伏牛山自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)植物功能群及其動(dòng)態(tài)研究.pdf

1、植物功能群(Plant Functional Groups，PFGs)把植物的功能特性與環(huán)境變化明晰地聯(lián)系在一起。目前，陸地生態(tài)系統(tǒng)植物功能群研究主要以草原生態(tài)系統(tǒng)為主，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的研究較為薄弱。植物功能群的提出和研究，為研究復(fù)雜的植物生態(tài)系統(tǒng)提供了一個(gè)良好的方法和途徑。現(xiàn)在對(duì)植物功能群研究的廣度和寬度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了這個(gè)概念本身。植物功能群整合了功能及對(duì)環(huán)境響應(yīng)相似的一類植物，但植物功能特征不是絕對(duì)的、單一的，所以對(duì)植物功能群就會(huì)有

2、不同的理解，會(huì)有不同的定義及劃分方法。許多研究者從不同的角度、尺度來對(duì)植物功能群進(jìn)行研究，這些研究結(jié)果有不同的針對(duì)方向和目的，使我們可以從不同的角度更全面的理解復(fù)雜的陸地生態(tài)系統(tǒng)。學(xué)者們?cè)谘芯可鷳B(tài)系統(tǒng)時(shí)，或多或少地總要與植物功能群相聯(lián)系，這大大拓寬了植物功能群的應(yīng)用范圍。所有前人的研究使植物功能群的概念、劃分、方向和應(yīng)用等諸方面越來越清晰。一個(gè)規(guī)范、統(tǒng)一和明確的植物功能群研究方案，能對(duì)植物功能群的研究更加深入，也能整合全球所有植物功能群

3、的相關(guān)研究。 森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，植物種類豐富。對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜多樣的植被進(jìn)行功能群劃分可以深入了解森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。優(yōu)勢(shì)種左右著森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，以優(yōu)勢(shì)種為主體劃分森林生態(tài)系統(tǒng)功能群，可以對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的功能、框架結(jié)構(gòu)及類群分布有一個(gè)明晰的認(rèn)識(shí)。伏牛山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是中國東部森林樣帶中的北亞熱帶和暖溫帶的結(jié)合點(diǎn)，具有南北氣候過渡帶的典型特征，在自然和人為雙重因素的作用下，群落的優(yōu)勢(shì)種突出。隨著環(huán)境梯度(海

4、拔)的變化，優(yōu)勢(shì)種變化明顯，能較好的反映出植被與環(huán)境的動(dòng)態(tài)關(guān)系。采用群落生態(tài)學(xué)的調(diào)查方法，對(duì)伏牛山南北坡植被進(jìn)行調(diào)查。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，通過計(jì)算重要值等方法選擇優(yōu)勢(shì)種，進(jìn)而進(jìn)行植物功能群劃分。(1)確定37個(gè)喬木樹種為研究對(duì)象，以X2(卡方)檢驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合聯(lián)結(jié)系數(shù)AC和共同出現(xiàn)百分率PC來測定喬木優(yōu)勢(shì)種間的聯(lián)結(jié)性。根據(jù)優(yōu)勢(shì)種間的聯(lián)結(jié)性及其在海拔梯度上的變化異同來劃分植物功能群，結(jié)果表明，栓皮櫟(Quercusvariabilis)、短柄枹

5、(Q．glandulifera)、銳齒櫟(Q．a(chǎn)cutidentata)、華山松(Pinus armandi)依海拔升高分別具有最大的優(yōu)勢(shì)性。以這四個(gè)優(yōu)勢(shì)種為主體將伏牛山自然保護(hù)區(qū)喬木層劃分為四個(gè)植物功能群，第一組功能群為：栓皮櫟，槲櫟(Q．a(chǎn)liena)，山槐(Aldizzia kalkora)，茅栗(Castaneaseguinli)(1100m以下)；第二組功能群為：短柄枹，化香(Platycaya strobilacea)，黃連

6、術(shù)(Pistaciachinensis)(1100～1400m)；第三組功能群為：銳齒櫟，千金榆(Carpinus cordata)，漆樹(Toxicodendron vernicifluum)(1400～1800m)；第四組功能群為：華山松，油松(P.tabulaeformis)，六道木(Abelia biflora)，白樺(Betula platyphylla)，紅樺(B．a(chǎn)lbo-sinensis)(1800m以上)。分析各功能群

7、沿水熱梯度的動(dòng)態(tài)變化及其內(nèi)在聯(lián)系?？梢允智宄陌l(fā)現(xiàn)在這四個(gè)植物功能群內(nèi)有一些重要的形態(tài)特征是有相似之處的，功能群間的形態(tài)特征也有明顯的區(qū)別，如葉片的大小、樹干的栓皮等。它們?cè)谶M(jìn)化的過程中也有著某些關(guān)聯(lián)與差異。(2)草本植物對(duì)環(huán)境的反應(yīng)較為敏感，能較好的反映出植被與環(huán)境的動(dòng)態(tài)關(guān)系。以同樣的方法研究了林下草本植物，共劃分七組草本植物功能群：Ⅰ“伴人型”，Ⅱ“高山型”，Ⅲ“陰濕型”，Ⅳ“耐早型”，Ⅴ“林隙型”，Ⅵ“基礎(chǔ)型”，Ⅶ“原始型”。這

8、七種草本植物功能群基本上反映了不同環(huán)境條件下不同結(jié)構(gòu)與功能的草本植被的分布情況。 優(yōu)勢(shì)種種群的分布格局在不同功能群中多呈集群分布，且空間分布指數(shù)沿海拔梯度呈規(guī)律性變化。重要值大生態(tài)位寬的種群與其它種群的生態(tài)位重疊程度較大，相反，重要值小生態(tài)位窄的種群與其它種群生態(tài)位重疊程度較小。少數(shù)種群間出現(xiàn)重要值大，生態(tài)位重疊小；重要值小生態(tài)位重疊大的特征。 用Li-6400便攜式光合作用測定系統(tǒng)在典型樣地測定優(yōu)勢(shì)種的光合作用日變化及

9、光響應(yīng)特性，分析不同植物功能群優(yōu)勢(shì)種的光合特性，結(jié)果表明：在森林生態(tài)系統(tǒng)中，喬木和草本植物由于適應(yīng)機(jī)制不一樣，光合特性主要是受光合有效輻射的影響；同樣的光強(qiáng)下，在短時(shí)間內(nèi)草本與喬木物種光合速率相差不大；植物對(duì)光強(qiáng)的適應(yīng)范圍比人們想象的要大；受森林生態(tài)系統(tǒng)各種外界條件的影響，植物“光合午休”現(xiàn)象并不明顯。 森林土壤的pH值、有機(jī)質(zhì)含量、有效氮含量、速效鉀含量及有效磷含量基本代表了土壤的養(yǎng)分狀況，這些因素與植物功能群關(guān)系也較密切。不

10、同植物功能群(喬木、灌木、草本)的分布與數(shù)量與森林土壤有著一定相互關(guān)系：南坡的pH值、有機(jī)質(zhì)含量、有效氮含量、速效鉀含量及有效磷含量總體上高于北坡；pH值沿海拔梯度變化不大；有機(jī)質(zhì)含量、有效氮含量、速效鉀含量隨海拔上升而上升；有效磷含量在中低海拔含量較高：土層越深，有機(jī)質(zhì)含量、有效氮含量、速效鉀含量及有效磷含量越低，pH值變化不明顯。森林土壤特性變化的明顯程度依次為：有機(jī)質(zhì)>速效鉀>有效氮。喬術(shù)和草本植物的種類、組成和多少對(duì)森林土壤養(yǎng)分