437 0.000 0.202 1.000 D5 0.335 0.000 0.691 0.000 1.000 D6 0.025 0.413 0.000 0.000 0.000 1.000 D7 0.745 0.321 0.176 0.068 0.000 0.000 1.000 D8 0.000 0.322 0.000 0.000 0.000 0.985 0.000 1.000 D9 0.195 0.786 0.000 0.000 0.000 0.791 0.267 0.713 1.000 D10 0.417 0.000 0.000 0.960 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 注： D1.山榄叶柿，D2.金丝李，D3.山茶，D4.羊蹄甲，D5.紫珠，D6.广西澄广花，D7.无患子，D8.树参，D9.葡萄叶艾麻，D10.鱼骨木。
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表 8 纯石灰岩生境下草本层优势种生态位重叠
Table 8.
Niche overlap of dominant herbaceous species in pure limestone habitat E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E1 1.000 E2 0.000 1.000 E3 0.256 0.000 1.000 E4 0.000 0.907 0.250 1.000 E5 0.139 0.000 0.000 0.000 1.000 E6 0.349 0.000 0.102 0.000 0.000 1.000 E7 0.222 0.000 0.000 0.000 0.000 0.188 1.000 E8 0.192 0.000 0.279 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 E9 0.086 0.000 0.295 0.000 0.000 0.193 0.000 0.000 1.000 E10 0.183 0.000 0.288 0.000 0.787 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 注： E1.肾蕨，E2.海桐，E3.石山棕，E4.羊蹄甲，E5.水龙骨，E6.石韦（Pyrrosia lingua），E7.紫麻（Oreocnide frutescens），E8.粗叶榕，E9.铁角蕨（Asplenium trichomanes），E10.凤尾蕨。
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表 9 石灰岩夹白云岩生境下草本层优势种生态位重叠
Table 9.
Niche overlap of dominant herbaceous species in limestone and dolomite habitats F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F1 1.000 F2 0.000 1.000 F3 0.000 0.222 1.000 F4 0.000 0.161 0.121 1.000 F5 0.000 0.326 0.000 0.000 1.000 F6 0.000 0.147 0.183 0.154 0.000 1.000 F7 0.000 0.271 0.135 0.000 0.000 0.000 1.000 F8 0.000 0.352 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 F9 0.000 0.129 0.000 0.664 0.000 0.000 0.311 0.000 1.000 F10 0.000 0.184 0.158 0.000 0.000 0.000 0.851 0.000 0.000 1.000 注： F1.苎麻，F2.肾蕨，F3.麒麟叶，F4.槲蕨，F5.大果榕，F6.虾脊兰（Calanthe discolor），F7.羽节蕨，F8.菝葜（Smilax China），F9.羊蹄甲，F10.薯蓣。
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