中亞熱帶石櫟-青岡群落結構特征及影響因子研究.pdf

1、我國亞熱帶有著世界上最為典型的常綠闊葉林植被，群落組成結構復雜，類型多樣，在生物多樣性保護和維持區(qū)域生態(tài)安全方面發(fā)揮重要作用。但長期經營活動導致其分布面積減少，森林結構簡單化、生物多樣性降低和功能退化等系列生態(tài)問題，恢復和重建亞熱帶常綠闊葉林群落已成為亟待研究的課題。調查分析典型地段上常綠闊葉林群落結構、空間格局、更新特征及其影響因子，有助于了解物種的生物學特性及與環(huán)境因子相互作用的基本規(guī)律，掌握群落的更新、演替趨勢，揭示群落空間格局的

2、形成與維持機制，可為亞熱帶地帶性植被的重建和恢復、天然林保護和可持續(xù)經營提供理論依據(jù)。本文以湖南長沙大山沖國有林場的石櫟（Lithocarpus glaber）-青岡（Cyclobalanopsis glauca）群落為研究對象，利用1hm2永久性監(jiān)測樣地數(shù)據(jù)，系統(tǒng)研究:(1)常綠闊葉林樹種組成、結構及區(qū)系特征;(2)群落物種空間格局及其形成機制;(3)地形和土壤對群落物種空間格局的影響及相對貢獻;(4)群落林下更新特征及其影響因子。主

3、要研究結果為:
　　(1)1hm2樣地中DBH≥1cm的木本植物共4797株，屬于38科55屬73種，常綠和落葉木本植物物種組成比例相當，缺乏大型木質藤本，胸高斷面積達22.78m2/hm2; DBH≥4cm的木本植物共4科34屬45種1831株，斷面積之和為21.51 m2/hm2。重要值大于5％的優(yōu)勢種為石櫟、青岡、馬尾松(Pinusmassoniana)、杉木（Cunninghamia lanceolata）、南酸棗（Cho

4、erospondiasaxillaris）、紅淡比（Cleyera japonica）等。殼斗科的重要值最大，是群落的優(yōu)勢建群科。群落科、屬地理成分表明群落的植物區(qū)系以熱帶成分為主，兼具較強的熱帶向溫帶的過渡性質。種的地理成分分析表明研究區(qū)域位于中國-日本森林植物區(qū)的核心地帶，該群落為亞熱帶廣布型群落，系東亞、熱帶亞洲和中國地質、氣候條件共同作用的結果，與日本森林植物群落具有極大的相似性，起源應不遲于第三紀。常綠樹種在群落中占有絕對優(yōu)勢

5、地位，表現(xiàn)出較為典型的常綠性。在常綠闊葉林植被分類上，該群落屬于中國東部典型常綠闊葉林的石櫟-青岡群系組。
　　(2)植物生活型譜以高位芽植物占絕對優(yōu)勢，缺乏地上芽植物和一年生草本，反映了群落受典型的中亞熱帶氣候影響。群落頻度規(guī)律為:A＞B＜C＞D=E，與標準的Raunkiaer頻度定律不一致，低頻物種比例顯著偏高表明群落物種豐富，少數(shù)種為群落的優(yōu)勢種，表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性，但C＞B且E級明顯偏低則表明群落均勻性偏低，并且暗示著群落

6、在歷史上受到了一定的人為干擾或是具有潛在的演替趨勢。
　　(3)胸徑級和高度級分析表明群落垂直結構分化明顯，林下更新狀況良好，結構較為穩(wěn)定。群落所有個體和常綠喬木種群的胸徑級呈“倒J型”，常綠灌木種群呈“L型”，屬增長型;落葉喬木和針葉樹更新不良，徑級為“鐘形”分布，系遠期衰退種。物種數(shù)量、植株數(shù)量隨高度級的增加而減少，表明優(yōu)勢種群以r對策來調節(jié)個體生存和發(fā)育，從而維持群落的穩(wěn)定發(fā)展。
　　(4)群落及優(yōu)勢樹種在不同高度層以

7、聚集分布格局為主，聚集強度隨距離的增大主要呈增強趨勢。在尺度相同的情況下，群落上層聚集強度較中下層弱，喜光的馬尾松和南酸棗上層個體聚集強度較中層弱;然而，耐蔭的常綠樹種石櫟、青岡、紅淡比和杉木聚集強度隨層次的上升而增強。群落及優(yōu)勢種不同層次間主要表現(xiàn)為空間上的獨立關系或近距離內顯著正相關關系，表明群落在空間上分化良好，大部分植物都占據(jù)了合適的空間位置。種子的擴散限制、生物學特性和微生境的異質性等可能是物種聚集分布的主要驅動力。
　

8、　(5)地形和土壤因子的空間結構存在中等程度變異，且兩者密切相關，其空間結構是石櫟-青岡群落物種組成和空間分布的決定性因素之一。RDA分析表明地形和土壤變量對群落樹種空間格局的貢獻隨層次的上升而減小，生境過濾是群落不同種群以及同種不同生長階段空間分布格局形成的重要過程之一。對群落和優(yōu)勢種及其各垂直層次，地形比土壤解釋了更多的空間變異;兩者的貢獻之和至少53.4％來自于它們的耦合作用。海拔、凹凸度和坡向是影響石櫟-青岡群落最重要的地形因子

9、，有效磷、全鉀和全磷含量則是最主要的土壤因子。然而，超過70％的變異不能被解釋，表明非生境相關的空間聚集過程（生物學特性、擴散限制等）對石櫟-青岡群落物種分布起到重要作用。
　　(6)基于對更新層和更替層不同功能型樹木密度的統(tǒng)計分析表明:群落總體更新狀況良好;常綠喬木的幼苗、幼樹為林下更新的主要成分，其高度的多樣性和充足的更新個體資源維持著它們在群落中的絕對優(yōu)勢地位，并將在群落發(fā)展中得以鞏固;而先鋒的落葉喬木和針葉樹種因缺乏林下更

10、新將逐步退出群落。
　　(7)樣地DBH≥1cm的枯立木共32種278株/hm2，占總株數(shù)的5.08％，多為小徑級植株;常綠喬木共178株/hm2，占枯立木總株數(shù)的64.03％，其中石櫟占44.96％;落葉喬木和落葉灌木種群數(shù)量小，死亡率較常綠喬木和常綠灌木高。結果表明群落林下存在激烈的種內和種間競爭;先鋒樹種馬尾松等在主林層中的位置正逐漸被演替后期的常綠闊葉樹取代。但諸多先鋒喬木樹種較大徑級植株死亡比例卻很低，表明該群落目前的組

11、成和結構正處于穩(wěn)定狀態(tài)，在短時間內不會將先鋒樹種排除。
　　(8)群落內樹木以種子繁殖和萌枝繁殖兩種方式實現(xiàn)更新，常綠喬木的萌枝植株所占比例較高，實/萌比在1.32以下，兼具種子和萌枝兩種繁殖策略，表現(xiàn)出頂級種極強的林下更新能力;落葉喬木以實生植株為主，實/萌比達3.5;灌木個體總體上以獨立的實生植株為主，比例占同類個體總數(shù)的70％以上。萌枝更新能力決定了不同功能型樹木在群落更新過程中的地位和作用。
　　(9)基于相關分析和

12、多元線性回歸分析，分不同功能型系統(tǒng)研究了地形、土壤養(yǎng)分和含水量、主林層特征以及枯立木等因子對群落更新的影響，結果表明:光照、土壤含水量和土壤養(yǎng)分的空間異質性影響群落林下不同功能型樹木的生長，為林下更新的主要影響因子。影響更新層和更替層的主要因子差異顯著，水分和光照相關的環(huán)境因子是更新層最重要的影響因子;更替層主要受控于主林層樹種多樣性以及與土壤養(yǎng)分相關的環(huán)境因子。同時，樹種因功能型不同隨著生活史的推進表現(xiàn)出明顯的養(yǎng)分偏好和生境特化。競爭