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大别山自然保护区天然次生林群落特征及其对水源涵养的影响

唐亚坤  
【摘要】:大别山地区原始林砍伐殆尽,现存次生林群落结构单一,抗干扰能力差,水土流失较为严重。国内外对当地不同森林类型群落特征及其水源涵养功能随群落演替趋势变化尚未有系统的研究。我们对位于大别山中部地区森林群落进行了分类,对当地不同群落类型物种多样性及与其所处的环境因子之间的关系进行了研究。对当地群落进行群落结构特征、主要种群的生态位特征、主要种群种间关联、主要种群分布格局、森林凋落物及土壤持水性分析和群落小气候特征进行分析,可得出以下结论: 1.为了对当地的森林管理及生态恢复提供实际的指导作用,本文按照当地群落的外貌和结构特征,应用双向指示物种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法划分的10个群落划分为6个群落类型:针叶林群落、针阔混交林群落、落叶阔叶林群落、常绿落叶阔叶混交林群落、黄山松林群落、茅栗-黄山松林群落。中低海拔群落演替趋势:针叶林群落-针阔混交林群落-落叶阔叶林群落-常绿落叶阔叶混交林群落。 2.物种多样性、丰富度和均匀度分析的结果符合"mid-altitude bulge"和“适度干扰”(intermediate-disturbance hypothesis)假说,择伐对群落物种多样性和物种均匀度都有显著的影响。中低海拔地区的环境因子不仅影响群落的演替趋势,同时还影响着物种多样性的变化。但是,在高海拔地区的群落物种多样性动态和环境环境因子的变化规律性不太明显。 3.中低海拔地区不同森林群落主要种群生态位宽度随着演替的发展出现了相应的变化。总体来说,优势种生态位宽度值的变化和演替过程中优势种的更替保持一致。高海拔地区植物群落优势种演替代替机制和生态位宽度之间的关系还需进一步的研究,尤其是茅栗+黄山松-荚蒾-荩草群落(Castanea Seguinii+Pinus taiwanensis-Viburnum dilatatum-Arthraxon hispidus).对于大多数演替阶段群落中的物种之间的关系,以生态位重叠指数结合物种生活特性作为主要的评价标准是可行的。 4.群落中主要种的种间关联性表现为:演替初期群落主要种表现为负相关性,演替后期表现为一定的正相关性。本文对主要优势种的Fisher精确检验、Pearson相关系数和Spearman秩相关系数进行比较分析。该地区优势树种间虽有一定的连接性,但也有相当的独立分布格局。由于群落的物种和环境的相互作用,主要优势种之间的连接程度并不强。种间联结性的研究和生态位相关指数相结合对于正确认识种间关系,保护物种多样性尤其对珍稀濒危物种,维持植物群落的稳定性都具有重要作用。 5.本研究中采用扩散系数t检验、Poisson分布拟合检验以及Morisita指数的F检验等方法来分析不同群落演替阶段主要优势种的分布格局类型,并分析不同方法之间的差异性和一致性。中低海拔群落随着演替的发展,优势种由聚集分布逐渐发展为随机分布的趋势。高海拔群落优势种的分布格局呈现聚集分布很可能是由于当地气候条件和计算尺度选择所造成的。种群的分布格局不仅与物种本身的生态学和生物学特性有关,还和物种的竞争排斥作用有密切联系。而整体尺度分析表明,各优势种均呈聚集分布格局。个体物种间的基本成分均表现为单个个体。 6.群落内光照强度、大气温度和大气相对湿度的变化受群落结构的影响最大,群落内部不同高度(0.5m,1.3m)的光照强度相差不大。中低海拔群落中针叶林的林内光照强度较小,针阔混交林的林内光照强度较大,而落叶阔叶林的光照要好于常绿落叶阔叶混交林。整体上来说,高海拔的针叶林群落中光照强度大于高海拔针阔混交林群落。由于海拔的因素造成高海拔群落内最大光照强度、最大相对湿度和空气温度出现的时间并不和中低海拔群落的一致。群落外部温度、相对湿度高于23℃、63%(高海拔,20℃、39%)时,群落内温度、相对湿度低于外界;而当外部温度、相对湿度低于17℃、48%(海拔,16℃、20%)时则相反。 7.当地中低海拔植物群落凋落物储蓄量随着一定的演替梯度整体呈增长趋势,而高海则没有明显的规律性。凋落物的种类和结构组成对其持水性能的影响较大。土壤容重并未随着植被演替的趋势而呈现出一定的规律性,作为土壤保持水分重要指标的非毛管孔隙度则随土壤深度的增加而减小,但整体上也没有发现一定的规律性。非毛管孔隙度随群落演替趋势变化并不和土壤持用水力完全保持一致。


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