学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

秦岭山地红桦林群落的稳定性及其维持机制研究

作　者: 郭垚鑫
导　师: 杨改河; 王得祥
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 红桦群落结构更新稳定性秦岭
分类号: S718.5
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着全球生态环境的不断恶化，探索生物与环境相互作用机理及其适应机制一直是当今生态学研究的热点问题，其中森林群落的稳定性及其维持机制就是其中主要的一方面。秦岭作为我国具有国际意义的陆地生态系统关键区域之一，一直是国内外森林生态系统研究的热点区域。然而，红桦作为秦岭主要的植被类型之一，有关其在秦岭的稳定性及其在山地垂直带谱的地位和作用一直存在争议,至今未有明晰的结论。鉴于此，本研究选择秦岭山地红桦群落为研究对象，通过全面的资料收集和野外调查，从种群、群落及其环境因素三个角度详细的研究和分析秦岭山地红桦林群落稳定性和维持机制，从而为红桦在秦岭山地植被带谱中的定位以及保护利用提供科学依据。本研究的主要研究结果如下：(1)秦岭红桦林群落内共含维管植物182种，隶属128属66科，其中乔木层16科18属39种；灌木层21科34属54种；草本层32科76属82种；层间植物5科6属8种。其中，科的地理分布类型中，世界分布科最多，占到42.41%；属的地理分布区类型中，78.13%的属为温带分布属，其中北温带属（包括北温带和南温带间断分布、欧亚和南美洲温带间断分布）为主要分布属。可以充分说明秦岭红桦林具有明显的温带特性。从秦岭山地红桦林群落外貌来看，秦岭红桦林中高位芽植物占61.82%，在高位芽植物种，落叶阔叶植物78种，占95.12%；说明红桦林中落叶阔叶成分占绝对优势，反应出红桦林分布区的温带气候特征。根据红桦林群落的外貌和乔木优势种组成将所调查红桦林群落分为红桦纯林（B. ablosinensis community）、红桦-辽东栎林（B.ablosinensis-Quercus liaotungensis community）、红桦-五裂槭-华山松林（B.ablosinensis-Acer oliverianum-Pinus armandii community）、红桦-太白杨-少脉椴林（B.ablosinensis-Populus purdomii-Tilia latevirens community）、红桦-华西枫杨林（B.ablosinensis-Pterocarya insignis community）、红桦-华山松林（B. ablosinensis-Pinusarmandii community）、红桦-华山松-牛皮桦林（B. ablosinensis-Pinus armandii-Betula utiliscommunity）、红桦-牛皮桦-巴山冷杉林（B. ablosinensis-Betula utilis-Abies fargesiicommunity）、红桦-牛皮桦林（B. ablosinensis-Betula utilis community）9个群落类型。（2）对秦岭天然红桦林群落的更新调查表明：红桦林下乔木更新幼苗以槭树科（Aceraceae）和松科（Pinaceae）为主。其中，红桦幼龄林中优势种红桦更新较好，而熟林和过熟林中幼苗更新极差。群落更新受群落密度的影响较大，乔木的胸高断面积和灌木盖度都与林下更新幼苗和幼树密度存在一定的负相关关系，随胸高断面积和灌木盖度的增加幼苗幼树呈减小趋势；草本植物的盖度对幼苗的更新密度的影响比较复杂，没有明显的趋势。此外，红桦林择伐迹地的研究表明，择伐能明显促进红桦的天然更新，小面积择伐更新50年后，尽管红桦林物种组成上没有变化，但红桦种群的比重及其幼苗、幼树的密度明显增加。（3）秦岭红桦林的林隙形成方式主要以自然立枯和折干为主，林隙密度约为11.42个hm-1；林隙形成木多1-2株形成木形成，3株以上林隙形成木导致的林隙较少；多数林隙由优势种红桦导致或者参与形成；林隙平均面积（林冠隙）约为73.71±21.54m2，多数林隙面积在20-80m2范围；林隙下幼苗组成以红桦的为主，红桦幼苗在60m2以上的林隙中更新较好，说明林隙更新是红桦成功更新的一种重要方式，且林隙面积越大越利于红桦幼苗的建立。（4）空间格局分析是揭示群落和种群生态学过程的有效手段。天然红桦林中，红桦种群整体表现为随机分布，但由于其依赖于扰动进行更新，幼树主要表现为小尺度聚集型分布。红桦不同发育阶段的空间关系表明，红桦大径级个体和幼树呈现明显的负关联，说明大径级红桦对红桦幼树有一定的排斥作用，这种现象可能由于大径级红桦树冠的遮阴作用抑制幼苗的建立。此外，红桦幼树与立木残干在空间分布上呈明显的正关联，进一步证明红桦依赖于树木残干导致的林隙干扰进行斑块更新。（5）红桦的种子为具膜质翅的小型坚果，长宽约为1.5-2mm。红桦种子具有较强的扩散能力，种子雨强度随着离母株的距离先增加后减少，在离母株20-30m处的种子雨强度最大。红桦种子雨强度受风力和风向的影响较大，即使在逆风方向种子也能传播到100m以外。红桦种子成熟进入种子库中，大部分被截留在枯枝落叶层，少部分进入腐殖质层，其中大约50%的种子具有活性。红桦强大的种子雨强度和扩散能力为其保存着数量庞大的种子库，为红桦幼苗的补充和种群的持续提供了基础。（6）秦岭红桦林群落中，红桦-华山松、红桦-华山松-牛皮桦、和红桦-牛皮桦-巴山冷杉三个群落的稳定性最高，其次为红桦-五裂槭-华山松、红桦-辽东栎、红桦-牛皮桦和红桦-华西枫杨。红桦纯林和红桦-太白杨-少脉椴的稳定性最差。从海拔角度看，海拔在2300-2600m范围内红桦群落的稳定性最高，说明这个海拔范围是秦岭红桦群落最稳定的分布区域。对天然红桦群落稳定性影响最大的五个因子是：枯落物厚度、乔木竞争指数、乔木幼苗、幼树及成树的比例。Godron稳定性测定方法与稳定性指数法对群落稳定性的评价结果基本一致。群落物种多样性在群落稳定性方面起到很重要的作用，但二者并不一致，并不能完全代表群落的稳定性，因此不能机械的用多样性判断群落的稳定性,要结合群落的结构、树种特征、立地条件进行具体分析，综合评价群落的稳定状况。从环境条件看，秦岭中高海拔区域气候温凉湿润且气候波动较小、没有极端的恶劣气候，这就为红桦形成稳定群落提供了优越的环境条件，红桦群落的结构特征也证明了其对环境的高度适应性，因此红桦在秦岭不同区域都能在相似的海拔范围内形成稳定的群落类型；从种群角度看，优势种红桦能形成庞大的活性种子库，并能依赖林隙干扰进行幼苗补充保持其种群的延续性；此外，林隙干扰通过调节林分环境维持群落内物种组成和多样性，使红桦群落始终保持相对稳定的结构组成。通过这种机制，自然条件下红桦群落表现为时空异质的斑块聚集体，呈现局部过渡而整体稳定。因此，只要干扰存在，红桦就可以在秦岭长期存在，形成稳定的植被类型。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-15
第一章文献综述  15-32
  1.1 立题背景  15-16
  1.2 群落生态学的研究进展  16-20
    1.2.1 群落的结构特征  17-18
    1.2.2 群落的多样性与稳定性  18
    1.2.3 群落的演替  18-20
  1.3 群落稳定性的研究进展  20-27
    1.3.1 群落稳定性的内涵及研究内容  20-22
    1.3.2 群落稳定性的测定方法  22-23
    1.3.3 群落稳定性的维持机制  23-27
  1.4 红桦的研究现状  27-30
    1.4.1 红桦的生物学特性  27-28
    1.4.2 红桦的生境和分布  28
    1.4.3 红桦的生长规律及其对气候变化的响应  28-29
    1.4.4 红桦的更新  29-30
    1.4.5 红桦的用途  30
  1.5 本研究的目的及意义  30-32
第二章研究区概况及研究方法  32-38
  2.1 研究区概况  32-33
    2.1.1 秦岭地质地貌  32
    2.1.2 秦岭气候状况  32-33
    2.1.3 植被及土壤状况  33
  2.2 研究内容  33-34
  2.3 研究方法及技术路线  34-38
    2.3.1 调查方法  34-36
    2.3.2 研究方法  36
    2.3.3 技术路线  36-38
第三章秦岭红桦林群落的结构特征与动态  38-55
  3.1 研究方法  38-39
    3.1.1 样地调查  38
    3.1.2 乔木层种重要值的计算  38-39
    3.1.3 物种多样性的测定  39
    3.1.4 种群径级结构的划分  39
  3.2 结果与分析  39-53
    3.2.1 红桦林群落的组成与区系特征  39-42
    3.2.2 红桦林群落的生境与外貌特征  42-43
    3.2.3 红桦林群落的垂直结构及径级结构  43-46
    3.2.4 红桦林群落的物种多样性  46-49
    3.2.5 红桦林群落的动态  49-53
  3.3 讨论  53-54
  3.4 小结  54-55
第四章秦岭红桦林的更新现状与特征  55-63
  4.1 研究方法  55
  4.2 结果与分析  55-61
    4.2.1 天然红桦林的更新现状  55-57
    4.2.2 群落密度对更新的影响  57-60
    4.2.3 采伐对红桦林更新的影响  60-61
  4.3 讨论  61-62
  4.4 小结  62-63
第五章红桦林群落林隙特征及其更新  63-71
  5.1 研究方法  63
  5.2 结果分析  63-69
    5.2.1 红桦林林隙的数量特征及形成方式  63-65
    5.2.2 林隙与非林隙群落特征  65-68
    5.2.3 林隙的更新特征  68-69
  5.3 讨论  69-70
  5.4 小结  70-71
第六章秦岭红桦林群落的空间格局  71-79
  6.1 研究方法  71-72
    6.1.1 样地调查  71-72
    6.1.2 数据处理方法  72
  6.2 结果分析  72-77
    6.2.1 红桦的空间格局以及与其它树种的关联性  72-74
    6.2.2 红桦不同发育阶段的分布格局及其关联性  74-75
    6.2.3 红桦不同发育阶段立木与残干之间的空间关联性  75-77
  6.3 讨论  77-78
  6.4 小结  78-79
第七章红桦群落种子雨与种子库  79-85
  7.1 研究方法  80-81
    7.1.1 种子雨收集  80
    7.1.2 种子库取样及其种子活力分析  80-81
  7.2 结果分析  81-84
    7.2.1 红桦种子雨的散落特性  81-82
    7.2.2 红桦种子库的空间分布  82-83
    7.2.3 红桦种子的萌发活力  83-84
  7.3 讨论  84
  7.4 小结  84-85
第八章红桦林群落的稳定性  85-96
  8.1 研究方法  85-88
    8.1.1 稳定性指标体系的建立  85-86
    8.1.2 稳定性的计算方法  86-87
    8.1.3 乔木种间竞争指数  87-88
  8.2 结果与分析  88-93
    8.2.1 不同红桦群落的稳定性  88-89
    8.2.2 不同海拔红桦群落的稳定性  89-90
    8.2.3 Godron 稳定性测定方法的检验  90-91
    8.2.4 红桦群落的稳定性与多样性  91-93
    8.2.5 不同发育阶段红桦群落的稳定性  93
  8.3 讨论  93-95
  8.4 小结  95-96
第九章结论与讨论  96-102
  9.1 结论  96-97
  9.2 讨论  97-100
    9.2.1 秦岭山地红桦林稳定性的维持机制  97-99
    9.2.2 本研究在红桦林经营中的应用  99-100
  9.3 本研究的不足及展望  100-102
参考文献  102-115
致谢  115-116
作者简介  116

秦岭山地红桦林群落的稳定性及其维持机制研究

内容摘要

全文目录

相似论文