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喀斯特峰丛洼地森林植被分布格局及其维持机制研究

彭晚霞  
【摘要】: 喀斯特峰丛洼地主要分布在我国西南喀斯特南端的斜坡地带,常绿落叶阔叶混交林是该区非地带性的顶极群落,主要分布在木论和茂兰国家级自然保护区,其他大部分森林在人类活动下,发生了不同程度的退化。基于喀斯特峰丛洼地森林动态监测样地和辅助性样地的观测调查和分析,本文系统分析了喀斯特峰丛洼地三种典型森林生态系统胸径≥1 cm木本植物的时空分布格局及维持机制,以期为西南喀斯特峰丛洼地植被迅速恢复和生态重建提供重要的理论依据。主要结论如下: 1.喀斯特峰丛洼地森林植物群落种类丰富,随着人工林→次生林→原生林逐渐演替,物种和科的数量明显增加,物种和科优势度越来越不明显,常绿成分逐渐增加,落叶成分相对减少,生活型向多元化发展,结构渐趋合理,生态系统渐趋平衡。 2.空间自相关分析、半方差模型及Kriging等值线图均表现出喀斯特常绿落叶阔叶混交林森林具有人工林区、封育区和原生林区性质不同的三大斑块,空间尺度初探效应发现,喀斯特常绿落叶阔叶混交林的空间异质性的采样范围应≥10 hm~2,采样间隔10 m基本合适,但要随采样范围的增大而适度增大。 3.喀斯特峰丛洼地木论原生林、木连次生林和古周人工林三种典型森林生态系统除Simpson指数和均匀度外其他7个多样性和结构性植被指标在不同的森林类型中其半变异函数的最佳拟合模型均不相同,原生林的所有植被指标均呈强烈的空间自相关,而次生林和人工林呈中等或强烈的空间自相关。原生林森林植被指标的变程较大,人工林次之,次生林的变程最小;分形维数D变化趋势与变程基本一致。 4.地形在喀斯特峰丛洼地木论原生林、木连次生林和古周人工林三种森林生态系统中始终处于主导地位,而其他主导因子因森林类型的不同而不同。随原生林→次生林→人工林的退化,植被、土壤、地形之间的相关性越来越弱。 5木论原生林沿DCCA第一轴从左到右沿空间因子减小、Fe_2O_3、MnO、Al_2O_3含量的降低及pH、CaO和全氮增加的生态梯度,植物群落由原生林类型逐步向次生人工林过渡;木连次生林沿DCCA第一排序轴从左到右随地形因子降低、Fe_2O_3、MnO、pH增加的生态梯度,植物群落以粉苹婆、假苹婆、红背山麻杆等为先锋种的次生林群落向八角枫、枫香、豆梨、火棘等为先锋种的群落和以白茅为建群种的草丛过渡;古周人工林随着DCCA第一排序轴从左到右随主要养分和水分降低的生态梯度,土壤质量下降,森林群落由次生林群落向人工林群落过渡。 6喀斯特峰丛洼地三种典型森林生态系统的土壤环境因子对木本植物分布的解释能力分别为32.59%、30.82%和31.38%,空间因子的解释能力分别为18.79%、17.64%和13.21%,不可解释部分的比例很大,表明在喀斯特峰丛洼地木论原生林、木连次生林和古周人工林三种典型森林生态系统中,除生态位分化理论维持机制外,生物间相互作用和人为干扰等随机因素同样处于重要的地位。 7随着群落由草丛→草灌丛→灌丛→藤刺灌丛→乔灌丛→顶极群落的顺向演替和发展,群落的高度、生物量和物种多样性、土壤有机质、养分、阳离子交换量和硅、铁、铝、钛等矿质全量逐步增加,钙、镁全量显著减少,pH值降低。 8不同干扰方式对植被自然恢复的影响不同,其中整坡火烧+垦殖的破坏性最大,初步呈现了石漠化景观,整坡火烧+放牧次之,采樵属选择性干扰,采樵+放牧+坡脚火烧的恢复相对较快,没有放牧干扰的采樵+坡脚火烧恢复更好。 9.从“人—自然—经济复合生态系统”的观点出发,以干扰程度、群落类型、服务功能、土地退化和贫困状况为指标,提出了喀斯特脆弱生态系统的复合退化模式,建立了喀斯特脆弱生态系统复合退化的控制模型和生态恢复与重建模式。


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