秦岭松栎混交林建群种更新特征与微生境异质性的关系

发布时间：2020-05-05 05:53

【摘要】：松栎混交林是秦岭林区分布较广且最具典型地带性的群落之一。其中,在海拔800~2300 m之间的秦岭山地森林生态系统中,常见以锐齿槲栎(Quercus aliena var.acuteserrata)、油松(Pinus tabuliformis)和华山松(Pinus armandii)为优势种的松栎混交林或块状纯林镶嵌分布。油松林、锐齿槲栎林及其混交林面积和蓄积占秦岭林区的40%以上,是秦岭林区的主要森林类型,在稳定秦岭地区森林生态系统、维持生物多样性和发挥森林生态服务功能等方面有着不可替代的作用。本研究以松栎混交林建群种幼苗、幼树更新格局为切入点,运用地统计学中的半方差函数(Semi-variogram)分析方法,结合克里金(Kriging)空间插值法,对样地内更新分布特征与13个环境因子(枯落物厚度、草本层盖度、郁闭度、土壤温度、土壤含水率、pH、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质)的空间相关性进行定量分析。旨在判明秦岭山地松栎混交林建群种更新格局与微生境异质性的关系,分析微生境因子异质性在幼苗更新过程中潜在的生态学意义,探寻影响建群种幼苗定居的关键限制性生境因子,补充松栎混交林群落更新格局方面的研究不足,为进一步深入探讨松栎混交林群落的发生机制、演替规律提供理论依据。本研究主要取得以下结论:(1)松栎混交林群落不同生长发育阶段各不同建群种空间分布格局存在明显差异。半方差函数分析显示,油松幼苗、幼树、成树结构比均大于75%,华山松成树及锐齿槲栎幼树的结构比介于25%~75%之间,华山松、锐齿槲栎的其他生活史阶段空间分布的结构比大于75%,说明不同生长阶段三种建群种空间分布绝大部分属于高度空间自相关,结构性因素强烈影响其空间异质性。基台值表明,三种建群种不同生长阶段变化规律一致,体现为空间异质性强弱为幼苗最高、成树次之、幼树最低。变程值显示,不同建群种,其不同生活史阶段空间自相关范围变化尺度(9.5 m~210.9 m)、规律完全不同,油松为成树最短、幼树最长,华山松为幼树最短、成树最长,锐齿槲栎为幼苗最短、幼树最长。(2)对调查区域内与幼苗定居及后期生长紧密联系的13个环境因子进行了测定与分析。其中,pH、土壤温度和全钾表现为弱变异特征,其余指标均为中等变异特征,不同林分类型的林分因子(郁闭度、草本层盖度、枯落物厚度)存在显著差异,各项土壤理化性质存在显著或不显著差异。半方差分析结果表明,各类微生境因子空间分布的结构比均大于50%,绝大部分超过75%,说明微生境因子空间分布受结构性因素的主导及强烈影响。郁闭度、草本层盖度、枯落物厚度、土壤水分、全氮、全钾、速效磷等因子均有较强的空间相关性,其模型拟合度较高。枯落物厚度、草本层盖度、速效磷空间分布具有较大的变程,其空间自相关尺度较大。(3)锐齿槲栎、油松、华山松三种建群种成树、幼树和幼苗与13种微生境因子的CCA排序结果表明,松栎混交林建群种空间分布与微生境因子有关,13个微生境因子对建群种分布格局的解释率为35.26%。其中,油松幼苗分布主要受土壤水分与林分郁闭度的影响,华山松幼苗受有机质和速效磷的影响较大,而枯落物厚度和草本层盖度是影响锐齿槲栎幼苗的关键微生境因子,影响各建群种幼树与成树分布的微生境因子不尽一致。油松、锐齿槲栎幼苗与成树分布为正相关关系,其幼树分布则与幼苗、成树分布负相关,而华山松不同生活史阶段空间分布相关性较差。不同建群种,不同生活史阶段空间分布受不同微生境因子影响,显示了三种建群种的生态位分化以及生态位随林分发育阶段的改变。(4)松栎混交林不同建群种幼苗动态变化与微生境因子具有密切的相关性,幼苗生长与消亡的动态受复杂因素的综合影响,且在不同年际间,主导因素发生变化。各因子间通过相互作用,共同促成了建群种幼苗的数量变化。其中,郁闭度、土壤温度、草本层盖度和枯落物厚度是松栎混交林建群种更新动态的驱动力。
【图文】：

半方差,空间插值法,采样点,分析计

图 2-1 样地设置Fig. 2-1 The sample plot分析计学中的半方差函数分析方法，，结合克里金（Kriging）空间插值法特征以及各环境因子空间相关性进行定量分析。程为（王政权 1999）：方差函数 γ(h) 为在二阶平稳假设或内蕴假设下，所有空间距离为）的点对测量值（即 Z(x)在点 x 和 x+h 处的值 Z(x)与 Z(x+h)）差个采样点之间的距离，又称滞后距离；N(h)为间距为 h 的样本采样点计算出来得到的半方差散点图，需要利用理论半方差模型拟的半方差曲线，模型拟合在各向同性条件下进行。有关半方差函数释请参考《地统计学及在生态学中的应用》（王政权 1999）。模

路线图,研究技术,路线图,松栎混交林

研究技术路线通过查阅文献，了解国内外研究情况，制定研究方案并选择秦岭山地典型的松，在可控的范围内设置标准样地并进行野外调查。本研究从松栎混交林建群种特征、松栎混交林微生境因子空间分布特征、松栎混交林建群种空间分布格局异质性的关系、松栎混交林建群种更新动态驱动力分析四个方面展开，旨在阐交林建群种更新特征与微生境异质性的关系。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S718.5

【参考文献】