普洱季風(fēng)常綠闊葉林恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、季風(fēng)常綠闊葉林是云南省南部普洱地區(qū)重要的森林類型之一，是熱帶季雨林、雨林向亞熱帶常綠闊葉林過渡的植被類型，生物多樣性較為豐富。由于過度的森林砍伐和不合理的土地利用導(dǎo)致森林面積的大規(guī)模減少，形成不同恢復(fù)階段的退化生態(tài)系統(tǒng)。由原始林破壞后發(fā)展起來的天然和人工次生林已成為普洱地區(qū)重要的森林資源。以往對云南省季風(fēng)常綠闊葉林的認(rèn)識局限在原始林的群落結(jié)構(gòu)、物種組成、土壤種子庫及生物量上，而對人為干擾過的退化植被則了解甚少。本文以普洱地區(qū)不同恢復(fù)階段

2、的季風(fēng)常綠闊葉林森林砍伐后自然恢復(fù)和人工恢復(fù)下的群落以及殘存的原始林為研究對象，在共計25塊樣地（2.25hm2）野外群落學(xué)調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過比較不同類型群落的組成、結(jié)構(gòu)、多樣性、生態(tài)位、種間聯(lián)結(jié)、種子庫和功能群特征來探討退化季風(fēng)常綠闊葉林自然和人工恢復(fù)的動態(tài)規(guī)律，為該地區(qū)植被恢復(fù)策略的制定提供科學(xué)參考。本文的主要結(jié)果包括：
　　1.以野外樣方調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對普洱地區(qū)季風(fēng)常綠闊葉林分布海拔范圍內(nèi)的不同恢復(fù)群落類型進(jìn)行數(shù)量分類。結(jié)

3、果表明：應(yīng)用TWINSPAN可將季風(fēng)常綠闊葉林分布海拔范圍內(nèi)恢復(fù)群落劃分為5個植被類型：季風(fēng)常綠闊葉林、針闊混交林、針葉林、西南樺林及桉樹林，分屬原始林、次生林及人工林?；謴?fù)方式可分為自然恢復(fù)與人工恢復(fù)兩個恢復(fù)序列。自然恢復(fù)：恢復(fù)15年群落——恢復(fù)30年群落——原始林；針葉林——針闊混交林——原始林。從植物區(qū)系組成成分看，恢復(fù)群落中世界分布科的百分比均高于原始林，由于種源地相同，恢復(fù)群落大都處于向季風(fēng)常綠闊葉林原始林群落的恢復(fù)階段，因此

4、，科、屬組成的相似性程度較高，種的組成上既有相似之處，也有一些不同，原始林中國特有種要顯著大于恢復(fù)群落。原始林與自然恢復(fù)群落的生活型譜的相關(guān)大于與人工恢復(fù)群落，針葉林中一年生植物要多于其它群落類型。原始林的小型葉的比例要小于恢復(fù)群落，而葉型則沒有反映出群落的恢復(fù)程度。
　　2.通過對云南普洱地區(qū)季風(fēng)常綠闊葉林皆伐后人工和天然恢復(fù)15年及30年群落的調(diào)查，并以原始林群落為對照，對比分析了恢復(fù)方式和恢復(fù)時間對季風(fēng)常綠闊葉林恢復(fù)群落的結(jié)

5、構(gòu)和多樣性的影響。結(jié)果表明：恢復(fù)方式對科、屬、物種、喬木、灌木、藤本等物種組成和多樣性情況無顯著影響，而恢復(fù)時間則具有顯著的影響?？?、屬、物種、喬木及灌木物種豐富度隨著恢復(fù)時間的延長呈現(xiàn)先減后增的趨勢。所有群落物種豐富度均隨徑級和高度級的增加而呈現(xiàn)倒“J”型分布，多度則隨徑級增加呈現(xiàn)偏峰曲線，而隨高度級的增加呈現(xiàn)倒“J”型分布?；謴?fù)方式和恢復(fù)時間與群落結(jié)構(gòu)與多樣性變量之間的相關(guān)性分析及回歸分析表明，恢復(fù)時間與多數(shù)變量之間具有顯著的相關(guān)性

6、，而恢復(fù)方式則僅與藤本多度具有顯著相關(guān)性，這說明與恢復(fù)方式相比，恢復(fù)時間是影響該地區(qū)恢復(fù)群落結(jié)構(gòu)和多樣性的主要因子。
　　3.通過對云南普洱地區(qū)季風(fēng)常綠闊葉林群落的調(diào)查，探討了不同演替階段群落物種–面積關(guān)系的變化。結(jié)果表明：不同演替階段群落中，取樣面積與總物種數(shù)、喬木、灌木、藤本物種數(shù)均具有極顯著相關(guān)性，其變化解釋率均超過94％；總物種和喬木的物種累積速率（Z）在演替30年的群落中最低，分別為0.334和0.394，灌木（0.43

7、7）和藤本（0.326）的Z值則在演替15年的群落中最低；總物種、喬木、灌木、藤本的物種–面積曲線截距在不同演替階段中無顯著變化，但總物種及藤本物種–面積曲線的決定系數(shù)（R2）為原始林中顯著高于演替15年和30年群落。演替15年群落中，初始喬木及灌木物種豐富度解釋了Z值變化的99.97%，但其他演替階段群落中初始喬木、灌木、藤本及總物種豐富度與Z值均無顯著相關(guān)性。
　　4.生態(tài)位和種間聯(lián)結(jié)是群落動態(tài)研究的焦點(diǎn)之一，物種間相互作用影

8、響著群落的恢復(fù)和演替。本文在對云南普洱地區(qū)不同恢復(fù)階段（恢復(fù)15年、恢復(fù)30年和原始林群落）季風(fēng)常綠闊葉林群落的野外調(diào)查基礎(chǔ)上，采用生態(tài)位寬度、生態(tài)位重疊、方差比率（VR）和基于2×2聯(lián)列表的?2檢驗(yàn)、聯(lián)結(jié)系數(shù)（AC）的方法，分析了不同恢復(fù)階段各種群之間的變化趨勢。結(jié)果表明：3種群落類型中物種的重要值與相對應(yīng)的生態(tài)位寬度之間存在著顯著的正相關(guān)，恢復(fù)15年群落有78.22%的種對之間的生態(tài)位重疊值在0.4—0.8之間，說明其群落優(yōu)勢物種存

9、在較強(qiáng)的資源利用性競爭，而恢復(fù)30年和原始林群落結(jié)構(gòu)則具有一定的穩(wěn)定性，多數(shù)生態(tài)位寬度較大的物種之間的生態(tài)位重疊要大于生態(tài)位較小的物種，反映出優(yōu)勢物種具有較強(qiáng)的競爭能力?；謴?fù)15年和恢復(fù)30年群落物種間總體呈不顯著正聯(lián)結(jié)，原始林群落則呈不顯著負(fù)聯(lián)結(jié)。3種群落231種對中，絕大多數(shù)種對聯(lián)結(jié)系數(shù)未達(dá)顯著水平，種對間的獨(dú)立性相對較強(qiáng)，群落中物種間正負(fù)聯(lián)結(jié)對數(shù)占總種的比例隨恢復(fù)進(jìn)程而出現(xiàn)下降趨勢。不同恢復(fù)階段群落中聯(lián)結(jié)系數(shù)與生態(tài)位重疊值之間存在

10、顯著正相關(guān)，生態(tài)位重疊值越大，其聯(lián)結(jié)系數(shù)也越大。
　　5.通過對云南普洱地區(qū)不同恢復(fù)階段（恢復(fù)15年、30年和原始林群落）季風(fēng)常綠闊葉林群落的野外調(diào)查及土壤種子庫的萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，探討其土壤種子庫和幼苗庫的基本特征、變化規(guī)律及與地上植被的關(guān)系。結(jié)果表明：在8個樣地的土壤種子庫中共有2645粒種子（分屬37科72屬83種）萌發(fā)；土壤中種子密度由小到大依次為原始林群落（148±23粒/m2）＜恢復(fù)15年群落（362.33±77.05粒/m2

11、）＜恢復(fù)30年群落（424±91.53粒/m2）。原始林群落中種子主要集中在0—2cm層和5—10cm，恢復(fù)15年與30年群落在3層間差異不顯著；恢復(fù)30年群落的Shannon-Wiener指數(shù)顯著高于恢復(fù)15年和原始林群落。3種類型土壤種子庫生活型主要以草本植物組成，其中恢復(fù)30年群落中多年生草本種子密度顯著高于恢復(fù)15年和原始林群落，恢復(fù)15年群落中一年生草本種子密度要顯著高于恢復(fù)30年和原始林群落。原始林幼苗庫密度要顯著大于恢復(fù)1

12、5年群落，幼苗庫密度與土壤種子庫種子密度(P＜0.05)和林分密度(P＜0.01)存在顯著負(fù)相關(guān)，與土壤容重及 pH值之間存在顯著正相關(guān)（P＜0.05）。土壤種子庫與地上植被的相似性普遍較低，在0.0375—0.1538之間；土壤種子庫與草本層的相似性系數(shù)要高于土壤種子庫與喬木層，幼苗庫與喬木層的相似性系數(shù)要高于其它類型的相似性系數(shù)。
　　6.藤本植物是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，影響群落的恢復(fù)與演替。本文通過對云南普洱地區(qū)不同恢

13、復(fù)階段（恢復(fù)15年、30年和原始林群落）季風(fēng)常綠闊葉林群落的野外調(diào)查，分析了不同恢復(fù)階段藤本植物的物種豐富度、密度、多度、徑級分布、多樣性指數(shù)及攀援方式，并探討藤本植物與支持木的關(guān)系。結(jié)果表明：在0.81hm2的調(diào)查樣地中，共發(fā)現(xiàn)DBH≥0.1cm的藤本植物1292株（分屬34科51屬64種）。原始林群落的藤本物種豐富度、密度（DBH＜1cm）、胸高斷面積和平均胸高斷面積都顯著高于恢復(fù)階段，原始林和恢復(fù)15年群落的密度（DBH≥1cm）

14、、平均胸徑和平均長度之間無顯著差異，但都顯著高于恢復(fù)30年。3種群落類型中藤本植物的物種組成和徑級分布有顯著差異，原始林中藤本植物物種更多，而且大徑級（DBH≥10cm）的藤本植物僅出現(xiàn)在原始林及恢復(fù)30年的群落。單株藤本攀援的支持木在3種群落類型中均占多數(shù)，藤本植物與支持木的胸徑存在顯著的正相關(guān)（P＜0.001），原始林群落中DBH≥15cm的支持木更易被攀援，而恢復(fù)階段則相反。莖纏繞藤本植物對原始林的負(fù)面影響要顯著少于恢復(fù)15年及3

15、0年群落，而卷須類藤本植物也反映出原始林正處于一個動態(tài)變化的階段，同時根攀緣和搭靠類藤本植物物種組成和多度變化可以反映出干擾后季風(fēng)常綠闊葉林的恢復(fù)程度。森林砍伐是影響不同恢復(fù)階段藤本植物的物種組成和分布的主要因素。
　　7.附生維管植物是季風(fēng)常綠闊葉林物種豐富度的重要組成部分。本文通過對云南普洱地區(qū)不同恢復(fù)階段（恢復(fù)15年、30年和原始林群落）季風(fēng)常綠闊葉林群落內(nèi)附生維管植物的調(diào)查，分析了不同恢復(fù)階段附生維管植物的物種豐富度、多度

16、、分布和相似性關(guān)系，并探討附生維管植物與宿主的關(guān)系。結(jié)果表明：（1）在0.81hm2的調(diào)查樣地中，共發(fā)現(xiàn)附生維管植物3116株（分屬9科20屬22種）；（2）原始林中附生維管植物的物種豐富度（17種）要顯著高于恢復(fù)30年（7種）和15年（5種）群落；（3）原始林與不同恢復(fù)階段群落中附生維管植物的物種組成有顯著不同，恢復(fù)15年群落中的附生植物主要由蕨類植物組成，蘭科（Orchidaceae）植物是原始林附生植物的主要物種組成，有些物種僅出