天水小陇山锐齿栎群落生物多样性研究

【摘要】： 生物多样性研究是当前生物科学与环境科学研究中重要的应用基础领域之一。文章选择的研究区域——天水小陇山林区处于我国三大自然区域交界之处的秦岭西段，这里地形复杂，受人类活动干扰较少，植被以温带阔叶落叶林为主，植物种类异常丰富，锐齿栎群落作为地带性优势群落，在整个区域植被格局中起着主导作用。通过对锐齿栎群落乔木层个体的样方调查和大量的室内分析，得出了该区域锐齿栎群落乔木层物种多样性的群落结构特征、物种多样性与生态过程之间的关系。认为：(1)研究区锐齿栎群落优势种明显，调查样方中共出现乔木树种40种，而重要值最大的前10种乔木总个体数占调查到个体数的86.1％；乔木层个体随着径级的增加，个体数目逐渐减少，以小于4.0cm径级内拥有的个体数最多，而后急剧下降。个体数随径级的分布总体上呈现“倒J”型，可用负幂函数方程y=32.113-1.059x~2+0.007x(R~2=0.96，n=16)很好地描述；物种丰富度随胸径增加而减少，树种数随径级的分布总体上呈“倒J”型，可用负幂函数方程y=1.491x~(0.474)(R~2=0.982，n=6)很好地描述；随高度的增加，丰富度也呈“倒J”型分布，树种数随高度级的变化，可用三次方程y=4.9667x-0.4088x~2+0.0079x~3+14.3484(R~2=0.96，n=6)来描述。物种多样性与群落密度之间呈“M”型关系。(2)相关分析表明：海拔、坡向、发育阶段、生物量等是影响研究区物种多样性分布格局的主要因子。在海拔和坡向两个环境因子双重作用下，锐齿栎群落物种多样性分布呈以下格局：在阳坡，物种多样性在海拔1640m以下，随海拔高度的增加而增大，在1640m达到最大值(多样性指数H=1.68)，而后随海拔上升呈平稳减小的趋势；均匀度随海拔上升总体呈上升趋势，在海拔1800m处达到最大值(均匀度指数Jsw=0.78)，之后随海拔上升出现降低趋势，优势度在1500～1600m的低海拔最大，随海拔升高持续走低；在阴坡，多样性海拔增加波动较大，最大值出现在海拔1860m处，多样性指数H=2.079；均匀度指数与海拔之间相关极不显著，丰富度在海拔1600m～2000m之间波动，平均树种数为9种，海拔2000m以上出现递减趋势，优势度随海拔升高呈波动状态。对锐齿栎群落的阴阳坡进行比较，可以发现阴坡多样性普遍大于阳坡，而优势度则阳坡大于阴坡。群落密度与海拔高度之间关系不是很明显。(3)采用时空替代法对研究区锐齿栎群落物种多样性的动态分析表明：开始时，群落正处于中慢生树种为主的群落向以锐齿栎为主的慢生树种群落的演替过渡阶段，物种丰富度大，物种多样性高，优势度不明显，处于形成期；随着发育的进行，由于通过自疏和他疏作用淘汰部分个体，锐齿栎在群落中的优势地位得以提升，群落均匀度增高，丰富度指数、多样性指数下降，群落逐渐形成；随后，群落内一部分锐齿栎个体发育壮大，群落垂直结构(层次)形成，内环境较为稳定，持续时间长，达到发育成熟期；随着一部分个体的衰退，郁闭度降低，部分地段出现林窗，一些中生树种的侵入，锐齿栎种群的重要值降低，群落内物种数量增多，均匀度减小，群落丰富度、多样性指数增大，群落进入衰退期。(4)根据本次估测锐齿栎群落乔木层的生物量最大值为368353.93Kg干物质/hm~2，最小值为86580.86Kg干物质／hm~2，平均值为177667.75Kg干物质／hm~2，标准差为62375Kg干物质／hm~2；8个样方的生产力最大值为24225.55Kg干物质／hm~2·a，最小值为5723.43Kg干物质／hm~2·a，平均值为14740.03Kg干物质／hm~2·a，标准偏差为722225Kg干物质／hm~2·a。乔木层生物量在群落由中幼林向成熟林发育的过程中，总体上呈缓慢增长的趋势，直到发育完全成熟(大约100年，生物量达到368353.9Kg／hm~2)，以后，出现递减趋势；8个样方的净生产力按发育序 索安宁:天水小陇山锐齿栋群落生物多样性研究 列也呈现出同样的趋势，最大年净生产力为22820.gKg/h扩，大约出现在发育到s0 年的发育中期，比生物量早30年左右达到增长高峰，然后出现递减趋势。(5)通 过分析，锐齿栋群落生物量与生物多样性呈现如下关系:在海拔1500一170枷范围 内，锐齿栋群落生物量与物种多样性之间呈单峰曲线关系;在海拔1700一1900m范围 内，生物量与物种多样性之间呈不明显的波动关系;在海拔1900一2100m范围内，生 物量随物种多样性的增加而增大，通过对不同高程内生物量与物种多样性分析发 现，随着海拔的上升，最大生物量对应的物种多样性略有增加趋势;在相同海拔和 坡向条件下，生物量与物种多样性之间也呈典型的单峰曲线关系;群落净生产力与 物种多样性之间总体上也呈单峰曲线关系。

【关键词】：锐齿栎群落 物种多样性 生物量 小陇山
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：Q948
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