古田山中亚热带常绿阔叶林地上生物量空间格局及其影响因子

摘要

中国的亚热带常绿阔叶林具有独特的气候、物种组成和结构特点，是研究生物量影响因子的独特场所。森林地上生物量(AGB;Above-ground biomass)是森林生态系统生物量的重要组成部分，是森林生态系统中最具活力的碳库，在森林活植被生物量中占有较大比重，目前对地上生物量影响因子的探究是森林碳储量研究的热点。前人对地上生物量的研究多集中于热带和温带，亚热带地上生物量研究的规模和样方数比较小。本研究在古田山自然保护区全境系统性取样，设置380个森林样方，估算森林样方地上生物量，分析古田山亚热带常绿阔叶林地上生物量的分布状况。通过提取各样方的地形因子，测定各样方土壤理化性质，并利用样方木本植物个体调查数据估算生物因子，利用多元统计方法，分析确定在亚热带区域影响亚热带常绿阔叶林地上生物量变化的主要环境因子和生物因子。主要结论如下:
　　(1)古田山保护区天然林次生林地上生物量近似正态分布，空间变化大，平均值为172.5Mg ha-1，标准差为68.4Mg ha-1;最小值发生在最近采伐后自然恢复的天然林，地上生物量为36.1Mg ha-1，最大值发生在老龄原始林，地上生物量为457.1Mg ha-1。与已有的关于中国亚热带常绿阔叶林地上生物量的研究结果相比，本研究的地上生物量的变化与整个亚热带区域森林生物量的变化相似。
　　(2)主要的环境因子对地上生物量的研究结果:在分析地上生物量与15个环境变量之间关系中，海拔、有机碳、土壤有效磷、有效硫和有效镁与地上生物量呈显著正相关;pH值，土壤容重和土壤全磷与地上生物量呈显著的负相关(p＜0.05)。地上生物量对环境因子的多元回归结果表明:地形变量中，海拔、坡度和坡向对地上生物量具有正效应。在土壤变量中，土壤容重、土壤含水量和全磷对地上生物量有负效应，有效磷对森林地上生物量有正效应。其中，海拔对森林地上生物量影响最大，其次为土壤容重和土壤含水量。地上生物量对环境因子和生物因子多元回归分析表明:控制了生物因子后，海拔仍对地上生物量呈现正效应，但效应降低;全磷、土壤容重和含水量仍保持对地上生物量的负效应，但坡度、坡向、有效磷的效应不再显著。
　　(3)主要的生物因子对地上生物量的研究结果:在6个生物因子中，胸径90％分位数(R2=0.32，p＜0.001)对地上生物量为正效应，其影响最大，其次是胸径变异系数(R2=0.19，p＜0.001)，群落胸径变差越大，地上生物量越大。地上生物量对生物因子的多元回归分析表明:胸径90％分位数对地上生物量的影响仍然最大（正效应），胸径变异系数的效应仍居第二位，并且效应方向不变。在控制了其它生物因子后，均匀度仍对地上生物量没有影响，但多度和物种丰富度都呈显著的正效应，群落物种越丰富，森林地上生物量越高，尽管物种丰富度的影响相对比较小。控制了环境因子后，除香农指数外，其他生物因子都对地上生物量变化呈现出显著影响;90％胸径分位数、胸径变异系数、多度和物种丰富度仍呈现显著的正效应，他们的影响顺序保持不变，胸径90％分位数仍保持对地上生物量的最大影响。
　　(4)森林地上生物量对环境和生物因子的多元回归分析表明:生物因子对地上生物量的影响显著高于环境因子，特别是胸径90％分位数的效应是效应最大环境因子全磷的4倍多;其它生物因子如胸径变异系数和多度的效应也显著大于环境因子的效应。方差分解分析表明:环境因子和生物因子总共解释了69％的地上生物量的变异。环境因子总共解释了地上生物量的25％，生物因子总共解释地上生物量的61％。环境因子独立解释地上生物量的8％，生物因子独立解释了44％，生物因子和环境共同解释了17％。
　　本研究对各类亚热带常绿阔叶林的地上生物量的估计可能对整个亚热带常绿阔叶林生物量和生产力的估计有很重要的参考作用。为中国亚热带地区以固碳和生物多样性保护为目的的森林管理提供参考，为中国常绿阔叶林的生态恢复和生物多样性保护提供可行性建议，也为未来从遥感信息中解译生态系统生产力和生物多样性信息从而实现遥感监测森林生物多样性和生产力提供基本支持。

目录

摘要

第一章前言

1．1 森林生态系统生物量研究概述

1．1．1森林生态系统生物量的研究概况

1．1．2森林生态系统地上生物量

1．1．3亚热带森林在森林生态系统中的重要角色

1．1．4森林生物量的研究方法

1．2 森林生物量影响因子的研究历史与现状

1．2．1地形因子对森林生物量的影响研究

1．2．2土壤因子对森林生物量的影响

1．2．3生物因子对森林生物量的影响研究

1．3 本研究的目的、内容及意义

1．3．1研究目的

1．3．2研究内容

1．3．3研究意义

第二章研究区域概况

2．1古田山国家级自然保护区环境概况

2．1．1地理位置与地形特征

2．1．2气候与土壤特征

2．2植被与生物资源

第三章研究材料及分析方法

3．1野外调查、样品采集与分析

3．1．1森林样地设置与调查

3．1．2土壤样品采集与处理分析

3．2地上生物量估算

3．2．1地上生物量估算方法

3．2．2树高估算方法

3．3森林地上生物量影响因子

3．3．1生物因子

3．3．2地形因子

3．3．3土壤因子

3．4统计分析

第四章常绿阔叶林地上生物量分布格局及其影响因素

4．1地上生物量分布格局

4．2影响森林地上生物量的主要的环境因子

4．2．1地上生物量与环境因子单变量分析

4．2．2地上生物量与环境因子多元回归分析

4．3影响地上生物量的主要生物因子

4．3．1地上生物量与生物因子单变量分析

4．3．2地上生物量与生物因子多元回归分析

4．4生物与环境因子的相对重要性

4．5讨论

4．5．1亚热带森林地上生物量格局

4．5．2森林地上生物量的影响因素

第五章结论与展望

5．1主要结论

5．2研究展望

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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