大尺度冰冻干扰对大明山常绿阔叶林主要种群结构和动态的影响

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2008年我国南方发生的大尺度冰冻干扰对南亚热带常绿阔叶林造成了极其严重的破坏。开展大尺度冰冻干扰对常绿阔叶林主要树种种群结构和动态影响的研究,揭示其对大尺度冰冻干扰的响应及其机制,可为常绿阔叶林的生物多样性保护与管理、为受损生态系统的恢复与重建提供参考依据。2009年4-5月,在大明山国家级自然保护区橄榄峡谷东北坡建立了3.2hm2样地并进行调查,2010年10月和2011年11月对样地进行了群落学复查,结果表明:(1)大明山常绿阔叶林3.2hm2样地中,有维管植物95科202属384种。群落以樟科、山茶科、壳斗科、山矾科、蔷薇科、茜草科、冬青科、杜英科等为优势科,以云贵山苿莉、罗浮槭、栓皮木姜子、刨花润楠、天目紫茎、罗浮柿、粗皮桦、百色猴欢喜、拟赤杨和滇粤山胡椒为优势种和共优势种种,植物区系以热带和亚热带成分占主导(占69.44%),有一定的温带成分分布(26.85%)。(2)大明山常绿阔叶林主要树种不同种群的结构特征存在一定的差异。云贵山苿莉的种群大小结构为“倒J型”,刨花润楠、栓皮木姜子和罗浮柿表现为“L型”,而罗浮械、天目紫茎、粗皮桦和百色猴欢喜为“混合型”;8个树种及其小径级个体在小尺度上均为聚集分布;云贵山苿莉和罗浮柿的大径级与其小径级个体在小尺度上呈正相关,而罗浮械的大径级与小径级在0-40m上为负相关;56个种对中有2个种对在小尺度上表现正相关。这些结果初步揭示了常绿阔叶林种子扩散限制与微生境异质性是优势种共存的原因。(3)2008年发生的大尺度灾难性冰冻干扰,对大明山常绿阔叶林造成了极其严重的破坏,常绿阔叶林林木受灾率高达51.8%;其中,冠损率为45.95%,压弯率19.0%,折干率7.6%,掘根率1.4%。主要树种的受损率普遍高于林分平均受灾率,这与DHB较大的林木比DBH较小的林木受损严重、主林层树木遭受到的破坏要比次林冠层的树木严重的结论相吻合。(4)大明山常绿阔叶林8个主要树种的受损率存在一定差异。按照胸径大小归类统计结果,8个主要树种总受损率平均为71.30%,变异系数为7.82%;其中冠损率平均为46.33%,变异系数9.57%,压弯率相应为9.50%和31.85%;折干率13.35%和31.77%;翻蔸率最小,平均为2.13%,但变异系数最大,为83.19%。2008年的大尺度灾难性的冰冻干扰导致以冠损、折干等为主的林木受损,而2009年和2010年的持续干旱,则导致以大量幼苗幼树干枯死亡为主的灾害。(5)大明山常绿阔叶林3.2hm2样地中,2010-2011年的两次调查共记录到新增DHB≥1cm幼树的种类为103种。其中2010年新增种类较多(96种)、株数较少(1537株),2011年则相反,新增种类较少(86种)而新增株数较多(1605株)。在80个5m×5m样方中,2009-2011年的3次调查,记录到DBH<1cm的树种幼苗106种。其中,2009年,记录到96种、1201株;2010年有42种、1222株;2011年只记录到25种、782株。按照重要值这一综合指标,在新增幼树幼苗中占优势的种类是滇粤山胡椒、刨花润楠、野黄桂、黄杞、罗浮柿、栓皮木姜子、短梗大参、云贵山苿莉等;在新增幼苗中,毛狗骨柴、百色猴欢喜、罗浮槭增幅较大,而东方古柯、白背桐、野桐在新增幼树中增幅较大。这主要是树种生态特性及林窗动态决定的。(6)大明山常绿阔叶林3.2hm2样地中,树种幼苗幼树存在较大的波动。2010年新增DBH≥1cm的树种有96种1537株,2011年有86种1605株。无论是2010年还是2011年,这些新成长为DBH≥1cm的个体数量最多的前10个树种中都以樟科植物最多,约有11种、480-490株,分别占新增树种总种数的11.46%-12.79%和新增个体数的29.97%-32.14%。说明在大尺度冰冻干扰后,樟科植物幼苗能迅速生长,成为幼树。樟科植物不仅在新增幼树上有显著优势,而且在幼苗更新方面也表现出快速的响应。在3年样地调查中,每年樟科植物幼苗出现5-13种,株数为230-790株,分别占幼苗物种总数和个体数的11.58%-25.00%和19.40%-64.98%。然而,樟科植物幼苗的死亡也比较多,年死亡物种在9-12种、117-495株,分别占同期死亡种数和个体数的13.04%-23.08%和12.23%-64.12。由此可见,樟科植物幼树、幼苗的动态变化将影响着常绿阔叶林林下树种的更新动态。(7)大明山常绿阔叶林3.2hm2样地中仅有1株个体的幼树一般为12-16种,2-9个个体的有43-45种,它们已占幼树物种总数的64%左右;同样,仅有1个个体的幼苗变化范围为3-20种,2-9个个体的有11-44种,和占幼苗物种总数的44%-67%。可见,大明山常绿阔叶林下存在着较大一部分个体数量稀少的幼树和幼苗,尽管它们的个体数量非常稀少,但却是常绿阔叶林下幼树幼苗库一个非常重要的组成部分,在林下物种多样性维持和群落演替上将发挥重要作用。
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