太行山南麓次生林树种组成特征及环境解释

发布时间：2020-06-10 22:28

【摘要】：太行山南段的植被提供了当地人生存和发展的必要资源,是中华文明的发祥地之一,自古至今开发历史悠久,长期采伐使太行山森林覆盖率降到1950s的不足5%,与中段和北段相比,太行山南段尤其是低山丘陵区的植被受到人类的破坏更加严重。本研究以长期自然恢复后的豫西北太行山次生林群落为研究对象,调查了 104个不同地形、土壤特征条件下20×20 m样方,采集到树种组成和13个环境变量数据。基于R和ArcGIS平台,使用空间分析、Pearson相关分析、PCA等方法分析了研究区整体地形特征和次生林生境特征;采用Ward's最小聚类和基于Hellinger转化的tb-PCA方法,分析了次生林的树种组成特征和潜在环境梯度;采用DCA、CCA定量分析了树种组成与环境因子间的关系,进一步基于前向选择和VIF评价建立了 PCCA模型,结合TWINSPAN分类结果,使用蒙特卡洛置换方法检验了 PCCA结果的显著性,分析了影响次生林群落的主要生态梯度,探讨了主要树种的适宜生境,明确了影响树种分布的关键环境变量,提出了太行山南麓生境特征的近自然群落构建模式,为南麓植被重建与保护、促进当地生态系统正向演替提供了科学依据。主要结论如下:(1)次生林样方的土壤容重、土壤孔隙度和pH值的变异程度较低(CV值15%),而土壤碎石含量和有机C含量的变异程度最高(CV值60%);部分环境变量之间存在较强的相关关系;环境数据的PCA分析结果显示前两个轴对总方差的解释量是55.23%;各变量对生境异质的贡献从大到小依次为海拔、土壤电导率、土壤pH值、土壤全N含量、坡位、土壤容重、土壤孔隙度和土壤有机C含量,其中8个环境变量对生境异质性贡献率大于全部13个变量的平均贡献率。13环境变量按相关关系可分为3组:第1组变量土壤有机C、孔隙度、含水量和全N含量4个变量之间表现出了很强的正向关系,表征了土壤的水分和养分梯度;第2组是土壤pH、坡位、电导率和坡度,与坡向、土壤碎石体积百分比呈负向关系,代表了一部分地形和土壤信息;第3组是特征向量最长变量是海拔,与土壤厚度相关关系较强,海拔越高、土层越深,同时土壤含水量、养分含量有所增加。(2)42个树种对于群落组成的影响程度有很大差异,其中5个树种对群落类型影响超过平均值,从大到小依次为野皂荚、栓皮栎、黄栌、j子栎、栾树,其分布影响着样方的树种组成差异。对群落影响较大的树种可归为3组:第1组栾树和栓皮栎;第二组是黄栌、j子栎,以两个树种为优势种的群落中其他树种的丰富度和重要值均偏低,表现为群落乔木层中黄栌或j子栎占据绝对优势;第3组是小叶白蜡、野皂荚。(3)结合PCA排序结果与Ward's最小聚类结果分析群落的潜在环境梯度,,当聚类簇值设为4时,可以清晰判读104个样方类型沿两个潜在环境梯度的分布差异。组1与组2沿海拔梯度(PC2)从低到高分布,组1分布在低海拔、薄土层的区域,生境特征为土壤碎石含量多,孔隙度小水分含量少,有机C、全N等营养物质匮乏;组2分布在中、高海拔且土层较厚的区域,生境特征碎石含量少、水分含量多、土质疏松、营养物质丰富;组3与组4沿土壤养分梯度(PC1)分布,组3分布在土壤容重大,空隙、水分、有机C和全N含量较少的区域,生境特征表现为坡度大、土壤呈碱性,可溶性盐类物质较多,样方多位于中下坡位;组4分布在空隙、水分、有机C和全N含量较多的区域,环境特征表现为坡度小、土壤呈酸性,土壤含可溶性盐类物质少。(4)TWINSPAN将104个样方划分为4种群落类型,分别是野皂荚Gleditsia microphylla-j熥予，

本文编号：2706943