六盘山林区华北落叶松群落物种多样性、生产力及个体生长量的研究

摘要

华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)属于松科(Pinaceae)落叶松属(Larix)，分布于华北地区，是优良的用材和水源涵养树种之一。六盘山林区主要植被类型为温性针叶林和落叶阔叶林。六盘山地区由于长期以来人类对生物资源的过度开发，使得该区域的生物多样性降低，生物资源匮乏，生态环境退化趋势加重。生物多样性的变化强烈地影响生态系统的性质以及生态系统为人类提供的产品和服务功能。70年代初，林区开始大规模造林进行森林植被恢复治理，所用树种主要是华北落叶松、油松和青海云杉等，其中华北落叶松的造林面积最大。本文通过对六盘山华北落叶松群落的生物多样性、生产力、个体和林分生长量进行研究，试图为该区生态系统的恢复与重建、生物多样性的保护与持续利用等提供一定的科学依据。主要结果如下： (1)分析了三种不同类型的华北落叶松林群落中的植物多样性、生产力及其相互关系。结果表明：华北落叶松纯林多样性最小，而落叶松阔叶混交林多样性较大。华北落叶松纯林内的植物种数仅为混交林的53％-60％。落叶松-阔叶混交林总生物量为华北落叶松纯林的152.71％：落叶松-油松-阔叶混交林总生物量为华北叶松纯林的72.14％。落叶松-油松-阔叶混交林乔木层生物量占其总生物量的比例最大。而华北落叶松纯林最小。三种林型中，草本层生物量所占比例最小。伴生树种类型是决定人工华北落叶松混交林多样性和生产力的主要因素。伴生树种是阔叶树，其林地生产力比伴生种有油松等针叶树种的生产力高。在三种不同的落叶松林中，多样性与生产力均表现为正的幂指数函数关系，物种多样性和生产力之间的相关关系达到了显著水平。本文所研究的多样性和生产力之间的关系与许多学者的研究结论所认可的单峰关系不一致，也许只是在单峰关系的左半边，即处于上升阶段。 (2)分析了三种不同类型的华北落叶松群落土壤养分状况，结果表明：表层土壤中，华北落叶松混交林下土壤的全氮、速效氮含量均高于华北落叶松纯林，分别比华北落叶松纯林提高0.08 g·kg-1、0.02 g·kg-1和提高17.08mg·kg-1、13.2l mg·kg-1。全磷和速效磷含量三种林型无明显差异，速效磷含量和有机质以华北落叶松阔叶混交林最大，为11.72 g·kg-1和0.49 g·kg-1，油松-落叶松-阔叶混交林有机质含量最小，仅为5.98 g·kg-1。 在不同深度土层三种不同林型的比较中，落叶松纯林与落叶松阔叶混交林在0-20cm土层的有机质、全氮、速效氮及全磷都高于其它土层，而20-40cm土层速效磷的含量比其它土层高，说明华北落叶松纯林和落叶松阔叶混交林都有在土壤表层富集大多数养分的作用，针阔混交林的有机质、全氮、速效氮明显高于落叶松纯林。 (3)通过所调查数据推算了华北落叶松20a-25a五年间的生长状况，绘制了胸径、树高、材积生长曲线，结果表明：三种曲线均与多项式曲线拟合的相关性最好，并拟合得出三种因子五年间的生长方程，即： 胸径生长方程 D=-0.0857 a2+4.4343a-44.129(R2=0.9276)； 树高生长方程 H=0.5089 a2-21.23 a-234.9(R2=0.9866)； 材积生长方程 V=0.0016 a2-0.0414 a-1.1414(R2=0.9800)。 (4)采用森林生长的直接估算方法估测了华北落叶松人工林5a后直径分布和林分生长动态，得知华北落叶松林5a后的蓄积量为374.764 m3，5a的蓄积增长量为21.23 m3。连年生长量为4.25 m3。连年生长率达1.17％，林分蓄积处于上升过程。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2生物多样性的研究

1.2.1遗传多样性

1.2.2物种多样性

1.2.3生态系统多样性

1.3物种多样性研究进展

1.4生态系统多样性研究进展

1.5生物多样性与森林生态系统生产力关系的研究进展

1.5.1森林生态系统生产力的一般概念

1.5.2生物多样性与生产力关系的若干观点

1.6树木生物量研究

1.7树木个体生长的研究

1.8林分生长量的研究

1.8.1径阶分布模型

1.8.2林分生长与收获模型的发展趋势

1.9华北落叶松植物学特征

1.10华北落叶松研究现状

第二章研究区概况与研究方法

2.1研究区自然概况

2.1.1地理位置

2.1.2气候特征

2.1.3土壤

2.1.4社会经济概况

2.2研究区植被概况

2.3森林资源状况

2.4研究方法

2.4.1样方选择与设置

2.4.2样方调查内容

2.4.3多样性指数的选择与计算

2.4.4华北落叶松人工林生物量和生产力的估算

2.4.5土壤养分的测定方法

2.4.6华北落叶松五年生长过程的拟合

2.4.7华北落叶松林分生长的直接估算法

第三章华北落叶松人工林多样性、生产力及土壤养分状况

3.1人工华北落叶松林多样性格局

3.1.1不同林分类型物种丰富度及总数量

3.1.2灌木层和草本层物种多样性

3.2各类型林分生物量与生产力

3.3物种多样性与生产力的关系

3.4三种群落类型土壤养分状况的比较分析

3.4.1表层土壤的养分状况

3.4.2土壤剖面的养分状况

3.5 小结

第四章华北落叶松林个体和林分生长量的研究

4.1华北落叶松个体生长

4.1.1胸径生长

4.1.2树高生长

4.1.3材积生长

4.1.4华北落叶松五年的生长模型拟合

4.2华北落叶松林分生长量的估算

4.2.1直径生长量的测定与计算

4.2.2绘制累计株数分布图

4.2.3确定移动比

4.2.4林分生长量的求算

4.3 小结

第五章结论

5.1结论与讨论

5.2 建议

5.2.1对六盘山林区植被恢复实践的建议

5.2.2对未来研究工作的建议

参考文献

致 谢