北京山区典型流域森林植被多样性研究

论文摘要

北京山区由于多年治理,森林覆盖率不断增加,然而,目前该地区森林仍以人工林为主,树种较单一,中幼林、纯林比例较高,生物多样性也较低。因此,如何按照森林植被演替规律提高森林植被的物种多样性,进而提高森林的健康水平成为该地区面临的新问题。本文以密云县古北口潮关西沟流域天然次生林植被为研究对象。在对主要群落进行数量分类和排序的基础上,综合演替梯度分析法、演替度法和各群落中龄级分配分析法,三种演替研究方法,结合群落的生态位研究,对天然林的次生演题,及演替片段上的多样性进行了较深入的研究,并提出多样性的保育措施。本研究应用数量学分类方法TWINSPAN,在六级水平上对潮关西沟森林植被进行类型划分。结合《中国植被》的3级分类系统,建立了潮关西沟流域的植被分类系统,将主要森林植被被划分为10个群系、17个群丛。在调查的14个环境因子中,海拔高度、土壤含水量、土壤速效N含量、全N含量、坡向、坡度等,对植被分布的影响较大;而全K、速效K含量,以及全P、速效P、坡位等,对植被分布的影响相对不明显。由潮关西沟森林植被乔灌木的生态位研究可知,白蜡、臭椿、蒙古栎、胡桃楸,荆条、胡枝子、薄皮木、孩儿拳头、酸枣、土庄绣线菊等,生态位宽度很大,为泛化种;而臭檀、黑桦、山荆子,六道木、接骨木等,为特化种。北京丁香、鹅耳枥为白蜡的伴生种,桑树、山桃、小叶朴为臭椿的伴生种,杜梨、鹅耳枥为臭檀的伴生种。薄皮木、孩儿拳头、胡枝子、花木蓝、酸枣等为荆条的伴生种,平榛多为土庄绣线菊的伴生种,杭子梢、南蛇藤、溲疏等常为雀儿舌头的伴生种。而与其他物种生态位重叠度都不高的油松、蒙古栎、蒙椴、土庄绣线菊,在自然演替中,其资源占用率比较高,竞争优势较大。通过对潮关西沟流域天然次生林的调查,分别采用演替梯度分析法、演替度法和各群落中龄级分配分析法,及枯树和幼树更新状况分析,最后结合生态位研究和分类结果,得出此典型流域森林植被的演替规律。阳坡演替趋势为:灌丛—→栾树—→山杏—→臭椿—→臭檀—→蒙古栎;阴坡演替趋势为:灌丛—→胡桃楸—→小叶朴、臭椿、山杏—→山杨、白榆、桑树—→白蜡、北京丁香—→黑桦—→蒙椴、糠椴—→蒙古栎、油松;沟底的演替趋势为:灌丛—→栾树—→臭椿—→臭檀。总体演替趋势为:荆条灌丛—→荆条、土庄绣线菊混交灌丛—→栾树林—→小叶朴、山杏、臭椿林—→臭檀林—→鹅耳枥、胡桃楸林—→山杨、白榆、桑树林—→白蜡、大果榆、元宝槭、色木槭林—→黑桦、蒙椴—→蒙古栎、油松林。应用3大类、8种生物多样性测度指标,对潮关西沟流域处于不同演替阶段的群落进行多样性分析,最终得出群落各层次多样性随演替规律的变化趋势,以及各层次之间物种多样性变化的规律,和多样性指数之间的关系。物种丰富度方面,群落乔木层随着演替进展的变化呈现出逐渐上升的变化趋势;而灌木层呈现出先升高后降低的单峰变化;草本层则为先降低后升高的变化趋势。草本层的丰富度则与乔木、灌木层表现为明显的负相关关系。人工干扰的群落中,丰富度值均小于天然群落。物种均匀度方面,群落乔木层随着演替进展的变化呈现出先升高后降低的单峰变化;各群落中灌木层均匀度相差不大;草本层的变化趋势则变化规律复杂。灌木层的均匀度不受乔木层的影响;而草本层的均匀度,受到乔木层和灌木层的双重影响,表现较为凌乱。而在有人工干扰的群落中,混交林各层次均匀度均要比纯林要高。物种综合多样性方面,群落乔木层随着演替进展的变化呈现先升高后降低的单峰变化;灌木层各群落相互间变化不大;草本层则表现为先降低后升高的变化趋势。灌木层的多样性并没有受到乔木层的太多影响;而草本层的多样性与乔木层表现为较明显的负相关关系。在有人工干扰的群落中,乔木和草本层均显示具有较低的多样性。在以上三类多样性测度指标对比中,丰富度指数与综合多样性指数,总体而言呈显著相关,随着丰富度指数的增加多样性指数也呈增长的趋势;丰富度指数与均匀度指数的相关性很小,甚至出现负相关;而综合多样性指教与均匀度指数间存在极显著的相关性,且为正相关关系。对于生物多样性的保育,不仅应当加强保护区建设,保护濒危物种和种质资源,防卫外来种入侵,从而维护合理的群落结构促进植物物种的天然更新和发展,而且应当加强科研工作,重视水土保持工作,为生物多样性保育提供更多的理论指导和技术支撑。同时,还应当建立健全生物多样性保育的法律法规保障体系,加强生态教育宣传,以及加强区域间的合作和国际间的交流,并制定相应的生物多样性保育规划。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1、森林植被的多样性研究
• 1.1 森林植被演替的研究进展
• 1.2 森林植被多样性的研究进展
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内生物多样性研究现状
• 1.2.3 关键区域与生物多样性热点地区
• 1.2.4 生物多样性测度
• 1.3 森林植被演替与多样性的关系
• 1.4 多样性研究的发展趋势
• 2、研究流域概况
• 2.1 潮关西沟流域自然环境状况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地质地貌
• 2.1.3 土壤
• 2.1.4 气候
• 2.1.5 水文
• 2.1.6 植被状况
• 2.2 研究区社会经济状况
• 3、研究内容与方法
• 3.1 研究内容
• 3.2 研究技术路线
• 3.3 研究方法
• 3.3.1 资料收集
• 3.3.2 样地调查
• 3.3.3 植被的数量分类和排序方法
• 3.3.4 生态位
• 3.3.5 森林植被演替的研究方法
• 3.3.6 森林植被α多样性分析
• 4、森林植被群落分布特征
• 4.1 森林植被的分类
• 4.1.1 数据处理
• 4.1.2 潮关西沟森林植被分类结果
• 4.2 潮关西沟主要森林植被类型
• 4.3 潮关西沟植被分布状况
• 4.4 潮关西沟森林植被分布的影响因子分析
• 4.5 小结
• 5、生态位分析
• 5.1 主要种群的生态位宽度
• 5.2 主要种群的生态位重叠度
• 5.3 生态位宽度与生态位重叠度的关系
• 5.4 小结
• 6、森林植被演替规律
• 6.1 演替的梯度分析
• 6.2 演替度分析
• 6.3 植被群落龄级分配分析
• 6.4 群落的演替过程
• 6.5 小结
• 7、演替序列下的植被物种多样性研究
• 7.1 群落中乔木层物种多样性分析
• 7.2 群落中灌木层物种多样性分析
• 7.3 群落中草本层物种多样性分析
• 7.4 多样性指数相关性分析
• 7.5 小结
• 8、生物多样性保育技术对策
• 8.1 生物多样性面临的主要问题
• 8.2 天然林物种多样性保育对策
• 8.3 生物多样性保育规划
• 9、结论与讨论
• 9.1 主要结论
• 9.2 讨论
• 参考文献
• 附录
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢