小兴安岭凉水谷地云冷杉林群落结构与空间格局

摘要

群落构建过程可以看作是区域物种库中的物种经过多层生境过滤和生物交互作用从而选入局域的一种筛选过程，在生境过滤和生物间的相互作用两个基本因素的驱动下，形成局域的群落结构和不同的空间格局，反映物种种群动态，维持群落的生物多样性。谷地云冷杉林是小兴安岭地区谷地的顶极群落，在我国温带植被类型中占有重要地位。本研究基于凉水谷地云冷杉林9.12 hm2动态监测样地，分析了群落物种组成和径级结构，并运用点格局方法分析16个主要物种不同生活史阶段的空间分布格局，探讨密度制约效应在优势种不同生活史阶段所发挥的作用，利用点格局分析方法来去除生境异质性的作用，并同时检验四个有关邻居作用的假说。主要研究结果如下：
　　(1)样地内木本植物共有44种，胸径≥1 cm的独立个体35，656株，隶属于14科29属，其中裸子植物1科3属4种，被子植物13科26属40种，稀有种20种，偶见种11种。林冠层、林下层树种和优势种冷杉(Abies nephrolepis)与红皮云杉(Picea koraiensis)的径级分布均呈倒“J”型，灌木层的径级分布呈“L”型。
　　(2)利用点格局方法中的对关联函数计算主要物种三个径级的聚集程度。主要物种小树(1 cm≤DBH＜5 cm)在1-50 m尺度上主要呈现聚集分布，随着尺度增大，聚集强度逐渐减小;中树(5 cm≤DBH＜10 cm)随着尺度增大呈现出由聚集分布向随机分布变化;大树(胸径≥10 cm)则呈近似随机分布或均匀分布。
　　(3)利用点格局方法中的案例-对照设计及随机标记零模型来估计优势种的密度制约。优势种冷杉小树和中树与大树利用生境的方式均不同，而红皮云杉小树与大树利用生境的方式不同，中树与大树利用生境的方式相同;冷杉与红皮云杉的小树与中树均在1-30 m尺度上呈现相对于成年树额外的聚集，说明在小树到中树、中树到大树阶段，密度制约效应均起作用。
　　(4)利用点格局方法构造检验统计量，改进随机标记零模型，考虑生境异质性的作用，检验邻居间相互作用。邻居组分中，邻居大小和邻居身份对于局部的竞争均具有重要意义，在0-30 m尺度上，较大的邻居对于同种较小个体的负作用要强于异种邻居，证实了Janzen-Connell假说，并部分证实了空间隔离假说和大小非对称假说;不同生活史阶段的个体没有表现出沿尺度变化的同种或异种邻居作用的显著规律，所以没有证实异种短距离效应。结果表明，同种较大邻居的竞争作用是形成温带谷地云冷杉林优势种格局的关键因素。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 决定群落结构和空间格局的因素

1．1．2 基于大型森林动态监测样地的物种共存研究

1．2 国内外研究现状

1．2．1 物种共存理论基础

1．2．2 密度制约

1．2．3 邻居相互作用

1．2．4 生境异质性

1．3 存在的问题

1．4 研究的目的及意义

2 研究区概况与研究方法

2．1 研究区概况

2．2 研究方法

2．2．1 样地设置与样方调查

2．2．2 群落结构及主要物种空间分布格局

2．2．3 检验四个假设

3 群落结构及空间格局分析

3．1 群落结构

3．1．1 物种组成

3．1．2 径级结构

3．2 主要物种的空间分布格局

3．3 优势种的密度制约

3．4 讨论

3．4．1 物种组成与径级结构

3．4．2 主要物种的空间分布格局

3．4．3 优势种的密度制约

3．5 小结

4 四个邻居间相互作用的假说检验

4．1 空间聚集情况及生境异质性作用

4．2 检验预测1和2：同种和异种邻居作用

4．3 检验预测3：大小非对称作用

4．4 检验预测4：Janzen-Connell假说

4．5 讨论

4．5．1 空间聚集情况与生境异质性作用

4．5．2 同种和异种邻居作用

4．5．3 大小非对称效应

4．5．4 Janzen-Connell假说

4．6 小结

5 结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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