Plant community characteristics and niches in mountain meadows of Wugong Mountain

doi:10.11686/cyxb2024421

Abstract

Abstract:

The meadows of Wugong Mountain represent a rare typical natural grassland in southeast China， and constitute a significant part of the diversity of mountain ecosystem types in this area. However， our understanding of the overall composition and structure of the plant community in meadows on Wugong Mountain remains limited. Therefore， for appropriate conservation and management， it is important to explore the diversity， niches， and structural quality of the plant community in meadows on Wugong Mountain. Three transects （E₁： 1380-1580 m， E₂： 1580-1780 m， E₃： 1780-1918 m） were established along an elevational gradient across the whole range of meadows from the forest-grass ecotone to the top of the mountain. Ten survey plots were established along each transect， and aspects of the community and terrain were recorded （species composition， height， and coverage， as well as the altitude， longitude， latitude， slope， and aspect of each plot）. The changes in diversity （α， β）， species’ niches， and interspecific competition in the meadow plant community along the elevational gradient were evaluated. The results showed that the meadow community structure varied gradually with the increase in elevation. The α diversity increased significantly with increasing elevation， whereas the community variability （β diversity） decreased significantly. The meadow plant community on shady slopes showed higher species richness. Analysis of interspecific competition in the meadow community revealed the wide niche and large overlap coefficient of the high-quality grasses Miscanthus sinensis and Arundinella hirta. These two species showed an absolute advantage and were the most representative dominant species across the meadows. The meadow community environment also provided a refuge for the survival of three orchid species （Ponerorchis gracilis， Platanthera minor， and Platanthera ussuriensis）， while invasive plants such as Erigeron canadensis and Bidens pilosa were also relatively common. The results of this study show that the overall quality and structure of the plant community in meadows on Wugong Mountain are excellent， as well as， the meadow community is at risk of degradation. We recommend that comprehensive protection and management of these mountain meadows should be strengthened， especially in the section from 1800 m to the highest peak， Jinding. This area should be the key focus for meadow protection because it has the largest aboveground biomass of the meadow plant community， the richest species diversity， and the most stable community.

Key words: Wugong Mountain, mountain meadow, diversity, interspecific competition, niche

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Figures/Tables 7

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海拔样带 Elevation transect	海拔 Elevation （m）	优势物种 Dominant species	植被盖度Vegetation coverage （%）
海拔样带1 Elevation transect 1 （E₁，1380~1580 m）	1380	野古草A. hirta，大叶胡枝子Lespedeza davidii，奇蒿Artemisia anomala	85
	1402	野古草A. hirta，蕨Pteridium aquilinum var. latiusculum，三叶委陵菜Potentilla freyniana	85
	1404	野古草A. hirta，野菊Chrysanthemum indicum，条穗薹草Carex nemostachys	99
	1473	野古草A. hirta，剑叶耳草Hedyotis caudatifolia，蕨P. aquilinum var. latiusculum	90
	1524	野古草A. hirta，野菊C. indicum，双蝴蝶Tripterospermum chinense	99
	1531	芒M. sinensis，野古草A. hirta，三叶委陵菜P. freyniana	98
	1557	黑鳞珍珠茅Scleria hookeriana，野古草A. hirta，大叶胡枝子L. davidii	95
	1568	芒M. sinensis，野古草A. hirta，蕨P. aquilinum var. latiusculum	90
	1576	芒M. sinensis，灯芯草Juncus effusus，野古草A. hirta	95
	1578	野古草A. hirta，戟叶堇菜Viola betonicifolia，三叶委陵菜P. freyniana	95
海拔样带2 Elevation transect 2 （E₂，1580~1780 m）	1584	台湾剪股颖Agrostis sozanensis，签草Carex doniana，野古草A. hirta	75
	1586	野古草A. hirta，条穗薹草C. nemostachys，半边月Weigela japonica var. sinica	100
	1593	芒M. sinensis，野古草A. hirta，台湾剪股颖A. sozanensis	98
	1595	芒M. sinensis，野古草A. hirta，签草C. doniana	94
	1602	芒M. sinensis，光脚金星蕨Parathelypteris japonica，野古草A. hirta	98
	1696	野古草A. hirta，狭穗薹草Carex ischnostachya，芒M. sinensis	97
	1704	狭穗薹草C. ischnostachya，芒M. sinensis，野古草A. hirta	99
	1705	芒M. sinensis，狭穗薹草C. ischnostachya，野古草A. hirta	98
	1719	野古草A. hirta，细叶卷柏Selaginella labordei，剪股颖Agrostis clavata	92
	1725	狭穗薹草C. ischnostachya，台湾剪股颖A. sozanensis，芒M. sinensis	95
海拔样带3 Elevation transect 3 （E₃，1780~1918 m）	1799	野古草A. hirta，芒M. sinensis，狭穗薹草C. ischnostachya	94
	1800	芒M. sinensis，狭穗薹草C. ischnostachya，野古草A. hirta	97
	1804	野古草A. hirta，条穗薹草C. nemostachys，剪股颖A. clavata	97
	1811	狭穗薹草C. ischnostachya，芒M. sinensis，剪股颖A. clavata	99
	1859	野古草A. hirta，蕨状薹草Carex filicina，羽叶蓼Persicaria runcinata	97
	1875	剪股颖A. clavata，芒M. sinensis，黄山蟹甲草Parasenecio hwangshanicus	99
	1905	芒M. sinensis，狭穗薹草C. ischnostachya，野古草A. hirta	99
	1909	芒M. sinensis，狭穗薹草C. ischnostachya，野古草A. hirta	99
	1917	剪股颖A. clavata，狭穗薹草C. ischnostachya，芒M. sinensis	93
	1918	芒M. sinensis，野古草A. hirta，狭穗薹草C. ischnostachya	95

海拔样带 Elevation transect	海拔 Elevation （m）	优势物种 Dominant species	植被盖度Vegetation coverage （%）
海拔样带1 Elevation transect 1 （E₁，1380~1580 m）	1380	野古草A. hirta，大叶胡枝子Lespedeza davidii，奇蒿Artemisia anomala	85
	1402	野古草A. hirta，蕨Pteridium aquilinum var. latiusculum，三叶委陵菜Potentilla freyniana	85
	1404	野古草A. hirta，野菊Chrysanthemum indicum，条穗薹草Carex nemostachys	99
	1473	野古草A. hirta，剑叶耳草Hedyotis caudatifolia，蕨P. aquilinum var. latiusculum	90
	1524	野古草A. hirta，野菊C. indicum，双蝴蝶Tripterospermum chinense	99
	1531	芒M. sinensis，野古草A. hirta，三叶委陵菜P. freyniana	98
	1557	黑鳞珍珠茅Scleria hookeriana，野古草A. hirta，大叶胡枝子L. davidii	95
	1568	芒M. sinensis，野古草A. hirta，蕨P. aquilinum var. latiusculum	90
	1576	芒M. sinensis，灯芯草Juncus effusus，野古草A. hirta	95
	1578	野古草A. hirta，戟叶堇菜Viola betonicifolia，三叶委陵菜P. freyniana	95
海拔样带2 Elevation transect 2 （E₂，1580~1780 m）	1584	台湾剪股颖Agrostis sozanensis，签草Carex doniana，野古草A. hirta	75
	1586	野古草A. hirta，条穗薹草C. nemostachys，半边月Weigela japonica var. sinica	100
	1593	芒M. sinensis，野古草A. hirta，台湾剪股颖A. sozanensis	98
	1595	芒M. sinensis，野古草A. hirta，签草C. doniana	94
	1602	芒M. sinensis，光脚金星蕨Parathelypteris japonica，野古草A. hirta	98
	1696	野古草A. hirta，狭穗薹草Carex ischnostachya，芒M. sinensis	97
	1704	狭穗薹草C. ischnostachya，芒M. sinensis，野古草A. hirta	99
	1705	芒M. sinensis，狭穗薹草C. ischnostachya，野古草A. hirta	98
	1719	野古草A. hirta，细叶卷柏Selaginella labordei，剪股颖Agrostis clavata	92
	1725	狭穗薹草C. ischnostachya，台湾剪股颖A. sozanensis，芒M. sinensis	95
海拔样带3 Elevation transect 3 （E₃，1780~1918 m）	1799	野古草A. hirta，芒M. sinensis，狭穗薹草C. ischnostachya	94
	1800	芒M. sinensis，狭穗薹草C. ischnostachya，野古草A. hirta	97
	1804	野古草A. hirta，条穗薹草C. nemostachys，剪股颖A. clavata	97
	1811	狭穗薹草C. ischnostachya，芒M. sinensis，剪股颖A. clavata	99
	1859	野古草A. hirta，蕨状薹草Carex filicina，羽叶蓼Persicaria runcinata	97
	1875	剪股颖A. clavata，芒M. sinensis，黄山蟹甲草Parasenecio hwangshanicus	99
	1905	芒M. sinensis，狭穗薹草C. ischnostachya，野古草A. hirta	99
	1909	芒M. sinensis，狭穗薹草C. ischnostachya，野古草A. hirta	99
	1917	剪股颖A. clavata，狭穗薹草C. ischnostachya，芒M. sinensis	93
	1918	芒M. sinensis，野古草A. hirta，狭穗薹草C. ischnostachya	95

指标Index	E₁	E₂	E₃
群落高度Community height （cm）	0.38±0.08a	0.36±0.09a	0.34±0.11a
群落盖度Community coverage （%）	93.10±5.32a	94.60±7.31a	96.90±2.23a
物种丰富度Species richness	12.40±2.72a	15.00±5.08a	15.80±5.31a
Margalef 指数Margalef index （Ma）	2.43±0.44a	2.69±0.85a	2.73±0.88a
Simpson 指数Simpson index （D）	0.86±0.04b	0.89±0.05ab	0.91±0.02a
Shannon-Wiener 指数Shannon-Wiener index （H）	1.92±0.20b	2.12±0.40ab	2.25±0.33a
Pielou 指数Pielou index （E）	0.77±0.03b	0.79±0.06ab	0.83±0.03a
β多样性β diversity （β_sor）	0.63±0.05a	0.61±0.09a	0.57±0.09a
物种周转Species turnover （β_sim）	0.58±0.06a	0.52±0.10ab	0.46±0.11b
物种嵌套Species nesting （β_sne）	0.05±0.01b	0.09±0.02a	0.11±0.05a
地上生物量Aboveground biomass （g·m^-2）	323.60±188.79a	355.57±83.29a	383.36±99.24a

指标Index	E₁	E₂	E₃
群落高度Community height （cm）	0.38±0.08a	0.36±0.09a	0.34±0.11a
群落盖度Community coverage （%）	93.10±5.32a	94.60±7.31a	96.90±2.23a
物种丰富度Species richness	12.40±2.72a	15.00±5.08a	15.80±5.31a
Margalef 指数Margalef index （Ma）	2.43±0.44a	2.69±0.85a	2.73±0.88a
Simpson 指数Simpson index （D）	0.86±0.04b	0.89±0.05ab	0.91±0.02a
Shannon-Wiener 指数Shannon-Wiener index （H）	1.92±0.20b	2.12±0.40ab	2.25±0.33a
Pielou 指数Pielou index （E）	0.77±0.03b	0.79±0.06ab	0.83±0.03a
β多样性β diversity （β_sor）	0.63±0.05a	0.61±0.09a	0.57±0.09a
物种周转Species turnover （β_sim）	0.58±0.06a	0.52±0.10ab	0.46±0.11b
物种嵌套Species nesting （β_sne）	0.05±0.01b	0.09±0.02a	0.11±0.05a
地上生物量Aboveground biomass （g·m^-2）	323.60±188.79a	355.57±83.29a	383.36±99.24a

物种 Species	生态属性Ecological attributes （ΔO_ik ）			生态响应速率Ecological response rate （ER）
物种 Species	E₁	E₂	E₃	E₁	E₂	E₃
芒M. sinensis	3.04	3.74	2.81	0.339	0.555	0.722
野古草A. hirta	2.08	4.87	5.11	1.077	0.438	0.422
华北剪股颖A. clavata	-	7.84	4.14	-	0.170	0.471
台湾剪股颖A. sozanensis	-	3.14	1.57	-	0.416	0.434
求米草O. undulatifolius	-	10.39	6.68	-	0.098	0.153
条穗薹草C. nemostachys	8.55	-0.03	-0.23	0.069	-4.472	-0.829
签草C. doniana	-2.23	2.25	-	-0.030	0.584	-
狭穗薹草C. ischnostachya	-	7.61	4.19	-	0.205	0.461
牡蒿A. japonica	6.82	7.12	-	0.099	0.150	-
珠光香青A. margaritacea	-	-	5.98	-	-	0.263
香青A. sinica	-	9.44	5.22	-	0.073	0.259
三脉紫菀A. ageratoides	4.51	-5.51	-9.43	0.140	-0.007	-0.004
异叶黄鹌菜Y. heterophylla	3.28	4.54	9.53	0.422	0.424	0.073
一枝黄花S. decurrens	2.13	5.08	6.24	0.324	0.310	0.280
林荫千里光S. nemorensis	-	7.32	0.12	-	0.094	5.712
九华蒲儿根S. jiuhuashanicus	1.22	-13.35	0.13	0.537	-0.002	4.683
小蓬草E. canadensis	-3.57	-1.54	14.01	-0.013	-0.065	0.047
鬼针草B. pilosa	-	-8.42	7.52	-	-0.005	0.210
野菊C. indicum	3.59	10.72	-	0.437	0.064	-
三叶委陵菜P. freyniana	2.65	6.21	5.79	0.762	0.278	0.301
尼泊尔蓼P. nepalensis	1.74	-5.22	-	0.338	-0.011	-
戟叶堇菜V. betonicifolia	2.72	2.74	-12.94	0.205	0.242	-0.002
紫花堇菜V. grypoceras	1.00	-3.15	-8.83	0.680	-0.017	-0.004
福建堇菜V. kosanensis	-	4.48	4.42	-	0.241	0.219
大叶胡枝子L. davidii	3.40	-	-	0.512	-	-
腺茎柳叶菜E. brevifolium	-	7.11	-13.97	-	0.097	-0.002
武当菝葜S. outanscianensis	1.72	-0.48	-	0.637	-0.179	-
前胡P. praeruptorum	4.72	5.52	2.26	0.136	0.282	0.737
剑叶耳草H. caudatifolia	0.89	-	-	1.430	-	-
双蝴蝶T. chinense	1.59	6.75	-	0.623	0.160	-
轮叶沙参A. tetraphylla	-2.22	5.64	7.50	-0.031	0.315	0.209
杜鹃R. simsii	2.99	-1.73	-	0.356	-0.057	-
羽毛地杨梅L. plumosa	-	-	9.44	-	-	0.135
灯芯草J. effusus	-0.13	-	3.16	-1.373	-	0.348
平车前P. depressa	2.63	-17.69	-16.78	0.206	-0.001	-0.001
牯岭藜芦V. schindleri	-	4.90	3.81	-	0.277	0.504
髭脉桤叶树C. barbinervis	0.80	-	-	1.355	-	-
小连翘H. erectum	3.57	5.57	3.96	0.496	0.341	0.541
狼尾花L. barystachys	2.48	4.31	5.89	0.866	0.501	0.325
油点草T. macropoda	-	6.28	5.51	-	0.174	0.242
小二仙草G. micranthus	-2.69	5.09	-	-0.022	0.212	-
中国繁缕S. chinensis	-2.50	-9.86	-12.33	-0.025	-0.003	-0.002
蕨P. aquilinum	0.85	-1.31	-1.66	1.835	-0.090	-0.062
日本安蕨A. niponicum	-9.52	-10.01	2.46	-0.004	-0.003	0.269
细叶卷柏S. labordei	-	6.51	8.07	-	0.164	0.136