丝栗栲次生林种群天然更新研究

摘要

丝栗栲（Castanopsis fargesii）是福建海拔1000 m以下山地常绿阔叶林的主要优势种和建群种之一，培肥土壤、涵养水源能力较强。由于气候环境和人为因素的双重影响，现存的以丝栗栲为建群种的丝栗栲天然林多为次生林，更新速度下降，面积下滑。因此，促进丝栗栲种群更新，使丝栗栲林能够长期稳定发展，是次生林抚育经营较为关注的问题。本研究以永安典型丝栗栲次生林为研究对象，以森林培育学、种群生态学和地统计学为基础理论依据，对丝栗栲种群的年龄结构、空间分布格局和种间关系、更新幼苗幼树与林下土壤养分空间异质性关系进行了探析，并编制了永安丝栗栲种群静态生命表，以期为该地区丝栗栲次生林植被恢复和生态系统保护等提供科学依据。
　　本研究主要内容包括：⑴丝栗栲种群在该次生林中占绝对优势，更新占林分更新总株数的32.29％。坡向对丝栗栲种群密度和更新密度有明显的影响，表现为阴坡大于阳坡。阴坡种群密度为2124株/hm2，更新占比77.78%；阳坡种群密度为1612株/hm2，更新占比69.23%。丝栗栲种群属于增长型，两个坡向均表现为幼苗幼树多，中树、大树少，幼苗贮备量大，天然更新良好。⑵两个坡向上丝栗栲种群均表现出聚集分布特征，最大聚集强度均出现在目标个体周围1m距离内，且随尺度的增大逐渐变为随机分布。坡向对各发育阶段的空间格局没有明显影响。幼苗主要呈聚集分布，幼树和中树在个别尺度上聚集，主要表现为随机分布，而大树主要呈随机分布，个别尺度表现为均匀分布，总体上从幼苗到大树呈现出聚集到随机或均匀的分布规律。种子扩散限制和生境异质性在一定程度上解释了丝栗栲种群聚集的格局，密度制约是调节丝栗栲种群不同发育阶段格局表现的主要形式。⑶坡向对丝栗栲更新的种内和种间关联性具有显著的影响，并且随尺度发生变化。阳坡上，幼苗和幼树、中树、大树在21 m尺度内以显著正关联为主，在大于21 m尺度上没有显著关联性；幼树和中树、大树没有显著关联性。阴坡上，幼苗和幼树、中树、大树在7-20 m尺度上以显著正关联为主，幼树和中树、大树在个别尺度存在负关联。更新的种内关系比较稳定。⑷通过对丝栗栲种群生命表分析，生境对丝栗栲种群的结构和更新动态有较大影响。死亡率和消失率曲线变化趋势相同，存在3个高峰（第1、6和10龄级），种群存活曲线更倾向于Deevey-Ⅱ型（对角线型），种群的生存率和累计死亡率曲线变化趋势互为相反，在第6龄级出现明显转折（速度变缓），死亡密度和危险率函数曲线变化一致。谱分析显示，丝栗栲种群动态存在明显的基本周期和小周期波动，能够促进种群更新和种群稳定性。⑸丝栗栲次生林中土壤养分异质性明显，不同空间样点间土壤各指标含量均存在很大的差异。阳坡样地， pH、全磷、硝态氮、速效钾、综合养分在较大尺度（有效变程依次为203.16 m、99.87 m、77.059 m、53.642 m、45.05 m）呈明显的空间自相关变异，占空间总变异的63.2%以上；全氮、全钾、铵态氮、有效磷在相对小的尺度范围（依次为13.47 m、16.98 m、15.72 m、8.94 m）呈很强的空间自相关变异，占空间总变异的82.1%以上。阴坡样地，pH、全钾、硝态氮在较大尺度（依次为53.75 m、79.71 m、55.18 m）呈明显的空间自相关变异，占空间总变异的60%以上；全磷、铵态氮、综合养分在较大尺度（分别为243 m、52.52 m、49.12 m）呈很强的空间自相关变异，结构性因素变异在77.5%以上；而全氮、有效磷、速效钾在相对小的尺度（依次为25.84 m、25.79 m、43.15 m）上呈现明显的空间自相关性，结构性因素和随机因素对3个指标的空间变异同等重要（空间结构占比稍大于50%）。⑹丝栗栲更新和土壤养分的相关性在两个坡向上差异显著。阳坡上，丝栗栲更新数量与土壤速效钾、硝态氮、全氮、综合养分异质性之间存在极显著正相关（P＜0.01），在含量相对高的斑块中，更新发生数量最多；与土壤pH、全钾呈极显著负相关（P＜0.01），在含量相对低的斑块中，更新发生数量较多；与有效磷、铵态氮异质性之间的相关性不明显。阴坡上，丝栗栲更新数量与土壤8个指标及综合养分指标的相关性均不明显，更新数量主要和物种生物学特性和荫蔽的林分环境有关。⑺在丝栗栲次生林抚育中，应对不同坡向采取不同的人为干扰以促进种群的天然更新。阳坡上，适度择伐丝栗栲幼苗幼树周围的建润楠、细枝柃幼苗幼树及米槠、绒毛润楠、华南樟、檫树成树。阴坡上，适度择伐丝栗栲幼苗幼树2 m范围内的米槠、润毛润楠、钩栲幼苗幼树及酸枣成树以减少其对目标幼苗幼树的竞争。根据种内关系和存活曲线分析，增加丝栗栲中树周围的空间和光照利于其成功进入大树阶段，占据林分最上层。在丝栗栲林业栽培中，可选择对丝栗栲更新有正关联或者无关联的幼苗幼树进行伴生种植；也可以在对丝栗栲更新有正关联的成树下对丝栗栲幼苗幼树进行补植。

目录

声明

1 引言

1.1 研究背景

1.2 国内外研究进展

1.3 存在的问题

1.4 主要研究内容

1.5 研究技术路线图

1.6 研究目的和意义

2 研究区概况与野外调查取样

2.1研究区概况

2.2 野外调查、取样

3 样地物种组成及其重要值

3.1研究方法

3.2 样地物种组成及重要值

3.3 更新幼树幼苗数量特征

3.4 小结

4 径级结构特征

4.1 研究方法

4.2 丝栗栲种群结构特征

4.3丝栗栲幼苗幼树的地径和树高结构

4.4 丝栗栲更新幼苗幼树地径和树高的空间分布

4.5 小结

5丝栗栲种群更新空间分布格局及其关联性

5.1 研究方法

5.2 不同坡向、不同发育阶段空间分布格局

5.3 丝栗栲不同发育阶段间的关联性

5.4 主要更新幼苗幼树种间关联性

5.5主要成树和丝栗栲更新空间关联性

5.6 小结

6 丝栗栲种群静态生命表

6.1研究方法

6.2 丝栗栲种群动态分析

6.3丝栗栲种群生命表和存活曲线分析

6.4生存分析

6.5丝栗栲种群谱分析

6.6小结

7 更新幼苗幼树和土壤养分异质性

7.1 研究方法

7.2 更新幼苗幼树描述性统计及空间异质性

7.3土壤养分描述统计及空间异质性的变异函数

7.4幼苗幼树更新格局与土壤养分异质性的关联性

7.5小结

8结论与讨论

8.1结论

8.2 讨论

8.3 论文创新点

8.4 展望

参考文献

攻读学位期间的学术论文与研究成果

致谢