基于物种更新生态位和适合度差异的秦岭红桦林树种共存机制研究

Species coexistence is a key question in plant community ecology. The latest development of species coexistence theories emphasizes that niche differences and average fitness differences jointly determine coexistence. However, little empirical information about the functional process and magnitude of these two mechanisms in determining species coexistence is available. Betula albosinensis forest in Qinling Mountains presents a mixed canopy of pioneer, shade-intolerant trees together with shade-tolerant tree species, and unexpectedly persists. However, the mechanisms explaining the long-term persistence of different life-history traits of tree species are not well understood. Based on the investigated data on seedling vital rate, recruitment microsite and functional traits of coexisted common canopy tree species, the project attempt to reveal the coexistence mechanism of different canopy tree species in Betula albosinensis forest of Qinling Mountains, and test the relative importance of regeneration niche difference and average fitness difference in determining coexistence. The fulfillment of this study may provide important empirical information for the coexistence theories, and will simultaneously provide guides for the protection and restoration of such forests.

物种共存机制一直是群落生态学研究的重要议题。当代物种共存理论认为，群落内物种生态位差异和适合度差异共同决定了其共存状态。但有关二者在决定物种共存中的相对作用及过程仍缺乏深入的认识，尤其缺乏实证研究。秦岭山地红桦林作为秦岭山地植被的重要组成部分，不同生活史特征的冠层树种能长期稳定共存，其特有的共存现象一直以来受到研究者的广泛关注，但仍缺乏深入的机制性研究。本研究拟以秦岭山地红桦林群落冠层共存树种为研究对象，通过建立固定样地并设计控制实验，定位调查不同树种幼苗的建立微生境、生长动态和功能性状，分析幼苗的更新生态位差异和平均适合度差异及其对环境异质性响应，探求秦岭山地红桦林树种共存机制；并通过量化更新生态位差异和适合度差异分析其相对强度，从而对物种共存理论相关假说进行验证。本研究有望为秦岭山地红桦林的稳定性提供机制性解释，为物种共存理论提供新的证据，同时也可为该类群落的保护和恢复提供理论依据。

物种共存机制一直是群落生态学研究的重要议题。当代物种共存理论认为，群落内物种生态位差异和适合度差异共同决定了其共存状态。但有关二者在决定物种共存中的相对作用及过程仍缺乏深入的认识，尤其缺乏实证研究。秦岭山地红桦林作为秦岭山地植被的重要组成部分，不同生活史特征的冠层树种能长期稳定共存，其特有的共存现象一直以来受到研究者的广泛关注，但仍缺乏深入的机制性研究。本研究以秦岭山地红桦林群落冠层共存树种为研究对象，通过建立固定样地并设计控制实验，定位调查不同海拔红桦林群落共存树种幼苗的建立微生境、功能性状和生长动态，分析幼苗的更新生态位差异，比较分析更新生态位差异和适合度差异的相对强度，探求秦岭山地红桦林树种共存机制，并对物种共存理论相关假说进行验证。研究发现，秦岭不同海拔红桦林群落共存树种更新生态位和幼苗功能性状存在一定差异，尤其中间海拔种间更新生态位和幼苗功能性状差异明显。光环境和邻体竞争环境梯度是导致不同树种幼苗生态位分化的主要环境因素。幼苗的功能性状与其建立微生境存在明显的相关性，不同树种幼苗功能性状上的差异驱动了其更新生态位的差异，并且叶经济性状、种子大小和茎木质密度能预测幼苗建立的大部分微生境特征。中海拔红桦林群落树种间幼苗更新生态位差异强于适合度差异，能够稳定共存，而低、高海拔树种间幼苗更新生态位差异小于适合度差异，不易共存。研究结果为秦岭山地红桦林的稳定性提供机制性解释，为物种共存理论提供新的证据，同时也可为暖温带森林群落的保护和管理提供一定的理论依据。