松遼平原沙地榆樹林生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、榆樹林是松遼平原沙地上發(fā)育的頂級植物群落，按其建群種劃分出蒙古黃榆(Ulmus.macrocarpa var.mongolica)林，家榆(Ulmus pumila)林和刺榆(Hemipeleadavidii)林，構(gòu)成森林草原景觀，具有獨特的群落種類構(gòu)成和生態(tài)過程，對于維持區(qū)域生態(tài)平衡乃至東北草原區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量均具有重要作用。目前本區(qū)榆樹林生態(tài)系統(tǒng)退化嚴重，群落更新不良，分布范圍不斷縮小，亟需開展榆樹林種群和群落生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究。本文應(yīng)用

2、典型樣地定位法對三種榆樹林種群特征（不同年齡枝條的葉構(gòu)件、枝條構(gòu)件和刺構(gòu)件、果實構(gòu)件數(shù)量特征，種子雨散布特征）和群落特征（喬木層和草本層種類構(gòu)成及其數(shù)量特征）進行野外調(diào)查，應(yīng)用變異系數(shù)表征各構(gòu)件可塑性，應(yīng)用數(shù)學(xué)模型模擬種子雨動態(tài)、應(yīng)用重要值和物種多樣性指數(shù)等表征群落結(jié)構(gòu)，通過以上方法揭示三種榆樹林種群和群落結(jié)構(gòu)與動態(tài)。本研究具有重要的理論和實踐意義，可在一定程度上開拓種群和群落研究的新途徑，并可為松遼平原沙地榆樹林管理和生態(tài)恢復(fù)提供科學(xué)

3、依據(jù)和技術(shù)支撐。
　　1刺榆林生態(tài)學(xué)研究
　　1)刺榆林種群生態(tài)學(xué)研究
　　刺榆不同年齡枝條的構(gòu)件數(shù)量性狀變異程度不盡相同，總體變化規(guī)律為:刺榆不同年齡枝條構(gòu)件的生物量變異程度大于構(gòu)件數(shù)變異程度，而且一齡枝和二齡枝變異程度要普遍高于三齡枝的。表明外界因素對刺榆構(gòu)件生物量（尤其枝條生物量）影響比較大，而對構(gòu)件數(shù)影響較小?；貧w分析結(jié)果表明刺榆一齡枝和二齡枝的生物量、構(gòu)件數(shù)均與總生物量具有極好的回歸關(guān)系，并且一齡枝和二齡枝的

4、決定系數(shù)總體上高于三齡枝的。因此在刺榆林天然更新中一齡枝和二齡枝對種群和群落的貢獻高于三齡枝，是種群更新和拓展能力的體現(xiàn)。相關(guān)分析結(jié)果表明刺榆一齡枝和二齡枝各構(gòu)件均表現(xiàn)為同速生長，具有極好的相關(guān)性，三齡枝除刺構(gòu)件外，其他各構(gòu)件也表現(xiàn)為同速生長。
　　2)刺榆林種子雨及種子散布格局
　　刺榆林下和林緣的種子雨沉降的數(shù)量特征和孤立單株及林緣的種子散布格局結(jié)果表明，刺榆的種子雨密度平均以林下最大（13732.5±3106.2?！

5、-2），孤立單株以東南樣帶最多（5449.4±1429.3粒·m-2），并顯著地高于其他方向，以西北最少(650.2±631.6?！-2)，并顯著地少于其他方向;林緣以東（4583.4±1341.0?！-2）和南（3744.4±2673.4粒·m-2）樣帶顯著地高于西（1410.0±1499.3粒·m-2）和北(902.7±802.5?！-2)樣帶。孤立單株和林緣不同方向種子雨密度的變異普遍較大，其變異系數(shù)為25.7-106.3％

6、。刺榆具有風播植物遠離種子源的種子散布特性。8個樣帶在單位面積和累積面積上遠離種子源的種子散布格局均具有多樣性，包括直線、冪、指數(shù)、二次拋物線和對數(shù)函數(shù)。
　　3)刺榆林群落生態(tài)學(xué)研究
　　刺榆林不存在灌木層;其喬木層可劃分為2個亞層，上、下層高度分別為4.05-7.86和2.05-3.20 m;林下共有32種草本植物，隸屬13科27屬，以禾本科、豆科和菊科為主;研究區(qū)有11個植被分布區(qū)型，其中，蒙古-東北-興安-華北分布區(qū)

7、型種類最多(34.38％)，其次為東北-華北分布區(qū)型(12.5％)。在3個水分生態(tài)類型中，中生植物最多，占59.37％，中旱生類型和旱生類型分別占25％和15.63％。在6個生活型中，地面芽植物最多(31.25％)，具有溫帶草原的典型生活型特征。
　　刺榆林草本層物種多樣性與喬木層的發(fā)育程度有關(guān)，喬木層郁閉度的降低將導(dǎo)致草本層生態(tài)優(yōu)勢度增加，群落均勻度和物種多樣性下降。群落生產(chǎn)力與功能群內(nèi)的物種數(shù)之間無明顯相關(guān)關(guān)系，而與功能群內(nèi)的

8、個體數(shù)表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系(p＜0.05)。
　　4)放牧干擾對刺榆林物種多樣性的影響
　　隨著放牧強度的增加，刺榆林生活型構(gòu)成發(fā)生顯著變化，輕度干擾和中度干擾階段均以多年生叢生禾草地上芽植物占優(yōu)勢，重度干擾階段以一年生植物占優(yōu)勢。從物種多樣性的變化趨勢看，以輕度干擾階段的物種豐富度、均勻度和多樣性均最高，尤其豐富度的差異顯著(p＜0.05)。隨干擾程度的增加，群落物種豐富度、均勻度和多樣性均顯著的單調(diào)降低，表現(xiàn)出種類明顯

9、減少、群落結(jié)構(gòu)簡單化和旱生化的趨勢。
　　2蒙古黃榆林生態(tài)學(xué)研究
　　1)蒙古黃榆林種群生態(tài)學(xué)研究
　　蒙古黃榆不同年齡枝條的構(gòu)件數(shù)量性狀變異程度差異較大，總體變化規(guī)律為:蒙古黃榆各構(gòu)件的構(gòu)件數(shù)變異程度大于生物量變異程度，而且一齡枝和二齡枝變異程度要普遍低于三齡枝的，這一點與刺榆林變化趨勢相反，表明外界因素對刺榆構(gòu)件數(shù)影響比較大，而對構(gòu)件生物量影響較小。這可能與物種自身生物學(xué)特性有關(guān)。從回歸分析結(jié)果看，不同年齡枝條的生

10、物量、構(gòu)件數(shù)均與總生物量的回歸方程決定系數(shù)總體上表現(xiàn)為一齡枝＜二齡枝＜三齡枝，這與變異系數(shù)在各齡枝條間的分布狀況較一致，反映出蒙古黃榆一齡枝和二齡枝在空間拓展和種群更新能力上的弱化。從相關(guān)分析結(jié)果看，不同年齡枝條的各構(gòu)件均表現(xiàn)為同速生長，各構(gòu)件數(shù)量與生物量之間具有極好的相關(guān)性，反映出各構(gòu)件在資源利用上的同步性。
　　2)蒙古黃榆林群落生態(tài)學(xué)研究
　　蒙古黃榆林郁閉度一般在40-60％之間，高度5.83-9.33米，胸徑0.1

11、3-0.19m，枝下高2.16-2.63m，株距3.72m-8.16m。蒙古黃榆林下草本植物總共出現(xiàn)47種，隸屬21科39屬，以禾本科、豆科和菊科植物最多。在分布區(qū)型結(jié)構(gòu)上,總計13種分布區(qū)型，以華北-東北-興安-蒙古分布區(qū)型種類最多，具有四種分布區(qū)型相匯聚的特征。水分生態(tài)類型以中生植物最多，但中旱生及早生種類亦豐富，具有明顯的適應(yīng)干旱生境的水分特點。生活型以一年生植物最多，其次地面芽植物。蒙古黃榆群落生產(chǎn)力與物種豐富度之間并不存在必然

12、的聯(lián)系，而生產(chǎn)力與植物個體數(shù)具有顯著的正相關(guān)關(guān)系。
　　3家榆林生態(tài)學(xué)研究
　　1)家榆林種群生態(tài)學(xué)研究
　　家榆不同年齡枝條的構(gòu)件數(shù)量性狀變異程度總體變化規(guī)律為:家榆各構(gòu)件的生物量變異程度大于構(gòu)件數(shù)變異程度，而且一齡枝和二齡枝變異程度要普遍低于三齡枝的，這一點與蒙古黃榆林變化趨勢相同，表明外界因素對家榆構(gòu)件數(shù)影響比較大，而對構(gòu)件生物量影響較小。從回歸分析結(jié)果看，家榆不同年齡枝條的生物量、構(gòu)件數(shù)均與總生物量的回歸方程決

13、定系數(shù)總體上表現(xiàn)為一齡枝的低于二齡枝和三齡枝的，反映出家榆一齡枝各構(gòu)件受環(huán)境因素和人為干擾程度較大，其空間拓展能力受到影響，不利于種群更新和群落結(jié)構(gòu)的維持。從相關(guān)分析結(jié)果看，家榆不同年齡枝條的各構(gòu)件亦表現(xiàn)為同速生長，各構(gòu)件數(shù)量與生物量之間均具有極好的相關(guān)性，反映出各構(gòu)件在資源利用上的同步性。
　　2)家榆林群落生態(tài)學(xué)研究
　　家榆林群落結(jié)構(gòu)比較簡單，常無灌木層，僅喬木層和草本層，林下草本無溫帶森林的典型種，而是由草原種構(gòu)成，

14、一般物種豐富度較高，常見種類糙隱子草、沙地委陵菜、羊草等草原種，個別地段亦伴生山杏、葉底珠灌叢。從群落生態(tài)類型結(jié)構(gòu)組成和分布區(qū)型結(jié)構(gòu)組成看，與1981年李建東等調(diào)查結(jié)果相比，現(xiàn)時群落地面芽植物和隱芽植物發(fā)育均受到嚴重干擾，一年生植物大量增加。濕生植物消失，旱生和中旱生植物比例也顯著減少。在分布區(qū)型結(jié)構(gòu)上，以蒙古-興安-華北-東北分布區(qū)型為主，具有4個分布區(qū)型相匯聚的特點，但類型數(shù)已嚴重減少。此外在物種多樣性變化上，三個家榆樣地間物種多樣