不同桉树混交林类型物种组成与群落结构比较研究Word格式文档下载.docx
- 文档编号:22720311
- 上传时间:2023-02-05
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:59.44KB
不同桉树混交林类型物种组成与群落结构比较研究Word格式文档下载.docx
《不同桉树混交林类型物种组成与群落结构比较研究Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《不同桉树混交林类型物种组成与群落结构比较研究Word格式文档下载.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
随着桉树人工林的大面积发展,它已成为全球最速生、经济价值最大三大著名树种之一,并且由于国家经济建设的需要,桉树林将具有广阔的发展远景。
本文对不同桉树人工混交林类型群落群落结构及其物种组成进行比较分析,有利于掌握其变化规律,制定各项抚育技术措施,改变其结构状况,调节林木间相互关系,促使桉树沿着丰产稳产的经营方向发展,并为进一步研究我国中亚热带东部常绿阔叶林提供理论依据[7-9]。
2.研究区概况
调查样地属于永林公司人工造林林场,位于福建省中部偏西、永安市境内,地理坐标为东经116º
56´
~117º
47´
,北纬25º
33´
~26º
12´
。
地处武夷山脉和戴云山脉之间,闽中大谷地南端,大致呈东北至西南走向,山脉两侧地势呈明显的阶梯层状下降,地形复杂多样。
地貌类型以低山、丘陵为主,大小盆地错落其间。
海拔一般在800m以下,气候温和,雨量充沛,水热资源丰富,林木生长期长。
年平均气温为14.3℃~19.2℃,一月平均气温4~9℃,极端低温-7.1℃,七月平均温度20~21℃,极端高温40.5℃;
年降雨量为1490~2050mm,年蒸发量1455.5mm,相对湿度80%以上;
年日照时数1529.8~2367.1小时。
无霜期250~302天,最早初霜日为11月9日,最晚终霜日为3月10日。
土壤具有典型的中亚热带地带性土壤特征,据1984年土壤普查,主要成土母岩有岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类,地表出露的岩石主要有:
花岗岩、页岩、板岩、砂岩、石灰岩、紫色岩等。
土壤类型分为5个土类、12个亚类、27个土属;
其中红壤类占土地总面积的72.36%,黄壤占23.21%。
林地土壤深厚,有机质含量较高,养分丰富。
表1 样地情况表
样地类别
混交类型
造林年度
密度(株/亩)
造林面积/亩
经纬度
海拔/m
坡度
1
尾细桉*邓恩桉
2004
143
179
E116º
N25º
360
23
2
巨桉*邓恩桉
2006
121
258
370
16
(注:
样地类别1为尾细桉*邓恩桉混交林,样地类别2为巨桉*邓恩桉混交林,下同。
)
3研究方法
3.1外业
应用样方调查法,在尾细桉*邓恩桉和巨桉*邓恩桉混交实验地群落区中随机抽取样地各6个,大小为20*30m,每块样地又划分为6个10*10m的样方,每个样方再分为A、B、C、D4个5*5的小样方。
采用每木检尺,对乔木层树种(d>
3cm)逐个调查种名、数量、高度、冠幅、胸径。
在每个样方的右下角,各布设1个5*5m的样方,共6个,在样方内调查灌木层的种名,数量、高度、冠幅。
在样地右下角10*10的样方内随机设置5个1*1m的样方,调查草本层的种名、丛数、高度、盖度。
记录每块样地的海拔高度、坡度、坡位、群落郁闭度。
3.2内业数据处理
3.2.1群落基本数量特征
植物群落的数量特征,反映了各个种群在群落中的地位,每个种群在样地中的数量反映其生存状况及所起的作用,是最基本的群落特征。
通常以各个种群的重要值来表达[10-12]。
各群落乔木层各种群的数量特征采用重要值进行分析,重要值是各物种相对密度、相对频度和相对显著度等3个指标的的综合,其大小可反映物种在整个群落中的地位和作用。
公式为:
重要值=相对密度+相对显著度+相对频度
①密度(D)=样方内某种植物的个体数/样方面积
相对密度(RD)=(某种植物的密度/全部植物种的总密度)×
100%
②频度(F)=某种植物出现的样方数/全部样方数
相对频度(RF)=(某种植物的频度/全部植物种的总频度)×
③优势度(DE)=样方内某种植物的胸高断面积
相对优势度(RDE)=(某种植物的优势度/全部植物种的总优势度)×
3.2.2群落物种多样性
森林的群落物种多样性状况是对其林分结构和功能复杂性的量度。
对某一种森林类型的群落物种多样性研究可以更好地认识该森林类型的群落组成、变化和发展状态,也可以反映此森林类型与其环境的保护状况。
群落中物种多样性与生态系统的稳定性有着重要的关系,因为物种多样性的变化始终与生态系统功能的重要表现形式——生产力密切相关,同时也与许多其他影响生产力的因素相关。
物种多样性是生物群落结构组成的重要指标,物种多样性的变化对植被群落的组成和结构具有综合指标意义。
物种多样性是对一个群落的结构和功能复杂性的度量,对物种多样性的研究可以更好地认识群落组成、变化和发展。
同时对植物群落物种多样性的测定也可以反映群落及其环境的保护状况[13-16]。
群落物种多样性指数选用应用较广泛的5种测度方法[11]:
(1)丰富度(S):
指样地内所有物种数目。
(2)Simpson指数:
式中ni为抽样中第i个物种的个体数量,N为抽样中所有物种的个体总和,s为物种总数。
(3)Shannon-Wiener指数
H´
=
:
式中H'
为样本中的信息容量(bit/个体),即种的多样性指数,s为物种总数,pi为第i种物种个体数占群落总个体数的比例。
(4)Pielou指数:
式中s为物种总数,pi为第i种物种个体数占群落总个体数的比例。
(5)Brillouin指数(H)
按照Pielou(1966)的观点,许多群落抽样样本应该作为一个集合,而不应作为一个来自很大的生物群落的样本来对待。
在任何情形下,群落数据应假定是来自一个有限的集合(collection),且是无放回抽样。
因此合适的信息理论测度应是Brillouin指数(H):
H=
式中n1为抽样中第1个物种的个体数量,n2为抽样中第2个物种的个体数量,n3为抽样中第3个物种的个体数量,如此类推,N为抽样中所有物种的个体总和。
3.2.3群空间分布格局
种群空间分布格局是指特定时间内,群落中某一种群的个体在空间的分布状况。
植物种群的空间分布格局是植物种群生物学特性对环境条件长期适应和选择的结果,是植物种群的基本数量特征之一,一直是生态学研究的热点之一。
研究植物种群的空间格局能反映种群与环境间的相互关系,并对种群恢复具有重要意义。
测定分布格局类型的数学模型有很多,结果可能不一致,因此,往往采用多指标测定结果进行综合分析,所得的结论才会可靠。
用聚集度指标来测定种群分布的优点是:
既可判断分布格局的类型,又可为研究种群个体行为、种群扩散型提供一定的信息[17-22]。
本文主要采用以下几个聚集度指标来进行测度:
3.2.3.1扩散系数(C)
C=S2/
当C=1时,种群属随机分布;
当C>
1时,为集群分布;
当C<
1时,为均匀分布
3.2.3.2丛生指数(I)
I=(S2/
)-1
当I<
0时为均匀分布;
当I>
0时为聚集分布;
当I=0时为随机分布
3.2.3.3负二项参数(k)
k=
2/(S2-
当k<
k>
0时为聚集分布;
如果k值趋于无穷大(一般为8以上)为随机分布。
3.2.3.4Cassie指标(Ca)
Ca=(S
-
)/
当Ca=0时为随机分布;
Ca>
0为聚集分布;
Ca<
0为均匀分布。
3.2.3.5平均拥挤度m*
m*=
+S2/
-1
其中,
为平均株数,S2是方差。
3.2.3.6平均拥挤度与平均密度的比值(m*/
m*/
+(S2/
当m*/
=1时为随机分布;
m*/
>
1时为聚集分布;
<
1时为均匀分布
3.2.4乔木层树种胸径分布及其模型拟合
由于胸径是能反映植物种群结构的最容易测定、最有效、最可信赖的因子,因此,许多研究者用径级结构代替年龄结构进行种群结构研究。
树种的直径在种群中的分布规律、消长规律及直径的分布型均与植物种群的结构、功能及动态有密切关系。
有研究表明,在某些时候,径级大小是比年龄更好的繁殖产量的预测者。
对乔木个体进行径级划分,胸径(DBH)3cm以上的所有个体以3cm为一区段划分成6级,即3~6cm,6.1~9cm,9.1~12cm,12.1~15cm,15.1~18cm,18.1~21cm,对DBH≥3cm的立木株数和径级级数的关系建立回归模型。
4结果分析
4.1群落物种组成
植物群落组成是群落中植物与植物之间、植物与环境之间相互关系的可见标志,也是群落其它特征的基础[23-25]。
根据永林公司进行不同混交方式桉树林试验的12个样地中的调查资料统计显示,由于年分较短,整个群落还没有完全成熟,其它物种还没有演替完毕,因此,物种的多样性不是很高,组成比较简单。
无论是样地1还是样地2,它的乔木层极为简单,主要树种只有3种,为尾细桉、邓恩桉、巨桉。
灌木层和草本层次物种比较丰富一些,共32科40属58种,其中灌木层(下木层)21科30属39种,草本层15科15属22种。
含5种以上的科有壳斗科(Fagaceae)、杜鹃花科(Ericaceae)、山茶科(Theaceae)、樟科(Lauraceae)、蔷薇科(Rosaceae)、冬青科(Aquifoliaceae)等7个科.以属为单位统计,2种以上的属有冬青属(Ilex)、石栎属(Lithocarpus)、杜鹃花属(RhododendronL)、栲属(Castanopsis)、柃木属(Eurya)等12属,单种属有16属。
林下植物灌木主要由桉树苗、大青(Clerodendrum
longilimbum
Pei
)
、泡桐(Paulownia
catalpifolia
GongTong)、枇杷叶紫珠(Callicarpa
kochiana
Makino)
、山乌桕(
Sapium
discolor
(Champ.exBenth)Muell)、杉木(Cunninghamia
lanceolata
(Lamb.)Hook)、盐肤木(Rhus
chinensis
Mill)、白背叶(Mallotus
apelta
(Lour.)Muell.Arg)、杜虹花(Callicarpa
formosana
Rolfe)
、高粱泡(Rubus
lambertianus
Ser)、山苍子(Litseacubeba)等组成,草本主要由淡竹叶(Lophatherum
gracile
Brongn)、海金沙(Lygodium
japonicum
(Thunb.)Sw)、麦冬(Ophiopogon
japonicus
(Linn.f.)Ker-Gawl)、莎草(Schizaea
digitata
(Linn.)Sw).、铁芒萁(Dicranopteris
linearis
(Burm.)Underw)、五节芒
(Miscanthus
floridulus
(Lab.)Warb)、空心泡(Rubus
rosaefolius
Smith)
、细叶磷毛蕨(Dryopteris
woodsiisora
Hayata)
、显齿蛇葡萄(Ampelopsis
grossedentata
等组成。
4.2不同桉树混交林类型乔木层物种数量特征比较
重要值是物种的综合数量指标,表征物种在群落中的地位和作用,反映物种在群落中优势程度。
样地1中,各物种无论是相对优势度、相对多度、相对频度还是重要值,它的大小顺序都为尾细桉>
邓恩桉>
其它。
邓恩桉的重要值为115.35,尾细桉的重要值为176.39,而其它各类只占8.26.因此,此群落的最主要建群种为邓恩桉和尾细桉二种。
由于尾细桉>
邓恩桉,在群落中尾细桉所起的作用要大于邓恩桉,起主导作用,但是二者相差不是很大;
样地2中,各物种无论是相对优势度、相对多度、相对频度还是重要值,都表现出邓恩桉>
巨桉>
邓恩桉的重要值为162.71,巨桉的重要值为130.95,邓恩桉>
巨桉,在群落中作用较为突出,但两者相差也不大,而其它种类只占6.35,与样地1有很大的相似性。
表2 不同桉树混交林类型乔木层物种数量特征比较
类别
种名
拉丁文
相对优势度
相对多度
相对频度
重要值
邓恩桉
Eucalyptusdunnii
36.64
38.71
40
115.35
尾细桉
63.33
60.75
52.31
176.39
其它
0.025
0.538
7.69
8.26
54.23
59.86
48.61
162.71
巨桉
45.30
38.42
47.22
130.95
0.465
1.72
4.17
6.35
从表图1、图2中可以看出,不论是邓恩桉*尾细桉混交林还是邓恩桉*巨桉混交林,由于是人工林,且种植年份离调查期较近,因此群落中混交的物种重要值较大的物种基本是初期种植的树种,只有偶尔有其它种类的树种从周边群落扩散入内。
图1.样地1乔木层各物种数量特征 图2.样地2乔木层各物种数量特征
4.3不同桉树混交林类型物种多样性比较
物种多样性是群落生物组成结构的重要指标,不仅可以反映群落组织化水平,而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征,多样性指数是丰富度和均匀性的综合指标。
同时对植物群落物种多样性的测定也可以反映群落及其环境的保护状况[26]。
表3.不同桉树混交林类型物种多样性比较
物种
个体数
SIMPSON(J)
SHANNON(H)
均匀度
BRILLOUIN
McIntosh(Dmc)
1乔木
4
372
0.4824
1.0127
0.5064
0.9927
0.2949
2乔木
5
583
0.4947
1.0938
0.4711
1.0751
0.301
1灌木
38
284
0.9473
4.5795
0.8726
4.2733
0.8115
2灌木
52
347
0.9686
5.2487
0.9208
4.891
0.8614
1草本
22
626
0.8265
3.0877
0.6924
2.9937
0.6061
2草本
26
515
0.8969
3.7931
0.807
3.6546
0.7074
选用simpson(J)指数、Shannon-Wiener指数(H)、均匀度指数等5个指数进行物种多样性测度,从上表和下图中可以看出,从样地1、2中的数据可以看出,灌木层>
乔木层,灌木层物种多样性水平最高,其次为草本层,由于是人工林,种植单一,所以乔木层物种多样性最低,如从Shannon-Wiener指数(H)来看,样地1的灌木层(4.5795)>
草本层(3.0877)>
乔木层(1.0127),样地2的灌木层(5.2487)>
草本层(3.7931)>
乔木层(1.0938)。
从样地1、2各层次各指数的比较中可以看出,无论是乔木层,灌木层还是草本层,样地2中始终比样地1要高一些(见图3),但是二者之间的数据差异不大。
图3.不同桉树混交林类型物种多样性比较
4.4不同桉树混交林类型空间分布格局比较
研究植物种群的空间格局能反映种群与环境间的相互关系,并对种群恢复具有重要意义[27]。
本文运用聚集度指标分别对两种混交类型的各个物种分布格局进行计算,结果见表4。
表4.不同桉树混交林类型空间分布格局比较
拥挤度M*
I指标
M*/M指标
Ca指标
扩散系数C
K指标
分布格局
1邓恩桉
28.6667
4.6667
1.1944
0.1944
5.6667
5.1429
聚集
1尾细桉
40.4755
2.8089
1.0746
0.0746
3.8089
13.41
2邓恩桉
62.5816
4.4149
1.0759
0.0759
5.4149
13.1751
2巨桉
42.8049
6.4716
1.1781
0.1781
7.4716
5.6143
从各个样地分析结果可以看出,各个桉树类别的I指标>0,m*/m指标大于1,Ca指标>
0,扩散系数C>1,负二项分布K值>
0时,因此可以推断两种混交类型各种桉树空间分布均表现为聚集分布。
不同混交方式下人工林乔木层主要树种空间分布型没有差异。
4.5乔木层树种胸径分布及其模型拟合
通过对不同混交类型的各个桉树群落乔木层胸径进行统计和径级划分,胸径(DBH)3cm以上的所有个体以3cm为一区段划分成6级,即3~6cm,6.1~9cm,9.1~12cm,12.1~15cm,15.1~18cm,18.1以上。
数据统计结果如下表:
表5.不同桉树混交林类型乔木层树种胸径分布
样地
Ⅰ:
3~6cm
Ⅱ:
6.1~9cm
Ⅲ:
9.1~12cm
Ⅳ:
12.1~15cm
Ⅴ:
15.1~18cm
Ⅵ:
18.1~
7
21
80
142
92
30
71
187
由表5、图4可知,样地1的群落乔木层胸径分布状况为胸径在9cm以下(Ⅰ、Ⅱ级)的个体数目很少,而在9cm以上的个体数目中,Ⅳ级的个体数目达到142,为数最多,其次是Ⅴ级92株和Ⅲ级80株。
样地2群落乔木层胸径分布状况为15cm以上(Ⅴ、Ⅵ级)的个体数总共只有极少的4株,Ⅵ级甚至没有。
个体数目最多是Ⅱ级(6.1~9cm)187株,其次是Ⅲ级143株、Ⅰ级71株和Ⅳ级71株。
两个群落在胸径径级分布上存在一些差异,如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级中样地2中个体数远大于样地1的个体数,而Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ三个径级则相反,样地1个体数要多很多。
图4.不同桉树混交林类型乔木层树种胸径分布图
运用多种模型对这两种混交群落乔木层DBH≥3cm的立木株数和径级级数建立回归模型。
通过多种模型的对比研究,找出最接近这两种群落真实情况的最优模型。
由上图可知,乔木层的径级分布为正态分布,近似于抛物线,可以猜测用二次函数模型模拟比较理想。
模型拟合的结果见表6。
表6.不同桉树混交林类型乔木层树种胸径分布模型拟合
最优模型
参数a
参数b
参数c
R值
P值
-113
113.1429
-14.5714
0.8697
P<
0.1
-26.8
143.8571
-28.1429
0.9264
N为某个径级的株数,D为径级级数。
模拟结果表明,不论是样地1还是样地2,采用其它模型拟合效果都不是很理想,他们的最优模型都是采用二次函数模型,具有很大的相似性。
样地1中,理想模型为N=-113+113.14D-14.57D2,其中R值为0.8697。
样地2中,理想模型为 N=-26.8+143.86D-28.14D2。
其中R值为0.9264,比样地1的模型更接近值1,效果更好。
这两个模型都可以用来估计各个桉树群落乔木层某个胸径级数所包含的个体数。
5小结与讨论
(1)无论是样地1(尾细桉*邓恩桉混交林)还是样地2(巨桉*邓恩桉混交林),群落的空间结构具有很大相似性。
乔木层与灌草层的分界明显,乔木层基本为4米以上,灌草层都在1.5米以下,但是灌草层有很多重叠区域,如五节芒虽为草本,高度一般都在1米以上,超过一般灌木。
从样地的乔木层空间分布格局上来看,尾细桉、邓恩桉、巨桉都属于聚集分布,由于种植年分较短,这种分布方式主要与人为种植因素有很大关系。
对于胸径拟合模型,不论是样地1还是样地2,他们的最优模型都是采用二次函数模型,样地1为N=-113+113.14D-14.57D2,样地2为 N=-26.8+143.86D-2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 不同 桉树 混交林 类型 物种 组成 群落 结构 比较 研究