黄土高原马栏林区植物群落物种多样性研究

摘要

黄土高原由于强烈的水土流失其生态系统正处于极度退化状态，加速该地区退化生态系统的恢复与重建势在必行。马栏林区位于黄土高原中部子午岭南端的陕西省旬邑县东北部，是黄土高原植被覆盖最大的林区之一。在马栏林区典型地段选取具有代表性的不同植物群落为研究对象，通过样地调查数据和多元分析，对黄土高原马栏林区植物群落物种多样性状况及植物群落与环境间的相互关系进行了研究。结果如下： 1．对不同恢复阶段人工油松(Pinus tabulaeformis)林的研究结果表明：(1)马栏林区油松人工林物种丰富度、多样性和均匀度都在波动中随着恢复年限的增加逐渐增加，物种丰富度在种植30年左右的油松林内达到最大，物种均匀度指数和优势度指数在种植20年左右的油松林内达到最大；(2)人工种植油松林在很大程度上改变了群落面貌，物种组成和群落结构均与撂荒地有较大的不同，撂荒地与油松林群落物种组成相似性较小，种植22年油松林与种植28年油松林Sorensen指数最大。油松人工林种植20年后物种组成已经基本稳定，在恢复后期物种组成变化不大；(3)油松人工林恢复过程中土壤肥力的变化结果表明：种植油松对恢复土壤肥力有一定的帮助，种植28年油松林土壤的有机质、全氮和碱解氮含量都较其他种植年代高，油松人工林随着恢复年限的增加，腐殖质不断增厚，土壤的pH值也有所增加，土壤越来越偏碱性。 2．用丰富度指数(S)、多样性指数(H')、优势度指数(D)和均匀度指数(Js)对主要森林群落物种多样性进行了研究。马栏林区森林植物群落其总体多样性是混交林>纯林>人工林；不同森林群落各层的物种多样性基本都表现为灌木层>草本层>乔木层；物种多样性乔木层以油松+辽东栎(Quercus liaomngensis)混交林和落叶阔叶混交林较高，灌木层以油松+白桦(Betula platyphylla)混交林、白桦林和天然油松林多样性较高；草本层则是人工刺槐(Robinia pseudoacacia)林、白桦林和山杨(Populus davidiana)林多样性较高。人工刺槐林和人工油松林在乔木层和灌木层多样性指数都较低。物种均匀度乔木层是落叶阔叶混交林最高，人工油松林和人工刺槐林最低；灌木层各群落的均匀度较为接近；草本层则表现为人工刺槐林均匀度最高，混交林最低。β多样性分析显示人工刺槐林与其他森林群落相异性较大，而辽东栎林、天然油松林和油松+白桦混交林均与油松+辽东栎混交林的相异性较小。研究结果表明多树种营造混交林可以增加群落的多样性，因此要建造一个具有较高物种多样性的群落应更多的种植混交林取代传统的单一物种营造的人工纯林，但在选择树种时应优先考虑乡土树种。 3．油松人工林与天然林植物物种多样性对比研究表明：天然针叶林中乔木层的物种多样性和丰富度要比老龄针叶林和天然次生林的低。但它们与油松中龄林间没有显著差异。油松中龄林的灌木多样性和丰富度最低。油松人工林与天然林的草本多样性间都没有显著差异。β多样性指数分析表明人工针叶林和天然林差异较大。虽然老龄针叶林和天然针叶林的乔木层物种相似，但天然针叶林和次生林的不同。天然针叶林和次生林灌木层的物种组成显著不同于人工林和次生林中的。人工林中乔木种比萌生林中的少。这表明不同群落类型草本层的物种组成有相似性。人工种植油松林在相当大程度上改变了植物物种组成，亚乔木物种的数量在老龄林多于中龄林，增加的部分主要是依靠动物传播其种子的树种。人工林管理通过种子传播改变其生态过程。从森林管理的角度看，林冠层结构的改变和物种组成的变化影响着种子散布和更新。 4．应用样带法对油松人工林与辽东栎林形成的群落交错带进行了调查，计算了交错带森林群落的Margalef丰富度指数(MD)、Simpson指数(D)、Shannon—Weiner多样性指数(H')及Pielou均匀度指数(J<,sw>)，分析了在油松人工林、针阔混交林和阔叶林的群落结构及物种组成方面的差异。研究结果表明：(1)尽管物种丰富度指数和Margalef丰富度指数都表现为阔叶林>针阔交错带>油松人工林，但多样性指数、均匀度指数和优势度指数却表现为针阔交错带>阔叶林>油松人工林，这主要是因为交错带森林群落乔木层物种多样性显著高于相邻群落；而灌木层和草本层植物多样性没有显著差异。(2)对辽东栎和油松在交错区群落更新的研究表明：辽东栎幼苗数量随着群落中辽东栎成树数量的增加而增加，油松在针阔混交林中的幼苗数量多于其在油松人工林中的数量；(3)交错带比相邻群落具有更厚的枯落层和腐殖质层，反映出油松与辽东栎混交使土壤的肥力水平得到提高。因此我们建议在黄土高原子午岭地区油松与阔叶树种混交种植可增加群落的多样性和稳定性及土壤肥力，在选择树种时优先考虑乡土树种。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1生物多样性研究的内容

1.2物种多样性研究现状

1.3物种多样性与生态系统关系研究

1.4物种多样性的测度

1.5黄土高原子午岭马栏林区研究现状

1.6研究目的与意义

第二章子午岭油松人工林恢复过程中植物多样性及土壤养分变化

1引言

2研究区域概况

3研究方法

4结果与分析

5讨论

第三章了午岭马栏林区主要森林群落植物物种多样性

1引言

2研究方法

3结果与分析

4结论与讨论

第四章油松人工林与天然森林群落植物物种多样性对比研究

1引言

2研究区域概况

3研究方法

4结果与分析

5讨论

第五章子午岭马栏林区森林交错带植物群落物种多样性比较

1引言

2研究区域概况

3研究方法

4结果与分析

5讨论与结论

第六章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果、参加的科研项目及所获荣誉