【摘要】：樹木空間分布格局是森林生態(tài)系統(tǒng)多種機制交互作用的結(jié)果,與樹木生態(tài)過程密切相關(guān)。生境異質(zhì)性驅(qū)動作用對樹木分布格局的形成有重要影響。定量分析樹木空間分布格局及其與生境相關(guān)性,對探索樹木格局形成的過程和深入認識種群、群落結(jié)構(gòu)及其生態(tài)學機制,以及為科學解釋森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性形成和維持機制具有重要意義。本文以關(guān)帝山4 hm2(200 m × 200 m)云杉次生林固定樣地為平臺,在樣地群落學本底調(diào)查基礎(chǔ)上,結(jié)合樣地連續(xù)復查監(jiān)測和實驗室取樣測定,主要研究了云杉次生林樣地樹種組成與結(jié)構(gòu)、樹種空間分布格局和種間空間關(guān)聯(lián)、樣地物種分布與生境相關(guān)性。研究分4部分進行,第一部分運用經(jīng)典統(tǒng)計學方法進行樣地物種多樣性組成、物種多度、優(yōu)勢度和徑級分布等樹種組成與結(jié)構(gòu)分析;第二部分運用點格局分析方法O-ring統(tǒng)計的成對相關(guān)g(r)函數(shù)分析樣地主要喬、灌木樹種的空間分布格局及其關(guān)聯(lián)性,探測生境異質(zhì)性對樹木空間分布格局的影響;第三部分在運用地統(tǒng)計學的變異函數(shù)理論、RDA排序和方差分解分析土壤空間異質(zhì)性及其與地形相關(guān)性的基礎(chǔ)上,進一步運用PCA和廣義可加模型(GAM)進行樣地不同生活型物種分布與生境相關(guān)性分析;第四部分選取關(guān)帝山3個衛(wèi)星樣地(云杉次生林、楊樺林、華北落葉松林)以及長白山(溫帶闊葉紅松林)、黑石頂(亞熱帶常綠闊葉林)2個大樣地,補充分析比較了區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間典型森林樹種的空間分布格局。主要研究結(jié)論如下:(1)云杉次生林樹種組成與結(jié)構(gòu):樣地內(nèi)胸徑≥1cm的木本植物共30種,隸屬于11科22屬,活個體數(shù)為26218,其中獨立個體數(shù)為10266,分枝數(shù)為15952。不同樹種個體數(shù)、平均胸徑和胸高斷面積差異較大,導致群落成層分明,各層優(yōu)勢種明顯。喬木層第一亞層樹種(包括青桿和華北落葉松)徑級結(jié)構(gòu)呈雙峰偏正態(tài)分布,喬木層第二亞層樹種(以紅樺、白樺、遼東櫟和花楸為主)徑級呈近似正態(tài)分布,灌木層樹種(以金花忍冬、毛榛、山刺玫、灰枸子、土莊繡線菊和四川忍冬為主)徑級呈“L”型分布。群落結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,林下植物更新良好。(2)主要樹種的空間分布格局:完全隨機條件下,青桿、華北落葉松和紅樺在整個研究尺度上(0～50 m)均表現(xiàn)為聚集分布;白樺和遼東櫟分別在0～40 m和0～42 m的尺度上呈聚集分布;花楸在0～13 m的尺度上為聚集分布;灌木樹種都在大于28 m的尺度范圍內(nèi)呈聚集分布。這與大部分森林群落優(yōu)勢種群或主要種群在一定尺度呈聚集分布的規(guī)律一致。剔除生境異質(zhì)性后各主要喬木及灌木樹種呈聚集分布的尺度范圍減小,主要呈隨機或均勻分布,表現(xiàn)在研究的更大尺度上�？梢酝茰y,生境異質(zhì)性對樹種的分布格局有明顯影響。(3)主要樹種的種間關(guān)聯(lián)性:青桿和華北落葉松這兩個樹種分別與紅樺、白樺、遼東櫟、花楸、金花忍冬、毛榛、土莊繡線菊幾乎在整個研究尺度上表現(xiàn)為空間負關(guān)聯(lián),有利于物種更新,促進物種多樣性形成。但華北落葉松與青桿,紅樺與白樺、花楸和金花忍冬,青桿與四川忍冬,遼東櫟與山刺玫、灰枸子和四川忍冬這些樹種倆倆間彼此呈正相互作用,有利于相互促進和充分利用資源,從而保持物種穩(wěn)定共存。(4)不同生活型物種與生境相關(guān)性:190個采樣點的土壤因子以及海拔、坡度、凹凸度等地形因子的測定分析表明,土壤pH值、有效氮、有效磷、有效鉀和有機質(zhì)呈明顯的空間自相關(guān)變異和空間斑塊狀分布格局。其中pH值、有效氮和有效磷受海拔影響較大(海拔與pH值、有效磷呈正相關(guān),而與有效氮呈負相關(guān)),凹凸度對有效鉀和有機質(zhì)的影響較大(均呈負相關(guān)),地形對土壤性質(zhì)空間變異的總解釋量達44.79%,地形成為土壤空間變異的重要因素。地形和土壤共解釋了喬木、小喬木、灌木分布的53.34%、55.65%和45.83%,其中地形因子獨立解釋了 8.36%、5.06%和5.48%,土壤因子獨立解釋了 31.12%、44.22%和32.04%,兩因子共同解釋的部分為13.86%、6.37%和8.31%。海拔、坡向、有效K、有效N、有效Mg對樣地物種分布具有重要作用。地形、土壤等生境因子對不同物種以及不同生活型物種分布的影響有差異,這種差異有利于關(guān)帝山云杉次生林物種共存和多樣性維持。(5)典型森林樹種空間分布格局的比較研究:區(qū)域內(nèi)種水平上的分析表明,關(guān)帝山云杉次生林樹種在空間上呈現(xiàn)出與其在其他林型中不同的分布格局,云杉(青桿、白桿)為優(yōu)勢種群,呈明顯聚集分布,紅樺和白樺為伴生樹種,呈完全隨機分布;楊樺林中,青桿、白桿以伴生樹種存在,以隨機分布為主,優(yōu)勢種群紅樺和白樺表現(xiàn)為強烈聚集分布;華北落葉松在云杉林中以小徑級為主,表現(xiàn)為聚集分布,在落葉松林中以大徑級居多,呈均勻和隨機分布。區(qū)域間科水平上的分析表明,關(guān)帝山樣地呈均勻分布的松科大徑級個體在黑石頂樣地則呈聚集分布;殼斗科在關(guān)帝山樣地以中、小徑級為主,呈聚集分布,在長白山樣地以大徑級為主,呈近似隨機分布;中、小徑級的殼斗科與松科在關(guān)帝山樣地為空間負相關(guān),但在黑石頂樣地為正相關(guān)。綜上,關(guān)帝山寒溫性云杉次生林樹種空間分布格局和種間關(guān)聯(lián)性與生境相關(guān),并隨群落和徑級結(jié)構(gòu),以及區(qū)域尺度上環(huán)境-樹木生長供求關(guān)系而變化。
【學位授予單位】：山西農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S718.5
【圖文】：

邐物種優(yōu)勢度邋Ｓｐｅｃｉｅｓ邋ｒａｎｋ－ａｂｕｎｄａｎｃｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ逡逑圖２．１邋ＧＤＳ樣地等高線圖邐圖２．２邋ＧＤＳ樣地物種多度的累積百分比逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ邋ｍａｐ邋ｉｎ邋ＧＤＳ邋ｐｌｏｔ邐Ｆｉｇ．２．２邋Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ邋ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ邋ｏｆ邋ｓｐｅｃｉｅｓ邋ａｂｕｎｄａｎｃｅ邋ｉｎ邋ＧＤＳ邋ｐｌｏｔ逡逑種－面積曲線及個體數(shù)－面積曲線顯示，取樣面積ＳＩ．５邋ｈｍ２時，物種數(shù)隨取樣面積增加逡逑而迅速增加，在取樣面積為１．５邋ｈｍ２時，物種數(shù)達２５個，占樣地總物種數(shù)的８３．３％，之逡逑后物種數(shù)隨取樣面積增加緩慢（閣２．３）：而個體數(shù)隨S窩氏咝栽黽櫻ㄍ跡常�。辶x�、１邋、／辶x

本文編號：2800829