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《西北农林科技大学》 2012年
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近自然经营强度对辽东栎种群与群落恢复影响

李荣  
【摘要】:以黄龙地区经过近自然经营,不同间伐强度:未间伐(对照)、间伐材积强度13.4%(弱度间伐)自然更新和30.0%(强度间伐)后人工补植油松幼苗的辽东栎林为研究对象,通过对间伐后第1年和第6年样地调查,为辽东栎种群的抚育经营提供了依据。主要研究结果如下: (1)通过近自然经营强度对辽东栎个体结实的影响表明,辽东栎林木个体平均种子(坚果)总数在465粒/株~915粒/株。在抚育间伐条件下,弱度和强度间伐后的林地辽东栎植株种子总数提高了9.87%和17.04%,且间伐强度显著影响种子总数。正常发育的种子数,对照<弱度<强度的趋势;而败育(未成熟)种子数量在间伐样地略高于对照样地。辽东栎个体生产种子数量与其高度、胸径、冠幅面积和冠幅体积均呈显著正相关,个体大的植株产生更多的种子。以植株发育种子数(y)作为因变量,分别以林分郁闭度(x1)、枯枝落叶物厚度(x2)、土壤湿度(x3)、土壤pH值(x4)、土壤有机质含量(x5)、土壤全N(x6)和土壤全P(x7)做为自变量,进行多元逐步回归分析,发现影响辽东栎植株发育种子数最显著的环境因子是林地郁闭度(y=-4.122x1+754.882)。 (2)通过近自然经营强度对辽东栎成苗过程的影响表明,辽东栎种群种子雨持续时间70天,不同间伐强度下种子雨密度动态相似,大致分为起始期、高峰期和末期;不同间伐强度下,种子雨密度呈现:对照<弱度<强度的趋势,即随着间伐强度增加,辽东栎种子密度在增加;不同间伐强度样地间种子质量无显著差异;种子雨在起始期以不成熟种子为主,高峰期以成熟种子占优势;种子质量以种子雨高峰期得到最佳;辽东栎种子库中的种子命运主要有动物取食或者搬运、种子死亡后腐烂、发芽存活等,其中动物取食或者搬运是影响种子命运的主要因素。辽东栎种子丰富但成苗的很少,不同间伐措施影响幼苗定居;随着间伐强度增加,1年幼苗生存活率逐步增加,而2年生幼苗存活率逐步下降。 (3)通过研究辽东栎伐桩萌苗的发育规律表明,不同间伐强度中,当年伐桩萌生枝数量和萌生枝高度无显著差异;萌生枝数量受伐桩高度和直径的影响;当伐桩高度较低时,萌生枝数量随伐桩高度的增加而增加,超过20cm后随之减少;伐桩萌生枝数量随着伐桩直径增加呈现先增加后减少的趋势;伐桩萌生枝数量与最长萌生枝高度呈显著线性负相关;间伐第6年,伐桩的存活率为97.01%,强度间伐区萌生枝高度显著高于弱度间伐区。从间伐当年开始,辽东栎伐桩萌生枝数量逐年下降,伐桩萌苗能够自我稀疏,存在“萌代主”现象。 (4)通过近自然经营辽东栎幼苗自然更新及生长状况的研究表明,辽东栎的实生苗比萌生苗多,只有大约20-45%的幼苗(高度<2m)起源于茎萌苗或根蘖苗,间伐样地中辽东栎实生苗密度在显著大于对照样地,而茎萌苗与根蘖苗密度在不同样地间无显著差异;辽东栎无性生殖苗(茎萌苗、根蘖苗)前期生长速度快于实生苗。辽东栎种群均能够自然更新。在不同间伐经营措施中,实生苗与萌生苗所占的比例不同,反映出辽东栎存在实生苗与萌生苗两种繁殖策略的权衡。 (5)通过不同间伐强度下辽东栎种群结构特征与空间分布格局的研究表明,辽东栎种群年龄结构呈现出幼苗幼树比例最大,种群死亡率在Ⅰ-Ⅲ龄级之间最高;辽东栎种群的存活曲线接近于Deevey Ⅲ型;种群格局随取样尺度增加,由聚集分布和随机分布转向聚集分布;随着种群年龄增加,分布格局由聚集型向随机型过渡;间伐措施促使辽东栎幼苗幼树和小树数量增加,促进种群结构优化。辽东栎种群聚集强度在25m2–50m2尺度最大,是其种群更新的最适面积。 (6)通过近自然经营强度对辽东栎林植物组成及林木更新的影响表明,不同间伐强度影响辽东栎林的乔、灌、草植物组成、盖度和高度;间伐第6年,随着间伐强度的增加林下乔木幼苗幼树数量增加,尤其是建群树种辽东栎和油松,伴生树种茶条槭和山杨。辽东栎更新没有困难,但间伐措施能显著提高了其幼苗幼树的密度。油松天然更新幼苗幼树数量匮乏且间伐措施不能显著提高幼苗幼树密度,人工补植油松成为促进更新的有效手段。 (7)通过近自然经营强度对辽东栎林优势种群生态位的影响表明,辽东栎林中占显著优势的乔木为辽东栎,其次为油松和茶条槭,未间伐样地郁闭度很大,导致灌木层植物数量低,盖度很小,但物种种类丰富。与未间伐样地相比,间伐样地(弱度和强度)灌木和草本物种数量与盖度均有所增加,间伐措施不仅有利于林下灌木和草本的生长于扩张,还能促进新物种的入侵。随间伐强度的增加,油松的生态位宽度呈递增趋势,而白桦呈递减趋势。间伐强度不同,各优势灌木和草本种群生态位宽度也有所差异,且同层之间的生态位重叠也有所差异,这些都表明在不同间伐强度下辽东栎种群间对环境资源的利用性竞争不可避免。 (8)通过近自然经营强度对辽东栎林群落稳定性的影响表明,与对照相比,弱度和强度间伐样地的更新潜力分别提高了14.19%和20.19%;虽然弱度和强度间伐立木蓄积量因间伐而导致比对照分别减少了9.00%和23.80%,但灌木生物量分别增加7.32%和12.20%,草本生物量分别增加10.53%和31.58%。此外,土壤养分和物种多样性指数在间伐(弱度和强度间伐)样地均高于对照(未间伐)样地。应用模糊数学中隶属函数的方法对辽东栎林群落稳定性进行评价,表现为:强度间伐>弱度间伐>未间伐。近自然经营间伐强度30.0%更适合黄土高原地区辽东栎次生林的抚育管理。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:Q948.1

【参考文献】
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