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林火干扰对大兴安岭典型林型植被特征的影响

覃炳醒  
【摘要】:本文主要调查大兴安岭呼中自然保护区和南瓮河自然保护区典型林型火烧迹地植被情况,研究了不同林火干扰强度对典型林型植物区系特征及演替的影响,林火干扰对林下植被物种多样性、生物量和土壤的影响,运用灰色关联分析方法,探索林火干扰后土壤与生物量和物种多样性的变化关系,研究结果如下: 1)大兴安岭林区典型林型的植物区系受林火干扰破坏后,随着环境条件变化和自然修复的进行,植物区系组成有所变化。呼中保护区白桦林主要区系成分逐渐由温带亚洲分布和东北分布成分向北温带-北极分布、中国-日本分布和东部西伯利亚分布成分更迭变化;落叶松林植物区系成分北温带分布由向北温带-北极分布、东部西伯利亚分布、温带亚洲分布和中国-日本分布成分更迭。南瓮河保护区白桦林植物区系成分逐步由中国-日本分布和温带亚洲分布成分向东部西伯利亚分布和北温带-北极分布成分更迭;落叶松林植物区系成分由北温带-北极分布成分向东部西伯利亚分布、中国-日本分布、温带亚洲分布成分更迭。 2)2009年大兴安岭典型林型白桦林和落叶松林火烧迹地林下草本层和灌木层的植被盖度,整体上低于未火烧迹地草本层和灌木层植被盖度。经过一年的更新恢复,白桦林和落叶松林火烧迹地和未火烧迹地林下草本层和灌木层植被盖度均有较明显增加,其中火烧后草本层和灌木层植被盖度增量百分比总体高于未火烧迹地植被盖度增量百分比。白桦林和落叶松林火烧迹地林下植被总盖度也少于未火烧迹地,随着植物更新修复,林下植被总盖度均有所增加,火烧迹地年增量大于未火烧迹地,并随着林火强度增加而加大,如南瓮河草类-白桦林林下总盖度年增量:呈重度火烧(20.26%)中度火烧(14.75%)未火烧(10.64%)的趋势。 3)呼中保护区和南瓮河保护区白桦林和落叶松林火烧迹地林下植被物种丰富度均少于未火烧迹地,火烧强度越大,林下植被受破坏程度越大,林下植被物种丰富度越小;而随着年际间林下植被自然更新恢复,火烧迹地林下植被物种丰富度年增量大于未火烧迹地,并中度火烧迹地物种丰富度明显大于未火烧和重度火烧迹地物种丰富度,如南瓮河草类-落叶松林林下植被物种丰富度年增量:表现出中度火烧(8)重度火烧(6)未火烧(3)的趋势。 4)林火干扰对林下植被物种多样性的影响,研究表明,随着火烧强度的增加,2个保护区白桦林和落叶松林林下植被物种多样性指数有所降低;随着年际间林下植被自然更新恢复,林下植被物种多样性指数年变化量有所增加,其中火烧迹地物种多样性增加水平明显高于未火烧迹地,中度火烧迹地林下植被物种多样性明显高于重度火烧迹地,可见中度火烧干扰能显著增加林下植被物种多样性。 5)林下植被生物量研究中,2个保护区研究结果一致,随着火烧强度的增加,白桦林和落叶松林林下植被生物量总量降低;而林下植被生物量总量年增加变化量呈上升趋势,增加的程度随着火烧强度的增强而增大,如南瓮河草类-落叶松林林下植被生物量年增量:呈重度火烧(14.4t.hm-2)中度火烧(8.45t.hm-2)未火烧(6.22t.hm-2)的变化趋势。 6)大兴安岭林区2个保护区林下土壤养分含量受不同强度的林火干扰,均有不同程度的增加或减少。火烧迹地中土壤pH值(pH值为5.4-5.8)和有机碳含量随火烧强度增强而增加,如南瓮河保护区草类-白桦林有机碳含量表现出重度火烧(6.88g.kg-1)中度火烧(6.71g.kg-1)未火烧(5.41g·kg-1),而土壤全N和全K含量则相反,如南瓮河保护区草类-白桦林全N:未火烧(1.33g.kg-1)中度火烧(1.30g.kg-1)重度火烧(1.01g-kg-1),全K:未火烧(0.44g-kg-1)中度火烧(0.38g-kg-1)重度火烧(0.35g.kg-1)。中度火烧明显提高了土壤容重和全P含量,如南瓮河草类-白桦林中度火烧迹地土壤容重(1.84g.cm-3)大于未火烧和重度火烧迹地土壤容重(1.60g.cm-3和1.41g.cm-3)。全P:中度火烧(0.68g.kg-1)大于未火烧(0.46g.kg-1)和重度火烧(0.49g.kg-1)。 7)灰色关联度分析结果显示,火烧迹地土壤养分因子与生物量、物种多样性变化的关联度较大。其中火烧迹地林下植被恢复过程中,土壤容重、有机碳含量、全磷含量和全氮含量与物种多样性的灰色关联度均显著,灰色关联度均在0.6-0.8之间,对物种多样性变化起主导作用;而土壤容重、有机碳含量和pH值与林下植被生物量呈显著关联性,关联度在0.7以上,是林下植被生物量提高的主要影响因子。 一定强度林火干扰为林下植被生长提供发展空间,改变土壤理化性质,调节土壤结构和养分含量,为林下植被生长发育提供较有利的土壤养分,一定程度上有效地促进林下植被更新与演替,火烧迹地林下植被自然更新速度要比未火烧迹地下植被更新速度要快。一定强度林火干扰能提高林下植被物种多样性和生物量。


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