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沿海马尾松相思次生林优势种群生态学研究

林存炎  
【摘要】: 本研究应用数量统计学方法对福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山两个地点的沿海马尾松相思次生林进行优势种群生态学特征分析讨论,旨在了解沿海马尾松相思次生林的自然变化规律,从而为沿海防护林的合理经营及持续利用提供依据。研究结果如下: (1)运用“空间序列代时间变化”的方法,选用胸径作为个体大小的指标研究沿海马尾松相思次生林优势种群大小结构。结果表明,鼓山风景名胜区马尾松种群呈属中衰型,相思种群大小结构呈金字塔型,呈增长型;后山马尾松种群与相思种群大小结构也呈金字塔型,均属增长型。从鼓山与后山马尾松大小级径级分布对比来看,后山马尾松径级分布只有7级,而鼓山马尾松径级分布达10级,且后山马尾松种群属增长型,可以预见后山马尾松种群将向高径级分布发展,马尾松将继续在该群落中占主导地位。 (2)采用聚集度指标、lwao回归法及Taylor法则研究了沿海马尾松相思次生林优势种群的分布格局及动态,并分析形成原因。结果表明,两地的马尾松种群、相思种群分布均属于聚集分布。但种群不同立木级分布格局有所不同,马尾松与相思种群有共同的趋势,即其种群在幼树、中树阶段为集群分布,大树阶段则为随机分布或均匀分布,大体上呈现随机分布。 (3)以大小级为基础编制的沿海马尾松相思次生林优势种群特定时间生命表显示,马尾松种群在前期总体变化较为平缓,鼓山马尾松种群死亡率高峰出现在Ⅴ、Ⅷ、Ⅸ龄级的年龄阶段,后山马尾松种群死亡率高峰出现在Ⅳ、Ⅵ龄级的年龄阶段;两地的相思种群在第Ⅲ、Ⅴ龄级有较高的死亡率。本研究中的马尾松、相思种群的存活曲线应属于Deevy存活曲线Ⅱ和Ⅲ型之间的过渡类型;鼓山、后山马尾松种群分别在Ⅴ、Ⅵ龄级有个波动峰值,表明马尾松种群从中树到大树生长过程中的不稳定性,相思种群在Ⅲ龄级有个波动高峰;谱分析结果表明沿海马尾松相思次生林中优势种群马尾松、相思均是存在周期性的,这种周期的波动可能与林分更新过程中种内竞争及种间竞争有关。 (4)以胸高断面积代替种群生物量,采用刘金福等提出的改进Logistic模型对马尾松、相思种群基面积增长规律进行研究,运用改进单纯行法优化参数,拟合结果表明回归效果较理想,鼓山与后山的马尾松种群最大增长速度均出现在第3龄级和第4龄级之间,即胸径为16~20cm时期;相思种群最大增长速度均出现在第2龄级和第3龄级之间,即胸径为12~16cm时期。 (5)以样地为一维资源状态,以重要值为生态位计测的资源状态指标,对沿海马尾松相思次生林主要种群进行生态位的计测和分析。结果表明,鼓山与后山的马尾松、相思种群均具有较大的生态位宽度值,对资源环境的利用较为充分,是群落中的绝对优势种,而其它各优势树种,均表现出一定程度的对环境适应的相似性和生态位重叠。这从一个侧面反映了森林生态系统演替趋势,从而为沿海马尾松相思次生林的保护、利用、群落结构与动态预测等提供科学依据。 (6)本研究采用Lotka-Volterra竞争方程研究沿海马尾松相思次生林的共优种群(马尾松、相思)的竞争关系。用相对优势度求取种间竞争系数,以优势种群在正常成熟林中的优势度为其容纳量,结果表明,鼓山和后山的马尾松与相思种群的优势度之和分别为185523cm~2·hm~(-2)、196112cm~2·hm~(-2),均大于任一K_i,与理论相符,说明由马尾松及相思组成的群落,由于生态位的叠加而能够更充分地利用环境资源,这对沿海防护林的配置和组建具有良好的理论指导作用。 (7)在前人对植物种群密度效应的研究基础上,利用密度效应模型N=exp(aln~2S+blnS+c),考虑林分生长立地条件的变化推导出模型N=exp(a_1H~(b1)ln~2S+a_2H~(b2)lnS+a_3H~(b3)),考虑相思对马尾松的种间关系的影响推导出N=exp(a_1H~(b1)ln~2S+a_2H~(b2)lnS+a_3H~(b3))+exp(a_4ln~2S′+a_5lnS′+a_6)模型。模型模拟结果表明,马尾松种群密度变化机制既受其自疏作用的影响,也受其共优树种相思树种他疏作用的制约,通过对比发现,鼓山群落中相思种群对马尾松种群密度的影响相比后山群落更为激烈。


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