城市化进程中自然遗留地植物群落的生态策略演变及其影响机制

In order to construct and restore the urban green space,it is importmant to study how plant ecological strategies adapted to urbanization.Many studies have focused on the effect of habitat require and restrict on plant ecological strategies at a regional spatical scale. However,there is lack of studies on the succession patterns of plant ecological strategies in an urban environment. Based on the temporal and spatial scales gradient, we study the forest remnants along an urban-rural gradient. Those remnants including four stages of succession,e.g., early，early-middle,middle and late. The remnants existed in shrubs, coniferous forests, mixed broadleaf-conifer forests and broadleaved forests.Community investigation and GIS are used to analyse the characteristics of biodiversity,community structure,life history,dispersal mode and reproduce strategy. We combined the land use, landscape pattern and human disturbances as urbanization factors to evaluate their effect on plant communities.We aim to reveal the response of plant ecological strategies to urbanization pressure factors,which help to explain the reason of the extinction of some local plant species,or even predict the invasive condition of habitat. The results will provide the scientific foundation for restoration of remnant forests in urban and surrounding areas.

研究城市化干扰下植物生态响应策略对于城市绿地生态建设与恢复具有重要意义，已有研究多集中在空间尺度上生境需求和限制对植物群落生态策略的影响，从群落演替角度分析城市化对植物生态策略影响的研究较少。本项目从时间和空间两个尺度，选择广州市城乡梯度下4个演替阶段（早、早中、中、中晚期）的自然遗留地（包括灌草丛、针叶林、针阔混交林和常绿阔叶林）为对象，采用群落调查、长期观测及GIS景观格局分析等方法，开展植物多样性和群落结构演变特征研究，并分析植物种群生活史、传播方式和繁殖策略，结合土地利用、景观格局和人为干扰3个方面研究城市化对植物群落生态对策的影响，从演替的角度完善了植物群落适应城市化干扰的生态策略的演变规律。研究结果有利于揭示植物群落在城市化干扰下群落特征及其响应，有助于解释本地种消失的成因机制，预测植物的入侵性和生境的入侵状态，也为城市及周边的林业恢复提供科学依据。

为了揭示景观格局变化对城市自然遗留地植物群落的影响，我们在广州市选择了不同城市化背景下的16个自然遗留地作为研究对象，这些样地包括了3种典型的植物群落类型：草丛，人工林和次生林。采用群落调查、长期观测、实验分析和GIS景观格局特征等方法，分析了土壤理化性质、景观格局特征、植物多样性，优势种木荷Schima superba的种子大小，利用CCA和线性回归方法分析土壤理化性质和景观格局变化对城市自然遗留地植物群落的影响。结果表明:.1.确定了城市化干扰因素，土壤环境贫瘠化和干旱化以及景观破碎化是导致植物生长不良和植物多样性减少的主要原因。.2.城市植被斑块边缘形状越复杂，景观碎裂化程度越高，道路密度越大，由此产生的边缘效应明显，导致草本植物多样性指数呈下降趋势。为促进其多样性增加，将道路设在较远处和增加其周围植被覆盖度是关键措施。.3.城市草丛为适应城市化干扰采取的r-繁殖策略，即具有较高的生殖和扩散能力的杂草占据了城市贫瘠干旱环境下的优势生态位，例如白草鬼针草（Bidens pilosa）和类芦苇（Neyraudia reynaudiana）。.4.景观多样性（辛普森多样性SIDI）越高，破碎程度（斑块数NP）越高，距离道路越近，木荷的种子则越大。揭示了城市次生林里的优势种木荷在面对周围景观类型多样化、破碎化程度增高、路网增加的不利条件下，采取K-繁殖策略，通过提升种子的大小，促进以下三方面的竞争能力：（1）种子萌发的几率；（2）借助媒介和载体传播种子的能力；（3）幼苗存活的能力。