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萌生现象是高等植物常见的更新方式之一[1-2],也是高等植物高度进化的不稳定特征[3],尤其是在木本被子植物中更普遍[4],是植物重要的生活史特征[5]及独特的功能特征[6]。当植物受到干扰时,萌生更新可成为植物适应各种干扰和胁迫时所采取的一种适应方式[7];同时,萌生更新还是植物更新生态位的重要组成部分,它和实生更新一样是一条植物繁衍后代的途径[8]。现今,植物种子更新的研究相比较萌生更新更深入,但植物的营养生殖[9]和萌生现象产生的原因还有较大的探讨空间[5]。
萌生现象在植物生活史过程中起很重要的作用[5],如萌生更新比实生更新可以为幼苗提供更多的物质基础[10],从而提高幼苗的存活率和生长速度[11];同时,萌生植物树皮的厚度与胸径的比值明显高于实生更新的植物,可以帮助植物抵抗外界干扰[7]。萌生现象为植物提供了侧枝和更大的冠幅来接收阳光占领生态位、增加生物量的累积[12]。另外,萌生现象还可以帮助植物在干扰后更快占据和恢复其所在的生态位,降低生物量损失[13],加快群落演替的过程[14]。
目前,国外关于萌生现象的研究主要集中于萌生在植物群落结构更新中的作用[15]、萌生的生物学特征[16]、个体生活史策略及影响因素[17]和萌生在种群、群落及景观水平上的“驻留生态位”效应等。国内这方面的研究相对较少,仅有对个别样地萌生状态的初步调查[18]、不同垂直结构层次[19]以及对个别树种萌生能力的单独研究[20]-[21],而且这些研究主要集中于物种层面萌生能力的探讨[22],或在干扰[23]后特定植物萌生现象产生的规律上[24]。此外,还有研究从植物自身的基因性状出发或从形态学[25]的角度出发,对植物的萌生现象进行了一定的探讨[26]。萌生现象作为植物生活史的重要组成部分,对于植物产生萌生现象的原因、所在环境中环境因子的影响以及植物个体和物种之间的相互影响,都是未来植物萌生研究的发展方向。
尖峰岭是我国保存最完整的热带原始森林林区之一[27]。2012年,中国林业科学研究院热带林业研究所在海南尖峰岭热带山地雨林典型分布区五分区中建立了一块面积60 hm2的森林动态监测样地,是美国热带林业研究中心CTFS全球森林动态监测样地中,迄今为止已经建立好的、单个面积最大的、单次监测植株数量最多的森林动态监测样地[28]。本文以海南尖峰岭60 hm2大样地内萌生植物为研究对象,分析样地内萌生植物的萌生物种数量特征、空间分布及其影响因素,旨在初步探讨影响热带雨林植物萌生策略选择的内在和外在因素。
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样地2012年建成时共发现290个物种,隶属62个科155个属。样地物种总个体数为439 676株,独立植株391 686株,29 103个萌条,18 887个分支[28]。其中,具有萌生现象的物种共260种,隶属58个科142个属,分别占样地植物科、属、种的93.5%、91.6%、89.7%,发生萌生的个体总数为33 919株,占样地总个体数的7.7%。样地中具有分支现象的物种共237种,隶属55个科132个属,科、属、种分别占比88.7%、85.2%、81.7%;样地中具有萌条现象的物种共248种,隶属56个科135个属,科、属、种分别占比90.3%、87.1%、85.5%。样地不具有萌生现象的物种有30种,隶属27科25属,占样地物种总数的10.3%。整个样地中,樟科、茜草科、新木姜子属、厚壳桂属、九节属的物种萌生比例高。
图 1表明:在尖峰岭大样地内,每个具有萌生现象的植株所产生的萌生数多集中在2个及以下,单个植株萌生数超过5个的不足200株。从图 2可看出:样地每个20 m×20 m样方的萌生数峰值在20~40个之间呈现单峰分布,即每个样方的萌生数会趋于一个稳定区间;此外,样方数和每个样方的萌生数在整体上呈现反“J”型分布。
Figure 1. Number of main stems with different number of sprouting stems and branches in the 60 hm2 plot in Jianfengling, Hainan Island
Figure 2. Number of quadrats with different number of spouting stems and branches in the 60 hm2 plot in Jianfengling, Hainan Island
本文还选取相对频度大于1%的植株个体,对重要值、萌生数、萌生总植株数等因素进行统计,结果(表 1)表明:从重要值来看,白颜树最高为3.01,其次是厚壳桂和油丹,分别为2.62、2.23;从植株相对胸高断面积看,白颜树最大为5.50,其次是油丹和厚壳桂,分别为4.35、2.80;从相对密度看,四蕊三角瓣花最高为4.93,其次是厚壳桂和香果新木姜,分别为3.82、3.58。
物种名
Species科
Family重要值
Importance
value/%相对胸高断面积
Relative basal
area/%相对密度
Relative
density/%相对频度
Relative
frequency/%萌生数/个
Number of sprouting
stems and branches总植株数/株
Number of
total stems四蕊三角瓣花Prismatomeri stetrandra Rubiaceae 2.14 0.25 4.93 1.24 643 21 688 厚壳桂Cryptocarya chinensis Lauraceae 2.62 2.80 3.82 1.22 4 573 16 811 香果新木姜Neolitsea ellipsoidea Lauraceae 1.92 1.00 3.58 1.19 1 185 15 747 九节Psychotria rubra Rubiaceae 1.77 0.66 3.44 1.22 3 100 15 124 变色山槟榔Pinanga discolor Arecaceae(Palmae) 1.41 0.11 3.36 0.75 144 14 753 海南韶子Nephelium topengii Sapindaceae 2.10 2.35 2.70 1.23 651 11 878 柏拉木Blastus cochinchinensis Melastomataceae 1.04 0.08 2.65 0.38 1 498 11 692 钮子果Ardisia virens Myrsinaceae 1.25 0.12 2.46 1.16 1 732 10 817 东方琼楠Beilschmiedia tungfangensis Lauraceae 1.83 1.98 2.42 1.10 981 10 647 白颜树Gironniera subaequalis Ulmaceae 3.01 5.50 2.28 1.24 269 10 035 罗伞树Ardisia quinquegona Myrsinaceae 1.05 0.13 1.90 1.13 1 768 8 376 卵叶新木姜Neolitsea ovatifolia Lauraceae 0.76 0.15 1.70 0.44 3 116 7 464 黄叶树Xanthophyllum hainanense Polygalaceae 1.70 2.47 1.51 1.13 112 6 642 海南山矾Symplocos hainanensis Symplocaceae 0.77 0.07 1.49 0.75 1 754 6 556 东方肖榄Platea parvifolia Icacinaceae 1.27 1.21 1.46 1.14 249 6 423 钟萼粗叶木Lasianthus trichophlebus Rubiaceae 0.89 0.20 1.41 1.05 2 198 6 183 香楠Aidia canthioides Rubiaceae 0.82 0.16 1.29 1.00 1 796 5 680 喙果皂帽花Dasymaschalon rostratum Annonaceae 0.81 0.07 1.29 1.06 1 122 5 671 腺叶山矾Symplocos adenophylla Symplocaceae 0.88 0.47 1.24 0.94 1 522 5 445 谷木Memecylon ligustrifolium Melastomataceae 0.80 0.07 1.23 1.09 66 5 406 红磷蒲桃Syzyginm hancei Myrsinaceae 0.88 0.47 1.21 0.97 146 5 323 油丹Alseodaphne hainanensis Lauraceae 2.23 4.35 1.21 1.14 201 5 302 红算盘子Glochidion coccineum Euphorbiaceae 0.88 0.46 1.19 0.99 139 5 213 卵叶桂Cinnamomum rigidissimum Lauraceae 1.17 1.30 1.18 1.03 320 5 194 硬壳桂Cryptocarya chingii Lauraceae 0.86 0.60 1.16 0.83 775 5 106 软荚红豆Ormosia semicastrata Fabaece 0.85 0.64 1.11 0.79 84 4 891 阴香Cinnamomum burmanni Lauraceae 0.86 0.57 1.09 0.91 1 046 4 783 粗毛野桐Mallotus hookerianus Euphorbiaceae 0.61 0.36 1.05 0.43 286 4 638 海岛冬青Ilex goshiensis Aquifoliaceae 1.14 1.44 1.03 0.95 105 4 550 多香木Polyosma cambodiana Saxifragaceae 0.98 0.89 1.02 1.04 112 4 473 Table 1. Theimportance values and numerical characteristics of sprouting stems in the 60 hm2 plot in Jianfengling, Hainan Island
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根据样地萌生物种萌生植株数的多少,由样地中萌生植株数量排前五的物种(表 2)表明:大样地中萌生个体数最多的物种依次是九节(2 423)、厚壳桂(2 317)、卵叶新木姜(1 724)、钟萼粗叶木(1 556)、钮子果(1 477);物种萌生率依次是钟萼粗叶木(25.17%)、卵叶新木姜(23.10%)、九节(16.02%)、厚壳桂(13.78%)、钮子果(13.65%)。
种名
Species植株总数/株
Number of
total stems萌生植株数/株
Number of
sprouting stems
and branches萌生率/%
Proportion of sprouting
stems and branches of
total stems萌条数/个
Number of
sprouting
stems萌条率/%
Ratio of
spouting stems
of total stems分支数/个
Number of
branches分支率/%
Proportion of
branches of
total stems厚壳桂Cryptocarya chinensis 16 811 2 317 13.78 346 2.06 4 227 25.14 九节Psychotria rubra 15 124 2 423 16.02 2 869 18.97 231 1.53 钮子果Ardivire virens 10 817 1 477 13.65 820 7.58 912 8.43 卵叶新木姜Neolitsea ovatifolia 7 464 1 724 23.10 134 1.80 2 982 39.95 钟萼粗叶木Lasianthus trichophlebus 6 183 1 556 25.17 1 882 30.44 318 5.14 Table 2. Topfive species with strong sprouting abilities in the 60 hm2 plot in Jianfengling, Hainan Island
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本文选取尖峰岭大样地中,物种加入萌生现象后重要值变化量排前五的物种,来比较各自主干重要值与加入萌生现象后的重要值变化情况,并在后文讨论萌生现象对物种重要值的影响程度。
从表 3可看出:尖峰岭60 hm2大样地中,厚壳桂的主干重要值为2.48%,加入萌生现象后重要值上升到2.62%,在样地具有萌生现象的物种当中重要值的增幅最大达0.14%。此外,除厚壳桂、尖峰岭锥的其他物种,加入萌生现象后该物种的重要值变化都没有超过0.05%。
种名
Species植株主干的重要值/% Importance values without spouting stems and branches 植株主干加入萌生现象后的重要值/% Importance values with all stems 厚壳桂
Cryptocarya chinensis2.48 2.62 尖峰岭锥
Castanopsis jianfenglingensis0.52 0.58 米锥Castanopsis chinensis 0.96 0.99 多花五月茶
Antidesma maclurei0.78 0.79 九节Psychotria rubra 1.76 1.77 Table 3. Comparison of importance values with or without the addition of spouting stems and branches in the 60 hm2 plot in Jianfengling, Hainan Island
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图 3表明:植物的分支现象(绿点)在山脊地区密度更高,在沟谷地带则分布较少。进一步进行多元回归分析表明:样地分支率同地形因子中的海拔因子相关性最高(P < 0.001,r=0.087 7)。同理,将样地萌条率与4个地形因子进行回归发现,样地萌条率同样与地形因子中的海拔因子相关性最高(P < 0.001,r=0.22)。