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《东北林业大学》 2001年
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东北东部山区天然次生林生态空间构建机制的研究

张洪军  
【摘要】: 本研究以分布于东北东部山区的天然次生林生态系统为主要研究对象。借助于地统计 学区域化变量理论,运用生态整合的观点和直观的空间构建图式,对老爷岭生态定位站管 辖区域范围内的张家沟阳坡和乾坤沟阴坡等五个不同坡相和空间异质性的天然次生林样 地进行了生态空间构建格局的研究。确定了天然次生林蒙古栎物种和槭属植物在次生林生 态系统演化过程中的重要地位;通过克立格制图获得的空间构建图式直观反映了研究样地 现行群落结构的空间配置格局和演化趋势;确立了生态空间构建整合模式的研究框架,定 性描述了高度有序自组织开放性协同适应生态系统生态空间构建过程中的整合作用机制。 该项研究的重要意义在于为天然次生林生态系统的全面综合研究提供了一套直观的生态 系统空间构建格局刻画方法,有助于判定生态系统各层次空间的耦合性和脱耦性;为森林 生态系统的经营管理提供了理论依据;为生态系统的决策经营和野外作业管理过程中的指 标体系建立,提供了定性、定量的研究方法。 基于物理空间和生态空间的辨识关系,以及等级层次组织系统理论,在界定的尺度— —异质性作用范围内,将研究样地的生态空间划分为地上生态空间(主林层、演替层、更 新层和草本层)、地表生态空间(凋落枯叶层、凋落种子和土壤生物)和地下生态空间(土 壤种子库和土壤生物)三个层次水平。以物种生态生物学特性,种群空间配置格局和物种 多样性相互作用形成的空间网络式结构为研究出发点,逐层以物种和种群为主要研究对 象,对各生态空间内的等级层次结构组分进行空间构建格局图式分析和等级层次结构相互 作用分析。同时,在此基础上经尺度推绎对整个样地的空间相关定位数据整合值进行克立 格制图,刻画并分析整个研究样地每一生态空间不同层次的空间构建图式。 通过对各等级层次的层内分析和层间分析表明:生态空间内不同等级层次的空间构建 格局图式所反映的层次特性存在时间与空间上的整合作用关系和空间几何学的映射关系, 符合等级层次整合作用原理和生物全息原理。揭示了不同空间尺度和空间异质性作用范围 内,等级组织层次间存在整合作用关系的相干性与约束性;耦合性与脱耦性。生态空间各 层次内和各层次间的等级组分通过结构和功能的自组织,形成一个高度有序的、开放性的、 存在质变关系的生态协同适应系统,以维持生态空间内群落结构与功能的稳定性和促进生 态系统的演化。张家沟阳坡样地生态空间各层次存在时空尺度上的整合性和耦合性;乾坤 沟阴坡各层次间存在整合性和脱耦性。整合性是生态系统空间构建的主要特征之一。 槭属植物和蒙古栎物种在该研究区域已经成为天然次生林植物群落的主要构建种。在 整个研究样地中,槭属中色木槭的顶级适应系数仅次于红松和蒙古栎,其地上生态空间的 扩散格局、配置格局和地表地下的种子库均体现出绝对的竞争优势和演替潜力,在天然次 生林生态系统演化进程中具有极其重要的地位。在此基础上,依据天然次生槭属植物林生 态系统,根据样地的地统计学调查分析和马尔柯夫连锁模式推导,在界定的条件下,推导 了研究样地立地基质未发生质变基础上的进展演替趋势。结果表明:研究样地最终形成贴 东北林业大学博士学位论文 近于原始植被的以阔叶树种色木械、蒙古栋和紫极为主的红松阔叶林群落。即:张家沟阳 坡形成蒙古栋+红松林群落或色木械+红松林群落;乾坤沟阴坡形成色木械+蒙古栋+ 红松林群落或色木械+紫极+红松林群落。 在对生态空间的等级层序分析过程中,本研究认为:生态系统内物种与环境长期协同 适应形成的遗传基因的信息表达和物种多样性产生的空间网络式相互作用机制的信息表 达是生态空间构建整合过程中的两个主耍调控序参量。这两个序参量是空间构建格局形成 的主要驱动力;是特定时间与空间生态系统信息的具体表达;是维持生态系统内稳性和促 进生态系统进化的主要动力源泉。针对本研究的内容和结论,建立了生态空间构建整合模 式的研究框架。通过长期的定位研究,可直观刻画该地区不同尺度一异质性天然次生林生 态系统的动态变化。
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