子午岭森林群落林隙特征及对树种更新的影响

论文摘要

黄土高原的生态系统由于长期的人为干扰和强烈的水土流失而处于极度退化的状态,加速该地区退化生态系统的恢复与重建势在必行。位于子午岭南端的马栏林区是黄土高原目前保存比较完整的天然次生林区,是黄土高原中部地区重要的水源涵养林和生态公益林,其植被对调节黄土高原地区的区域气候、维护生态平衡、促进生态环境和经济的可持续发展有举足轻重的作用,研究马栏林区森林群落林隙的特征及其对森林群落更新的影响,对黄土高原森林退化生态系统的恢复与重建及其保护具有重要的生态学意义。本论文在综合国内外研究和对马栏林区全面系统考察的基础上,对马栏林区五种主要森林群落的林隙进行了调查和分析研究,以期全面掌握该地区林隙的形成方式、林隙大小和年龄结构等林隙特征,通过进一步分析对比该地区优势种辽东栎(Quercus liaotungensis)、油松(Pinus tabulaeformis)的幼苗幼树和物种多样性对林隙及其特征的反应,从而揭示林隙干扰对主要乔木树种更新和生物多样性的影响机制,为该地区森林群落的抚育、恢复和合理保护提供理论依据。研究的主要结果如下:1通过对马栏林区林隙的调查研究,发现其林隙大小以20～40m~2和40～60m~2居多,其中40～60m~2所占数量比例和面积比例均为最大。林隙的年龄结构是中前期和中后期数量较多,分别占到林隙总数的42.31%和38.46%。林隙形成方式以砍伐树桩占的比重最大,说明该地区现有的林隙大多是人为干扰形成的。林隙形成木中辽东栎和油松的株数相对较多,且主要是由中小径级的树木构成。2适当的林隙干扰总体上均促进了该地区优势种的自然更新,两个优势种存在着不同的更新策略,辽东栎和油松分别依靠高萌发率和低死亡率来保证更新的结果。林隙对其更新的促进机制各异,油松的更新对林隙大小的反应呈“单峰曲线”,当林隙面积在20～40m~2时油松的自然更新情况最好;辽东栎在不同大小林隙中的自然更新情况较为复杂,林隙面积的增大会抑制辽东栎幼苗萌发而促进幼树的生长,但最终效应仍是促进辽东栎的更新。林隙促进了两个优势种的更新,但在短时间内均无法改变辽东栎和油松在各自占优势的群落(辽东栎林和油松林)中的优势地位,所以辽东栎林和油松林会作为该地区的顶级群落和亚顶级群落而共同存在。3植被三个层次的物种多样性指数随对林隙大小和林隙发育阶段的反应基本上都呈现“单峰型”变化趋势。不同大小林隙中的植物多样性各不相同,乔木层在面积为40～60m~2时其多样性较高,灌木层和草本层均在面积为20～40m~2时较高。在林隙的不同发育阶段中,草本层的多样性指数在林隙发育的中前期时最高,而乔木层和灌木层均在林隙发育到中后期时最高。这体现了多样性指数的峰值往往出现在临界或较大林隙中,并且更新层的反应往往比上层物种更为敏感。综上所述,黄土高原子午岭马栏林区随着近年来天然林保护工程的实施,人为因素对林隙的影响呈现出频率大但强度小的特点,这直接造成了该地区的林隙干扰强度较小,这种林隙干扰强度同时促进了该地区优势种辽东栎和油松的自然更新,并有利于生物多样性的维持。由此可以推断,辽东栎林和油松林会作为该地区的顶级群落和亚顶级群落而共同存在,油松最佳更新林隙面积的存在则为合理的砍伐和人工造林提供了一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 研究综述
• 1.1 林隙的基本概念
• 1.2 林隙的基本特征
• 1.3 研究现状
• 1.4 林隙的作用
• 1.4.1 对森林生境的作用
• 1.4.2 对森林更新的影响
• 1.4.3 对森林生物多样性的维持作用
• 第二章 研究的目的意义及研究方案
• 2.1 研究背景
• 2.2 研究的目的意义
• 2.3 研究方案
• 2.4 研究区域概况
• 第三章 黄土高原子午岭森林群落的林隙特征
• 3.1 引言
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 野外调查
• 3.2.2 数据分析处理
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 林隙的大小结构
• 3.3.2 林隙的年龄结构
• 3.3.3 林隙的形成方式
• 3.3.4 林隙形成木的物种组成和径级结构
• 3.4 讨论
• 第四章 林隙对优势种更新的影响
• 4.1 引言
• 4.2 研究方法
• 4.2.1 样地选择与群落调查
• 4.2.2 数据分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 林隙内主要种群的标准生命表分析
• 4.3.2 辽东栋和油松更新对林隙大小的反应
• 4.3.3 不同群落类型中辽东栋和油松更新对林隙的反应
• 4.4 讨论
• 第五章 林隙动态对物种多样性的影响
• 5.1 引言
• 5.2 研究方法
• 5.2.1 野外调查
• 5.2.2 数据分析
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 不同大小林隙的多样性变化
• 5.3.2 不同发育阶段林隙的多样性变化
• 5.4 讨论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果