云南松天然次生林生态化学计量学研究

发布时间：2019-09-23 19:46

【摘要】：云南松林是中国西南地区的特有森林类型,也是云南省的主要森林类型之一,由于过伐等一些不合理的利用方式,现存的云南松天然林绝大多数是在原有迹地上形成的云南松天然次生林。本文基于生态化学计量学的基本原理和理论,以云南松天然次生林为研究对象,并以云南松原生林为对照,在共计122块样地(4.88hm2)基础上进行调查和采样,研究了云南松天然次生林群落结构特征,分析了云南松天然次生林植物叶片C、N、P含量及其化学计量比的组成特征以及分布规律,探讨了群落物种多样性及结构特征、环境因子、生态位等与C、N、P含量及其化学计量比的相关性,以期揭示化学计量比在云南松天然次生林中的生态指示作用。通过以上问题的研究,有助于为云南松林的植被经营管理提供理论支撑和科学依据。本文的主要结果如下:1.云南松天然次生林林分因子中的平均胸径和平均高显著大于云南松原生林,而林分密度和胸高断面积均显著小于云南松原生林,物种-多度曲线反映出云南松天然次生林的结构较为单一。云南松天然次生林除滇西南地区外,物种丰富度随径级和高度级的增加而呈现倒“J”型分布,个体多度随径级和高度级的增加呈左偏峰曲线;而云南松原生林物种丰富度和物种多度均随径级和高度级的增加呈倒“J”型分布。总体上,云南松天然次生林物种多样性要显著小于云南松原生林。2.云南松天然次生林植物叶片C、N、P、C:N、C:P、N:P的算术平均值分别为450.30mg/g、11.16 mg/g和1.13mg/g,、45.09、496.55和11.32,变异系数分别为5.61%、39.70%、53.98%、30.72%、45.49%和45.05%。元素间相关性分析表明,叶片C含量分别与N含量和P含量呈极显著负相关关系(P0.01),叶片N含量和P含量呈极显著正相关关系(P0.01)。对于不同的生活型植物,在乔木植物和灌木植物之间,叶片N含量和C:N均存在显著差异(P0.05);在常绿植物和落叶植物之间,除叶片N:P外,叶片C、N、P含量以及C:N和C:P均存在显著差异(P0.05);在针叶植物和阔叶植物之间叶片C、N、P含量以及C:N、C:P和N:P均存在显著差异(P0.05)。在云南松天然次生林中,云南松叶片相较于其它物种拥有较高的C含量和较低的N、P含量,说明云南松具有较高的C同化能力。个体多度与云南松天然次生林植物叶片C含量以及叶片C:N和c:p均呈极显著正相关(p0.01),而与植物叶片n含量呈极显著负相关关系(p0.01),与植物叶片p含量呈显著负相关关系(p0.05),而与植物叶片n:p并没有显示出显著性相关。综合判断,云南松天然次生林植物总体受n元素限制。3.云南松(pinusyunnanensis)、红木荷(schimanoronhae)、假木荷(craibiodendronstellatum)、栓皮栎(quercusvariabilis)、越桔(vacciniumvitis-idaea)、滇油杉(keteleeriaevelyniana)、水锦树(wendlandiauvariifolia)在云南松天然次生林群落中生态位宽度较大,在群落中占据着优势地位,具有较强的资源利用能力;重要值与生态位宽度之间表现出了极显著正相关,重要值大的物种具有较大的生态位宽度;生态位宽度较大的物种之间的生态位相似性比例也较大,如假木荷与越桔为0.7222,红木荷与假木荷为0.5870,假木荷与栓皮栎为0.5000;云南松天然次生林中物种之间有23对种对的生态位重叠指数为0,另外167对种对的生态位重叠指数均小于0.1,生态位重叠较小,说明种群间生态位分化程度较高,竞争并不激烈,反映出群落中各种群对资源利用较为充分,种群之间的关系较为协调。而植物叶片c、n、p含量以及化学计量比与重要值与生态位宽度的相关关系表明,重要值大和生态位宽度较宽的物种,即使在有限的n、p养分条件下,也可具有较高的养分利用效率。4.尽管云南松天然次生林植物叶片化学计量特征多数在海拔梯度上差异性不显著,但植物叶片c含量以及n:p与海拔具有显著的相关性,随海拔梯度上升,叶片c含量以及n:p呈下降趋势;云南松天然次生林植物叶片仅c含量在10~20°与20~30°坡度上存在显著差异,且坡度与植物叶片c、n、p含量及其化学计量比均无显著相关性;阴阳坡之间叶片化学计量特征均没有显著性差异,但坡向与云南松天然次生林植物叶片p含量和n:p分别呈显著正相关关系和显著负相关关系;云南松天然次生林植物叶片c、n、p含量及其计量比特征在坡位梯度上分段性差异较为明显,其中c、n含量在下坡最高,在上坡最低;而p含量在中坡最高,下坡最低,c:n在上坡最高,下坡最低;c:p和n:p都在在下坡最高,中坡最低,且坡位梯度与云南松天然次生林植物叶片c含量以及n:p均呈极显著负相关关系,而与n含量呈显著负相关关系。土壤养分与云南松天然次生林植物叶片c、n、p含量及其化学计量比的相关性研究表明,土壤c含量与植物叶片c含量呈极显著负相关关系,与叶片n含量呈显著负相关关系,而与c:n呈显著正相关关系;土壤N含量只与植物叶片C含量呈显著负相关关系;而土壤P含量并不显著影响云南松天然次生林植物叶片C、N、P含量以及化学计量比特征。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S718.5
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本文编号：2540435