浙江省生态公益林群落结构特征及其调控研究

【摘要】：为全面推进林业生态体系建设,优化森林群落结构、改善森林质量、提升森林生态功能,本论文以浙江省生态公益林为对象,运用群落生态学、生物多样性、自然演替和近自然林业可持续发展理论,通过固定样地定位监测、遥感多波段数字影像分类、化学实验测试和营造试验示范林,历经5年,主要结果及创新点如下: (1) 利用美国陆地资源卫星航天遥感多波段数字影像分类的方法,首次对1975、1990、2003年3个典型时段的浙江省森林植被类型进行遥感分类。1975～1990年,经济林和竹林增长了463907hm~2和79869hm~2,松林、阔叶林和疏林分别减少了204715、174599和163918hm~2。1990～2003年,面积增加最多的是杉木林274135hm~2、经济林269439hm~2、竹林240307hm~2和阔叶林218737hm~2,减少最多的是疏林385145hm~2、农地295562hm~2和灌木143206hm~2。这与浙江省的林业生产实际相符。 近30年间,浙江省森林斑块总数量显著增加;成熟松林、成熟杉木林、成熟阔叶林、成熟经济林斑块形状的规则性逐渐增加,疏林斑块形状的规则性则显著下降;面积加权平均斑块分维数介于1～1.35之间;大部分斑块类型的散布与毗邻指数上升,大部分森林类型呈现零散分布的趋势。农田、疏林和成熟松林与整体景观相似性程度较大,随着时间的推移,成熟阔叶林也逐渐成为森林景观的主要组成部分。浙江森林生态系统正得到一定程度的恢复,优势度指数逐渐增加,但存在森林景观多样性指数、均匀度指数、景观破碎化程度逐步下降,少数景观控制整体景观的现象。 (2) 浙江生态公益林主要森林类型可分为针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶树混交林、山地矮林灌丛、竹林、经济林等8种。聚类后的各个样地组的植被生长特性基本一致,变化相对较小,在省域范围内因地理位置不同,各个样地组之间的乔木层生物量、平均胸径和平均树高存在差异,但土层厚度是影响马尾松优势林群落特征的主要因子。 研究表明物种繁殖策略、地理因子、土层厚度、小环境和人为干扰对物种多样性有重要的影响。群落间下木层,多样性指数大多是常绿阔叶林含较少松的针阔混交林(MFFPT,松树重要值15)含较多松的针阔混交林(MFMPT,松树重要值16～53)松林灌草丛;乔木层,松林的优势度指数最大,而其他指数最低,MFFPT的各种指数最高,和MFMPT相比大多数指数达到了差异显著或极显著水平,但与常绿林相比差异不显著;草本层MFFPT Gleason指数最高,其他多样性指数如H、SP则是常绿阔叶林最高,松林和SMYPT的各种指数最低。群落内层次间除生态优势度指数D正好相反外,各种指数大多是下木层乔木层草本层。 (3) 用维量分析法构建了浙江省生态公益林中主要群落类型的青冈、苦槠、甜槠、枫香、木荷、松、杉等建群树种的13个生物量生长模型,用于推导群落地上部分生物量。经检验与本文的实测点符合,本研究采用D~2H推算植株地上部分生物量模 浙江省生态公益林群落结构特征及其调控研究 型在浙江省生态公益林范围内具有普适性。 林分生物量与年龄正相关。各器官生物量因群落结构不同而不同,针阔混交林群 落生物量的器官分配比例以干材最大,占1/2以上,并随林龄而递增,枝叶生物量比 例则随林龄而下降;马尾松林分的主干在总生物量中始终是最主要的组成部分,其次 是枝、叶量;杉木林的乔木层生物量随着林龄明显增长,但在1一20a间,增长缓慢; 常绿阔叶林乔木层植株的个体大小在空间上的分布是均匀、连续的,林龄普遍较小, 而且具有更新潜能的小径级立木较为丰富,处于恢复的早期阶段,直径频度分布可以 用y=3183.9e一。‘59851)拟合。根据群落生物量与群落年龄的正相关关系,预计在未来 30年中,大部分常绿阔叶林的群落生物量将呈线性增长,增长幅度约为目前常绿阔 叶林的1.26倍,达到332.73t/hmZ。 群落内各层生物量在不同阶段存在较大差异。常绿阔叶林、针阔混交林在1年龄 段(0一10a)的幼龄林基本没有乔木层,处在幼树一灌丛阶段,生物量的增加主要是 由乔木幼苗、灌木树种和草本植物的生长而引起的。至2年龄段(10a一25a),群落 中乔木层已经形成,群落总生物量、乔木层生物量、下木层生物量、草本层生物量均 随着群落林分年龄的增加而增长。马尾松林乔木层生物量及所占分配比例随林分年龄 的增加而增加,而下木层、草本层的生物量及所占比例趋向降低。在杉木幼林中,有 较大比例的灌木和草本生长,10a以后逐渐降低,至3年龄段(26a一SOa)将降至 10%以下。 针阔混交林、马尾松林、杉木林在3个年龄段的碳储量呈现对数增长,而常绿阔 叶林几乎呈直线增长形式。随着森林群落发育,常绿阔叶林作为碳汇的作用远大于其 它群落,由于幼、中龄林的碳密度远远低于成熟林的碳密度,且浙江省划定的生态公 益林大多偏幼,因而在未来的30a中,可增加92.63t·hm一2。常绿阔叶林作为高碳 储量森林,将会是浙江省甚至整个亚热带东部地区的森林碳储量的主要贡献者。 (4)森林凋落物的数量和种类组成与林龄、群落结构等密切相关,年凋落量随 林龄增长而增加,叶是浙江省现有生态公益林凋落物的主要组成部分。次生常绿阔叶 林年凋落量在313.60一509.609/(m,·a)之间,平均为416.789/(mZ·a),其中叶凋 落物量?

【关键词】：生态公益林 群落结构 生态功能 遥感技术 森林凋落物 生物量 演替 阔叶化改造 恢复促进
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：S718.5
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