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缺苞箭竹(Fargesia denudata)自然分布于甘肃南部、四川北部海拔1 900~3 200 m的针阔叶或针叶林混交林下,是岷山北部大熊猫重要的主食竹之一[1]和重要林下层片。对缺苞箭竹的大量研究始于20世纪80年代岷山竹类开花,20世纪的研究主要包括缺苞箭竹的生态特性[2]与分布[3]、种子贮存[4]、幼苗生长[5]、物候[6]和天然更新[7];21世纪初则集中于土壤养分[8, 9]、生物量分配及养分贮量[10-12]、叶片养分再分配[13]、凋落物养分归还及养分利用效率的影响[14]、种子生理[15]、2004年缺苞箭竹开花情况[16]、克隆生长[17]、控制实验中光强对缺苞箭竹叶片衰老生理[18]和气体交换参数(光合生理)[19]的影响;以及最近缺苞箭竹的重金属富集能力[20]、营养成分和氨基酸的海拔差异[21]、饲用品质[22]、林窗微环境对缺苞箭竹气体交换参数[23]和可食性的影响[24]、春季干旱条件下的氮分配策略[25]和未来全球变化下的分布情景[26]。
但这些研究没有回答“缺苞箭竹的大小及其协调性是否受海拔和遮阴的影响?”这一基本问题。植物形态需要一定的协调性,以维持其机械稳定性[27, 28]和对抗风暴[29]、冰雪等自然灾害的影响[30]。但植物形状协调性的研究多集中在受灾频繁地区的优势树种(如风暴[29]和大雪[31])、功能性状重要组成的小枝[27, 28]和叶片[32]亦有涉及,少有研究涉及下层植物的植株。因此,考虑到可达性和易操作性、在对老河沟自然保护区充分踏查后,本文以较高和较低海拔、3种遮阴生境下的缺苞箭竹为对象,在群落调查的基础上,阐明海拔和遮阴对缺苞箭竹大小及其协调性的作用,以期为老河沟乃至岷山北部大熊猫栖息地的竹类定向管理提供基础数据和科学依据。
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老河沟缺苞箭竹的基径总体为8.65 ± 1.67 mm、介于8.47~8.82 mm之间(见图1A,左边为箱图、右边为数据分布,下同),株高(见图1C)和形状指数(见图1E)分别为243.2 ± 62.8 cm和282.4 ± 53.6、介于236.7~249.7 cm和276.8~287.9 之间。这三个指标的变异系数分别为19.3%、25.8%和19%,表明缺苞箭竹的大小和形状在老河沟均具有一定的可塑性。
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老河沟各生境缺苞箭竹的基径及在同一海拔的多重比较见图1B。高海拔林下的基径最大(9.97±2.44 mm),极显著大于其他5种生境(所有P < 0.01;后文中所有极显著均为P < 0.01,不再标注);高海拔林缘次之(9.11±1.29 mm),稍大于低海拔林缘(8.78±0.79 mm,P=0.228)、显著大于低海拔全光照(8.54±1.24 mm,P = 0.037),与其他几种生境均有极显著差异。低海拔林下的则为最小(7.55±1.63 mm),稍小于高海拔全光照(7.93±0.86 mm,P = 0.162),极显著小于其他生境。GLM分析结果表明海拔、遮阴及其交互作用对基径均有极显著影响(见表1)。总体上(即数据合并后,下同),高海拔的基径(9.00±1.86mm)极显著大于低海拔(8.29±1.37 mm);林缘的基径(8.94±1.08 mm)稍大于(P = 0.401)林下(8.76±2.40 mm),林缘极显著大于全光照(8.23±1.11 mm)、林下显著大于全光照(P = 0.013)。
项目
Items变异来源
Variation resourcesF值
F-valueP值
P-value基径 海拔 20.872 <0.001 遮阴 7.385 0.001 海拔 × 遮阴 32.862 <0.001 株高 海拔 13.863 <0.001 遮阴 21.087 <0.001 海拔 × 遮阴 23.247 <0.001 形状指数 海拔 0.051 0.822 遮阴 27.27 <0.001 海拔 × 遮阴 4.746 0.009 Table 1. Effects of altitude and shade (F- and P-value) on Fargesia denudata based on a general linear model
老河沟各生境缺苞箭竹的株高及在同一海拔的多重比较见图1D。高海拔林下的植株最高(301.8±79.5 cm),极显著大于其他5种生境。高海拔林缘次之(253.6±64.5 cm)、稍高于低海拔的林下(234.8±64.7 cm,P = 0.065)和全光照(237.2±30.6 cm,P = 0.109)、与其他几种生境均有极显著差异;以高海拔全光照下的植株最矮(207.0±40.2 cm),略矮于低海拔林缘(224.8±36.9 cm)、极显著矮于其他生境。GLM分析结果表明海拔、遮阴及其交互作用对植株高度均有极显著影响(表1)。总体上,高海拔的植株(254.1±74.1 cm)极显著高于低海拔(232.3±46.5 cm);林下的植株(268.3±79.6 cm)极显著高于全光照(222.1±38.6 cm)和林缘(239.2±54.3 cm),林缘显著高于全光照(P = 0.028)。
老河沟各生境缺苞箭竹的形状指数及在同一海拔的多重比较见图1F。低海拔林下的缺苞箭竹的形状指数最大(312.4±57.9),稍大于高海拔林下(306.8±67.1,P = 0.533)、极显著大于其他4种生境;高海拔林下的形状指数极显著大于其他4种生境;低海拔林缘的形状指数最小(256.5±36.9)、稍小于高海拔全光照(261.7±46.5,P = 0.569),极显著小于其他几种生境。GLM分析结果表明遮阴、海拔和遮阴的交互作用对形状指数有极显著影响(见表1)。总体上,高海拔的形状指数(281.8±58.2)略低于低海拔(283.0±48.7,P = 0.835);林下的形状指数(309.6±62.5)极显著大于林缘(266.7±45.2)和全光照(270.8±39.8)生境,后两者间无显著差异(P = 0.525)。
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总体上,株高与基径(r = 0.699)、形状指数与株高(r = 0.625)均有极显著的相关关系,形状指数与基径有显著的负相关(r = −0.109,P = 0.039)。lgS-lgD的SMA分析表明:总体上没有共斜率(P < 0.01),仅高海拔全光照的lgS-lgD有极显著的负线性关系(R2 = 0.242,斜率为−0.7553、介于−0.9477 和−0.6020之间且与−1有显著差异、P = 0.016;截距为3.145、介于2.984和3.305之间),其他的lgS-lgD均无线性关系(所有的P > 0.05)。
lgH-lgD的SMA分析表明(见表2、图2A和图2C):总体上没有共斜率(P < 0.01),各组lgS-lgD均有极显著的异速关系,所有的斜率均为正,表明缺苞箭竹的植株高度与基径成正相关,除低海拔-全光照的斜率小于1、但与1没有显著的差异(P = 0.321),其他的均大于1、且与1有显著或极显著差异。高海拔-全光照的斜率最大,稍大于低海拔-林缘(P = 0.784)和高海拔-林缘(P = 0.858)、显著大于低海拔-林下(P = 0.011)、极显著大于其他2种生境;低海拔-全光照的最小,显著或极显著低于其他生境。截距以低海拔-全光照、高海拔-林下和低海拔-林下较高,另3种生境则较小。
组
GroupR2 斜率 (95%置信区间)
Slope (95%CI)P−1.0 截距
Intercept斜率多重比较
Post-hoc multiple comparison of slopes among group1 2 3 4 5 1 0.460 1.227(1.013, 1.488) 0.037 2.252(2.017, 2.487) 1 2 0.497 1.836(1.525, 2.210) <0.01 1.637(1.309, 1.964) 0.002 1 3 0.190 1.887(1.492, 2.385) <0.01 1.615(1.215, 2.016) 0.008 0.858 1 4 0.511 1.219(1.015, 1.464) 0.034 2.297(2.101, 2.493) 0.97 0.004 0.011 1 5 0.184 1.799(1.422, 2.276) <0.01 1.652(1.25, 2.055) 0.008 0.914 0.784 0.01 1 6 0.477 0.909(0.753, 1.099) 0.321 2.529(2.368, 2.689) 0.03 0.001 0.001 0.032 0.001 注:1-6分别为高海拔-林下、高海拔-林缘、高海拔-全光照、低海拔-林下、低海拔-林缘和低海拔-全光照。回归关系均达极显著水平(P<0.01);P-1.0表示斜率与1.0的比较、斜率间多重比较均为P值;括号中的数据为95%置信区间。下同。 Table 2. Relationships between height and base diameter of Fargesia denudata altitude based on SMA
Figure 2. Allometric relationships between height-base diameter and height-shape index of Fargesia denudata based on SMA
lgS-lgH的SMA分析表明(见表2、图2B和图2D):总体上有共斜率(P = 0.097)0.816(0.760~0.875),且极显著小于1,即总体上表现为收益递减。所有斜率均小于1,但高海拔-全光照、低海拔-全光照和低海拔-林缘的斜率稍小于1,另3种生境的斜率则极显著小于1。低海拔-林缘的斜率最大,稍大于高海拔-全光照和低海拔-全光照、显著大于高海拔-林缘、极显著大于其他2种生境,低海拔-林下的斜率最小。截距则以低海拔-林下为最大、低海拔-林缘为最小。
组
GroupR2 斜率
SlopeP−1.0 共同斜率
下的截距
Intercept with
common slope斜率多重比较
Post-hoc multiple comparison
of slopes among group截距多重比较
Testing for shifts in elevation
between groups using WALD statistic1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 0.358 0.748(0.607,0.922) 0.007 −0.112(−0.658,0.433) 1 1 2 0.718 0.727(0.633,0.836) <0.01 −0.030(−0.375,0.314) 0.003 1 0.228 1 3 0.722 0.905(0.788,1.039) 0.153 −0.582(−0.997,-0.167) <0.01 0.002 1 <0.01 <0.01 1 4 0.342 0.707(0.572,0.874) 0.002 0.115(−0.391,0.621) 0.022 0.451 <0.01 1 <0.01 <0.01 0.003 1 5 0.697 0.912(0.790,1.054) 0.209 −0.649(−1.091,-0.207) <0.01 0.014 0.300 0.001 1 0.120 0.519 <0.01 <0.01 1 6 0.084 0.831(0.648,1.065) 0.143 −0.356(−1.060,0.349) <0.01 0.831 <0.01 0.229 0.001 0.007 0.011 0.063 <0.01 0.027 注:仅6(低海拔-全光照)的回归关系为显著(P = 0.025),其他均为极显著(P < 0.01)。 Table 3. Relationships between height and shape index of Fargesia denudata based on SMA
Effect of Altitude and Canopy-shade on the Size of Fargesia denudata
doi: 10.12172/202305220001
- Received Date: 2023-05-22
- Available Online: 2023-05-30
- Publish Date: 2023-08-30
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Key words:
- Fargesia denudata /
- Palnt size /
- Shape index /
- Laohegou Nature Reserve
Abstract: In order to explore the effect of altitude and canopy-shade on the size of Fargesia denudata, the plant size (basel diameter and plant height) and shape index had been surveyed within Laohegou Nature Reserve, Pingwu County, northwestern Sichuan. The results showed: the basel diameter, plant height and shape index of Fargesia denudata within Laohegou Nature Reserve were 8.65 ± 1.67 mm, 243.2 ± 62.8 cm and 282.4 ± 53.6, respectively. And the Plant size and shape had certain plasticity, and been significantly affected by altitude and canopy-shade. The F. denudata from higher altitude had higher basel diameter and height. Canopy shading was conducive to F. denudata to grow higher and slenderer while F. denudata grew shorter and smaller.The present study highlighted that the Fargesia denudata could adapt to higher altitude and grew larger, the plant within the canopy-shade were slender than that from the sunny, which would help to manage the bamboo grove for giant panda.