山西太岳山针阔混交林物种多度格局和物种多样性研究

来源 :山西师范大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:solofly123
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目前,生态系统正在遭受严重的迫害,其中森林是最大的陆地生态系统,是生态系统的核心部分,可以抵抗生态环境问题。但是森林生态系统正面临着迫害与合理管理的缺陷,导致天然林面积越来越少,人工林的质量一直下降,森林的生态功能也跟着下降。改善森林质量,提高其生态功能,是生态学研究的重点。本文以山西太岳山森林群落为研究对象,建立4 hm~2的针阔混交林固定样地,采用经典的群落学调查方法,结合前人的研究成果,对山西太岳山森林群落结构特征、物种多度分布格局以及物种多样性进行分析研究。(1)群落结构特征研究:以400个10 m×10 m的小样方为基础,研究太岳山森林群落的结构特征,包括其物种组成、垂直结构、物种多样性、优势种以及径级结构,可知该森林群落中,共88种植物;自上而下分为乔木、灌木、草本3层,乔木有20种,灌木有33种(包括乔木幼苗),草本有48种,附属于34科72属;辽东栎(Quercus liaotungensis.)、白桦(Betula platyphylla.)的径级结构均呈现稳定型增长,但是油松(Pinus tabuliformis.),由于幼苗、幼树个体数少于老树个体,所以呈现衰退型;乔、灌、草3层物种多样性排序为草本层>灌木层>乔木层;乔木层优势种为辽东栎、白桦和油松;灌木层优势种为土庄绣线菊[Spiraea pubescens)、连翘(Forsythia suspense)、沙株(Swida bretschneideri);草本层优势种为披针叶苔草(Carex lanceolata)、远东芨芨草(Achnatherum extremiorientale)和黄精(Polygonatuum sibiricum)。(2)物种多度分布格局:为揭示尺度变化对物种多度分布格局的影响,探究多度格局的构筑机制和生态学过程,本文应用断棍模型(broken stick model,简称BSM)、生态位优先占领模型(preemption model,简称NPM)、对数正态分布模型(lognormal distribution model,简称LN)、Zipf模型(Zipf model)、Zipf-Mandelbrot模型(Zipf-Mandelbrot model)以及中性理论(neutral model,简称NT)等,对11个尺度的物种多度分布格局进行数据拟合,并且根据卡方检验(X~2检验)和赤池信息准则(AIC)值确定最优模型。结果表明:针阔混交林木本植物物种在不同的尺度具有不同的最优模型,即形成机制不同,尺度对物种的形成机制有影响;比如,当取样尺度为10 m×10m和20 m×20 m时,各个模型均被接受,6个模型都适合;当取样尺度为40 m×40 m时,BSM被拒绝,LN为最优模型;取样尺度为60 m×60 m、120 m×120 m、160 m×160 m、200m×200m时,Zipf-Mandelbrot模型是最适合的模型;取样尺度为80 m×80 m和180m×180 m时,最适合的模型是NPM;当取样尺度为140 m×140 m尺度时,Zipf模型是最优模型;在所有的尺度,特别在大尺度,NT拟合效果较好。每一个不同的尺度,其适合的模型会有差异,因此在对物种多度分布模型进行拟合时,不能忽略空间尺度的影响,随着尺度的增加,NT的拟合效果变好,物种分布更强的表现为中性模型机制。(3)物种多样性:采用多元回归树(multivariate regression tress, MRT)对400个10m×10 m的调查样方进行分类,用交叉验证确定回归树模型,并且对分类结果进行修正,使得样方符合空间连续性。用Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou指数分析山西太岳山针阔混交林群落物种多样性,结果表明:辽东栎群系中,Margalef指数、多样性指数最大,说明该群系所在地理位置的生态环境较好。3个片层所处的生态位较合理,群落中Margalef指数和多样性指数总体上呈现草本层>灌木层>乔木层,草本层的Pielou指数小于乔木层和灌木层;该群落物种种类较多,布局复杂。
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