大尺度冰冻干扰对大明山常绿阔叶林主要种群结构和动态的影响

摘要

2008年我国南方发生的大尺度冰冻干扰对南亚热带常绿阔叶林造成了极其严重的破坏。开展大尺度冰冻干扰对常绿阔叶林主要树种种群结构和动态影响的研究，揭示其对大尺度冰冻干扰的响应及其机制，可为常绿阔叶林的生物多样性保护与管理、为受损生态系统的恢复与重建提供参考依据。2009年4-5月，在大明山国家级自然保护区橄榄峡谷东北坡建立了3.2hm2样地并进行调查，2010年10月和2011年11月对样地进行了群落学复查，结果表明：
　　 (1)大明山常绿阔叶林3.2hm2样地中，有维管植物95科202属384种。群落以樟科、山茶科、壳斗科、山矾科、蔷薇科、茜草科、冬青科、杜英科等为优势科，以云贵山茉莉、罗浮槭、栓皮木姜子、刨花润楠、天目紫茎、罗浮柿、粗皮桦、百色猴欢喜、拟赤杨和滇粤山胡椒为优势种和共优势种种，植物区系以热带和亚热带成分占主导(占69.44%)，有一定的温带成分分布(26.85%)。
　　 (2)大明山常绿阔叶林主要树种不同种群的结构特征存在一定的差异。云贵山苿莉的种群大小结构为“倒J型”，刨花润楠、栓皮木姜子和罗浮柿表现为“L型”，而罗浮槭、天目紫茎、粗皮桦和百色猴欢喜为“混合型”；8个树种及其小径级个体在小尺度上均为聚集分布；云贵山茉莉和罗浮柿的大径级与其小径级个体在小尺度上呈正相关，而罗浮槭的大径级与小径级在0-40m上为负相关；56个种对中有2个种对在小尺度上表现正相关。这些结果初步揭示了常绿阔叶林种子扩散限制与微生境异质性是优势种共存的原因。
　　 (3)2008年发生的大尺度灾难性冰冻干扰，对大明山常绿阔叶林造成了极其严重的破坏，常绿阔叶林林木受灾率高达51.8%；其中，冠损率为45.95%，压弯率19.0%，折干率7.6%，掘根率1.4%。主要树种的受损率普遍高于林分平均受灾率，这与DHB较大的林木比DBH较小的林木受损严重、主林层树木遭受到的破坏要比次林冠层的树木严重的结论相吻合。
　　 (4)大明山常绿阔叶林8个主要树种的受损率存在一定差异。按照胸径大小归类统计结果，8个主要树种总受损率平均为71.30%，变异系数为7.82％；其中冠损率平均为46.33%，变异系数9.57%，压弯率相应为9.50%和31.85%；折干率13.35%和31.77%；翻蔸率最小，平均为2.13%，但变异系数最大，为83.19%。2008年的大尺度灾难性的冰冻干扰导致以冠损、折千等为主的林木受损，而2009年和2010年的持续干旱，则导致以大量幼苗幼树干枯死亡为主的灾害。
　　 (5)大明山常绿阔叶林3.2hm2样地中，2010-2011年的两次调查共记录到新增DHB≥1cm幼树的种类为103种。其中2010年新增种类较多(96种)、株数较少(1537株)，2011年则相反，新增种类较少(86种)而新增株数较多(1605株)。在80个5m×5m样方中，2009-2011年的3次调查，记录到DBH<1cm的树种幼苗106种。其中，2009年，记录到96种、1201株；2010年有42种、1222株；2011年只记录到25种、782株。按照重要值这一综合指标，在新增幼树幼苗中占优势的种类是滇粤山胡椒、刨花润楠、野黄桂、黄杞、罗浮柿、栓皮木姜子、短梗大参、云贵山苿莉等；在新增幼苗中，毛狗骨柴、百色猴欢喜、罗浮槭增幅较大，而东方古柯、白背桐、野桐在新增幼树中增幅较大。这主要是树种生态特性及林窗动态决定的。
　　 (6)大明山常绿阔叶林3.2hm2样地中，树种幼苗幼树存在较大的波动。2010年新增DBH≥1cm的树种有96种1537株，2011年有86种1605株。无论是2010年还是2011年，这些新成长为DBH≥1cm的个体数量最多的前10个树种中都以樟科植物最多，约有11种、480-490株，分别占新增树种总种数的11.46%-12.79%和新增个体数的29.97%-32.14%。说明在大尺度冰冻干扰后，樟科植物幼苗能迅速生长，成为幼树。樟科植物不仅在新增幼树上有显著优势，而且在幼苗更新方面也表现出快速的响应。在3年样地调查中，每年樟科植物幼苗出现5-13种，株数为230-790株，分别占幼苗物种总数和个体数的11.58%-25.00%和19.40%-64.98%。然而，樟科植物幼苗的死亡也比较多，年死亡物种在9-12种、117-495株，分别占同期死亡种数和个体数的13.04%-23.08%和12.23%-64.12。由此可见，樟科植物幼树、幼苗的动态变化将影响着常绿阔叶林林下树种的更新动态。
　　 (7)大明山常绿阔叶林3.2hm2样地中仅有1株个体的幼树一般为12-16种，2-9个个体的有43-45种，它们已占幼树物种总数的64%左右；同样，仅有1个个体的幼苗变化范围为3-20种，2-9个个体的有11-44种，和占幼苗物种总数的44%-67%。可见，大明山常绿阔叶林下存在着较大一部分个体数量稀少的幼树和幼苗，尽管它们的个体数量非常稀少，但却是常绿阔叶林下幼树幼苗库一个非常重要的组成部分，在林下物种多样性维持和群落演替上将发挥重要作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 森林干扰生态研究进展

1.1 干扰与森林干扰生态

1.1.1 干扰概念

1.1.2 干扰生态

1.1.3 森林干扰的主要类型及生态意义

1.2 森林干扰特征与干扰机制

1.2.1 森林干扰特征

1.2.2 森林干扰机制/干扰假说

1.3 干扰对森林生态系统的影响

1.3.1 干扰对森林结构、更新和演替的影响

1.3.2 干扰对森林群落物种组成和多样性的影响

1.3.3 干扰对森林生态系统稳定性的影响

1.4 大尺度冰冻干扰对南亚热带常绿阔叶林影响研究

1.5 本研究的选题及意义

第二章 研究区域自然环境概况

2.1 地质地貌

2.2 气候水文

2.3 土壤

2.4 植物与植被

2.4.1 植物区系特征

2.4.2 主要植被类型

2.4.3 植被类型的垂直变化

第三章 调查研究方法

3.1 样地设计与构建

3.2 群落物种和林木受损等级调查

3.3 群落冠层测定

3.4 群落主要树种的确定方法

3.5 数据处理和统计分析方法

第四章 大明山常绿阔叶林物种组成及主要树种的种群特征

4.1 物种组成

4.2 植物区系特征

4.3 主要种群及其特征

4.3.1 种-多度分布

4.3.2 稀有物种

4.3.3 优势种和共优势种

4.3.4 主要树种的种群特征

4.4 小结与讨论

4.4.1 物种组成特征

4.4.2 组成植物的区系特征

4.4.3 主要树种的种群特征

第五章 常绿阔叶林主要树种种群受灾分析

5.1 主要树种种群受损概况

5.1.12009年主要树种受损情况

5.1.22010年主要树种受损情况

5.1.32011年主要树种受损情况

5.2 不同年份主要树种种群受损原因分析

5.2.1 林木受损与干扰事件的关系

5.2.2 林木受损与胸径和树高的关系

5.2.3 林木受损与树种和冠长的关系

5.2.4 林木受损与树种的关系

5.3 小结与讨论

5.3.1 常绿阔叶林及其主要树种的受灾特点

5.3.2 林木受损率与树种和大小的关系

5.3.3 林木受损率与干扰事件的关系

第六章 常绿阔叶林主要幼树树种种群更新动态

6.1 幼树更新动态变化

6.1.1 新增DHB≥1cm的幼树的数量与组成

6.1.2 幼树物种数与出现的样地数的关系

6.1.3 树种幼树的数量与物种数的关系

6.2 幼苗更新动态

6.2.1 树种幼苗的数量与组成

6.2.2 树种幼苗数量与物种数的关系

6.2.3 树种幼苗物种数与样方数的关系

6.2.4 树种幼苗死亡数量与组成

6.3 小结与讨论

6.3.1 树种幼树和幼苗的组成特点

6.3.2 树种幼树、幼苗的动态变化

6.3.3 树种幼树幼苗的数量与物种数的关系

第七章 结论与建议

7.1 结论

7.1.1 大明山常绿阔叶林树种组成及区系特征

7.1.2 主要树种的种群特征

7.1.3 常绿阔叶林及其主要树种的受灾特点

7.1.4 林木受损率与树种的关系

7.1.5 树种幼树幼苗的数量和组成特征

7.1.6 树种幼树幼苗的动态变化

7.1.7 树种幼树幼苗的数量与林下物种多样性维持

7.2 建议

7.2.1 建立定位研究站，开展长期定位研究

7.2.2 进一步开展树种幼树幼苗库的动态规律研究，为稀有幼苗幼树的有效保护提供参考依据

7.2.3 开展与幼苗幼树空间分布相关规律的研究

参考文献

附录：广西大明山自然保护区冰冻干扰样地维管植物名录

致谢

攻读学位期间发表的论文情况