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新疆喀纳斯森林景观美学质量形成机制与自然火干扰体制研究

刘翠玲  
【摘要】: 阿尔泰山的山地森林是西西伯利亚山地南泰加林在南端的延伸和楔入草原地带的北方暗针叶林的代表。喀纳斯作为阿尔泰山(中国)的一颗璀璨明珠,浓缩了阿尔泰山自然生态系统和景观的精华,保存有以泰加林为代表的原始生态系统,系我国惟一的古北界欧洲-西伯利亚动植物分布区,具有很高的自然保护价值和科学研究价值。同分布于世界其他寒温带地区的森林一样,自然火干扰作为千百年来泰加林演替和生生不息的主要推动力,对喀纳斯森林景观发挥着“创造”与“破坏”的双重作用,对其森林景观群落结构与景观美学价值的形成和维持有着深刻的影响。因此,“森林景观美学质量形成机制与自然火干扰体制”是喀纳斯以“视觉质量”或“风景质量”为价值取向的森林经营中不可回避并具有深远影响的科学命题,从发生机制上探索森林景观群落结构,尤其是乔木层树种结构及其外观表征的形成与维持则构成这一科学命题的主要内容。鉴于此,本研究将喀纳斯泰加林原始生态系统作为研究对象,采用典型样带、典型样方、林木火疤调查和森林景观美景度评价法,以喀纳斯森林景观树种结构垂直格局研究为起点,从自然火干扰体制出发,以包括水平结构、垂直结构、季相结构和组成结构在内的森林景观树种结构对自然火干扰的时空动态响应为纽带,探讨了喀纳斯森林景观美学质量的表现形式和动态变化,揭示了以树种结构为物质载体的喀纳斯森林景观在自然火干扰驱动下的美学质量形成机制。研究结果如下: (1)在垂直空间上,喀纳斯森林群落树种结构复杂,五彩的森林群落奠定了喀纳斯森林景观美学质量的物质基础。西伯利亚落叶松(Larix sibirica Ldb.)、西伯利亚云杉(Picea obovata Ldb.)、西伯利亚红松(Pinus sibirica Ldb.)和疣枝桦(Betula pendula Roth.)是构成喀纳斯森林群落的主要乔木树种,群落树种组合丰富。在1900m以下的较低海拔区,树种组成表现为由西伯利亚落叶松、西伯利亚云杉和疣枝桦为主的针阔混交林,树种丰富度相对较高。而在1900m以上的较高海拔区,树种组成则表现为以西伯利亚落叶松和西伯利亚红松为主的针叶混交林,树种丰富度相对较低。在整个海拔梯度范围内,森林群落树种季相结构和组成结构指标值随海拔高度的增加呈极显著的下降趋势。但在整体下降趋势中,季相结构和组成结构指标值的减小又表现出一定的区域性,即在1900m以下的较低海拔区,树种结构指标值相对于1900m以上的较高海拔区要高。就整个垂直空间而言,树种季相结构和组成结构的空间自相关格局在中小尺度上表现明显,空间结构性较强。 (2)喀纳斯不仅地形地势复杂,水热组合多样,更重要的是它属于林火多发地带,独特的生态环境和频发的自然火干扰塑就了喀纳斯森林景观的树种结构。在大尺度上,海拔高度影响着整个尺度范围内森林景观树种季相结构和组成结构的垂直分布格局。除此之外,坡度、坡位和土壤养分对大尺度上森林植被的分布特征也有一定的贡献。但在中小尺度上,自然火干扰则发挥着主导作用。自然火干扰事件发生后残留火疤木的分布格局表明,在喀纳斯,自然火干扰事件主要集中分布在1900m以下的较低海拔区,且事件发生时间和干扰烈度各不相同。在自然火干扰的驱动下,森林景观构成丰富,表现形式多样。但在1900m以上的较高海拔区,自然火干扰痕迹少见。在自然状态下,长期未受自然火干扰作用的林分树种构成简单,而且其树种季相结构和组成结构指标值极显著低于受自然火干扰林分。与此同时,树种的季相结构和组成结构对自然火干扰表现出明显的时间效应,但对自然火干扰的烈度反映并不敏感。受不同时期发生的自然火干扰作用后,林分现有的季相结构和组成结构均存在显著差异。 (3)自然火干扰通过营造喀纳斯森林景观的树种结构,进而深刻影响着以视觉质量为价值取向的森林景观美学价值的具体表现和动态变化。喀纳斯地形地貌复杂多变,森林景观美学质量整体较高。然而,自然火干扰通过影响中小尺度上树种的季相结构和组成结构致使阔叶针叶树种比大、树种丰富、林相整齐的森林景观更为人们所青睐。随着时间的推移,喀纳斯森林景观美学质量表现出与森林发生自然火干扰时间早晚密切相关的特征。就森林景观当前所表现的美学质量而言,具有较高美学价值的林分所经历的自然火干扰发生时间距今较近,具有较低美学价值的林分所经历的自然火干扰发生时间距今较远。基于径向基函数人工神经网络技术预测的喀纳斯森林景观美学质量动态变化同样验证了这一规律。事实证明,在森林演替过程中,自然火干扰有利于喀纳斯森林景观美学价值的体现,推动着喀纳斯五彩森林景观的可持续发展。


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