保留母树数对马尾松天然更新及群落结构的影响

摘要

采用群落生态学样地调查法，对马尾松林皆伐后保留不同株数马尾松母树封山育林后形成的天然次生林，研究其群落结构、马尾松种群空间分布格局、群落多样性、群落稳定性、土壤养分组成等方面，从而分析马尾松次生林恢复状况和差异性区别，反映群落及其环境的恢复状况和演替趋势，以期对马尾松森林群落自然植被恢复重建、森林经营管理和多样性保护提供理论依据，为马尾松封山育林提供科学支撑和指导。主要结论如下：
　　（1）群落总体特征：保留不同株数马尾松母树天然下种后形成的天然次生林具有物种多样性特征，乔木层共17个树种，隶属于13科15属，常见树种有马尾松、槲栎、枫香和青冈栎；灌木层共25个树种，隶属于22科23属，常见树种为油茶、小果南烛、铁仔、山胡椒；草本层共有6种，隶属于5科6属，常见草本有芒萁、淡竹叶和五节芒。对比类似条件下马尾松人工纯林，天然次生林群落的乔木层树种结构更为丰富，灌木层和草本层无太大区别。乔木层整体郁闭度较大，平均可达80％；灌木层物种较为丰富，盖度达30%；草本层结构较为单调，平均盖度为15%，总体来说，整个群落对空间的利用充分。02年和04年两次调查，马尾松次生林马尾松密度均以C处理（保留马尾松母树3株/亩）为最大，14年调查结果显示，D处理（保留马尾松母树4株/亩）地马尾松稀疏近一半后达到266株/600m2，其他三个处理马尾松自然稀疏量较大，A处理（保留马尾松母树1株/亩）最大达四分之三，这与其它树种在群落参与竞争有关。2014年马尾松平均胸径达到8.27cm，各处理后次生林乔木胸径均以5　　（2）马尾松天然次生林中的马尾松种群分布格局呈集群分布，集群程度有一定差异。种群分布格局分析有助于对马尾松种群与生境间的关系以及种群在群落中的作用和地位有更深入的了解。四类处理后形成的马尾松天然次生林马尾松的方差均值比指数（ID）、聚块性指数（IP）和Morisita指数(M)三个指数值均大于1，马尾松种群格局类型均为聚集分布；由t-检验值显示方差均值比指数（ID）差异极显著，即马尾松分布非常显著地呈集群分布；四个处理样地马尾松的负二项参数（K）值均大于0且指标值逐渐增大，表明聚集度逐渐减小；测算平均拥挤度指数（m*）均较大，其中D处理样地平均拥挤度指数达到四个处理中最大19.79，即群落内马尾松拥挤效应最大。
　　（3）群落生物多样性特征：相对马尾松人工林，天然马尾松次生林群落乔木层的Simpson指数、Shannon-Wiener指数、丰富度指数均相对较大，灌木层和草本层各指数相比差距不大。A和B处理后次生林（保留马尾松母树1、2株/亩）乔木层的多样性明显大于C和D处理（保留马尾松母树3、4株/亩），A处理后形成马尾松次生林的乔木层Margalef丰富度指数有最大值达2.09和Simpson指数有最大值达0.72、Shannon-Wiener指数有最大值1.66，D处理（保留马尾松母树4株/亩）的灌木层和草本层多样性均大于A、B、C处理。各处理后形成的次生群落均匀度指数均表现特征为：乔木层>草本层>灌木层，B处理乔木分布最为均匀。D处理灌木分布最为均匀。生态优势度与均匀度大小分布恰好相反，即乔木层均匀度越大，生态集中度就相对越小，D处理灌木层分布较为均匀，生态集中度就相对较小，这与很多研究结果一致。研究各样地和各层次多样性指数的相关性发现，乔木层和灌木层的多样性指数与均匀度指数呈极显著相关。
　　（4）土壤养分特征：整个群落pH值差异不大，由于取土为60cm深左右的土壤表层，除4号和9号样地外，其他样地土壤有机质含量差异性较小，均为40-55g/kg之间，养分全量分布含量总体由大到小为：全钾、全氮、全磷，总体来看4号和9号样地全量分布比较大，即土壤的潜在养分储量比较大，这也与有机质含量分布相一致。速效含量方面呈现为B处理含量最大，更有利于植物生长发育。由土壤养分与物种多样性的相关性分析可以发现有效磷与乔木层和灌木层的多样性指数、均匀度指数、丰富度指数呈显著负相关，pH和全氮与灌木层多样性呈极显著正相关，pH和全氮与灌木层的均匀度和丰富度呈显著正相关，其他大部分土壤养分指标与物种多样性均不显著。说明除全氮含量和有效磷含量对物种多样性有显著相关影响外，其他土壤养分指标对物种多样性影响较小。
　　（5）群落稳定性特征：采用Godron法测定群落稳定性，得到交点均远离（20，80）点，均处于一定的不稳定状态，其相对稳定大小顺序为：B处理（保留母树1株/亩）、D处理（保留母树4株/亩）、C处理（保留母树3株/亩）、A处理（保留母树2株/亩），其结果与稳定度指数法测定群落稳定性相对一致。B、D处理相对具有较好的稳定性，这与这两个群落结构和物种多样性有很大关系。B处理形成的次生林内各样地稳定值均相对较高，稳定值最大为1.1195，但整个马尾松次生林稳定值均较低，这与整个群落还处于竞争演替阶段有关。
　　研究表明，采用保留一定株数的马尾松母树进行封山育林是可行且有效的。

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1. 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1马尾松次生林研究进展

1.2.2群落生态学研究进展概况

1.2.3群落物种多样性研究进展

1.2.4群落稳定性

2. 研究区概况与研究内容

2.1研究区概况

2.1.1研究区地理概况

2.1.2实验地概况

2.2研究目标和内容

2.3 技术路线

2.4研究方法

2.4.1样地设置与调查内容

2.4.2土壤取样及养分测定

2.4.3数据分析处理

3. 结果与分析

3.1 群落结构特征

3.1.1群落物种组成及数量特征

3.1.2垂直结构

3.1.3水平结构

3.2 马尾松种群空间分布格局

3.3 群落物种多样性分析

3.3.1不同群落层次Simpson指数变化

3.3.2不同群落层次Shannon-Wiener指数变化

3.3.3不同群落层次Margalef丰富度指数变化

3.3.4不同群落层次Pielou均匀度指数变化

3.3.5不同群落层次生态优势度指数变化

3.5.6 不同群落层次多样性指数间相关性分析

3.4土壤养分及其与物种多样性的关系

3.4.1土壤养分

3.4.2土壤养分与物种多样性的相关性分析

3.5群落稳定性

3.5.1 M. Godron指数法测群落稳定性

3.5.2稳定度指数法评定群落稳定性

4.结论与讨论

4.1结论

4.2 讨论

参考文献

致谢

附录