青藏东缘岷江上游亚高山针叶林人工恢复过程中物种多样性动态

通过对不同林龄(10～70年)的人工云杉(Picea asperata)林及自然恢复的桦木(Betula utilis var. sinensis)林和天然原始冷杉(Abies faxoniana)林的调查研究,采用Margalef指数、Simpson指数、McIntosh指数、Shannon-Wiener指数、Pielou的均匀度指数、Hurlbert均匀度指数等多样性指数及物种数、个体数和盖度分析了群落乔木层、灌木层、草本层及总体的物种多样性,结果发现1)人工云杉林的物种多样性随着林龄的增加逐渐上升,林冠郁闭前后上升最快,在50～70年间下降;其中乔木层物种多样性先上升,郁闭后下降;灌木层物种多样性郁闭前下降,郁闭后骤然上升,后来缓慢下降;草本层物种多样性在早期阶段很高,随着郁闭度的增大而下降,郁闭后又缓慢回升.2)均匀度的变化幅度不大,变化的趋势基本上与物种多样性相反. 3)次生桦木林与同林龄的人工云杉林及天然原始林相比,原始冷杉林的物种丰富度、群落总体、乔木层、草本层优势度(Simpson指数和MacIntosh指数)和多样性(Shannon-Wiener指数)最高,灌木层均匀度最低;人工云杉林的物种丰富度、优势度、群落总体、乔木层、草本层多样性最低,但灌木层的均匀度和多样性最高. 4)物种多样性的变化与群落盖度特别是乔木层盖度呈负相关,影响人工云杉林物种多样性恢复的主要因素是其乔木层的盖度过大. 5)人工云杉林的物种多样性不仅低于同龄的自然恢复的桦木林,远远低于天然原始林,而且经过70年的发育,灌木层和草本层的盖度很低,水土保持和水源涵养的生态效益很差.迫切需要调整人工云杉林的群落结构,以恢复其生物多样性,增强其生态效益的发挥.建议在人工云杉林郁闭以后,采取适当的人工干扰如间伐等,降低乔木层的盖度,以促进林下灌草层的发育,既可增强水土保持功能,又可加速物种多样性的恢复.     

亚高山针叶林人工恢复过程中凋落物动态分析

从森林凋落物入手,采用空间代替时间的方法对不同恢复阶段的10龄、30龄、40龄、50龄及60龄的亚高山人工云杉林的生态学过程进行了研究,并以原始林为对照,比较了人工恢复与自然演替不同恢复途径下森林凋落物动态特征的差异．结果表明,人工林恢复过程中,森林地表枯枝落叶层贮量、养分贮量及最大持水量总体上呈现先减少后增加,在恢复后的50年达到最大,并逐渐趋于平缓或略微减少的变化趋势．60龄人工林枯枝落叶层贮量、养分贮量及最大持水量比原始林存在较大差距,分别为70．21×10^3、4．73×10^3和89．98×10^3kg·hm^-2,仅占原始林枯枝落叶层各特征的48,40％、46．79％和46．99％．人工林和次生林恢复约40年后,森林凋落节律、年凋落量及养分归还量相似;但凋落物组分含量、地表枯枝落叶层贮量及结构、养分贮量及最大持水量差异较大,说明人工林生态功能的恢复滞后于次生林,生物多样性的不同是导致这种差异的主要原因之一．     

青藏高原东缘岷江冷杉天然群落的种群结构和空间分布格局

 岷江冷杉(Abies faxoniana)是青藏高原东缘亚高山顶极森林植被的优势种之一,主要分布于岷江、大渡河和白龙江的上游地区。该文研究了岷江冷杉天然原始群落的种群结构和空间分布格局。样方大小为100 m ×60 m。测定了所有个体的坐标及其胸径、高度和冠幅。将岷江冷杉按大小级分为5级,即幼苗：H（高度）<0.33 m; 幼树: H≥0.33 m, 且 DBH（胸径）<2.5 cm; 小树: 2.5 cm≤DBH<7.5 cm; 中树: 7.5 cm≤DBH <22.5 cm和大树: DBH≥22.5 cm。采用了Morisita 指数 (Iδ)、方差均值比 (V/m), 聚块度指标(m*/m)和空间点格局分析方法 (SPPA) (采用了Ripley二次分析法)4种方法分析岷江冷杉的空间分布格局。结果表明： 1) 岷江冷杉种群结构稳定。因为其年龄结构表现为增长型, 幼苗幼树储备丰富,密度分别为2 217·hm-2和2 683·hm-2,可见岷江冷杉天然更新良好,进而通过其“移动镶嵌循环”更新维持其种群的稳定性。在大小级结构图中的一些缺刻和年龄结构图中的“断代”现象,是干扰的时空异质性在采样的时间和空间断面上的反映。 2) 幼苗、幼树和小树在所有的研究尺度（从 1 m×1m 到 30 m×30 m）下都呈聚集分布。但中树和大树基本上呈随机分布。3) 聚集强度随尺度的变化而变化。上述的前3种方法表明,聚集强度随尺度的增加而减弱。但是,空间点格局分析法表明,岷江冷杉幼苗、幼树和小树的聚集强度首先随尺度的增加而增强,达到一定高峰后,随尺度的增加而减弱。 4) 岷江冷杉的空间分布格局是它与其自然环境长期作用的结果,同时也反映了其种群天然更新的格局和机制。 5) 4种分析方法对格局的判别基本一致, 但空间点格局分析法更能反映出格局强度随尺度的变化的关系,是值得推荐的一种分析空间分布格局的方法。使用空间点格局分析法的限制主要在于其计算和采样比较复杂。另外,由于Ripley 二次分析法对于“空白”的探测不敏感,需要进一步做一些方法上的改进。     

亚高山针叶林不同恢复阶段群落物种多样性变化及其对土壤理化性质的影响

 研究了亚高山针叶林不同恢复阶段物种多样性的变化,并用逐步多元回归分析法探讨了17种土壤理化指标对多样性变化的响应。结果表明：人工林物种多样性随着恢复年代的增加呈逐渐增加的趋势,乔、灌、草各层物种组成也发生相应的变化,但多样性的恢复十分缓慢。不同土壤理化性质对物种多样性变化的响应不尽相同,其中土壤容重、土壤含水量等表征土壤水源涵养功能的物理指标,随着物种多样性指数的增加而得到改善;枯枝落叶贮量、有机质含量、水解性酸和Ca、Mg、P含量等土壤营养功能指标也随乔、灌层物种多样性的增加而增加,土壤K2O含量随草本层物种多样性的增加而减少;并建立了上述9项指标与物种多样性的相关数学模型。其余8项指标与多样性指数没有直接的线性关系。保护和提高亚高山人工针叶林群落物种多样性能促进部分土壤养分状况的改善和生态功能的恢复。     

亚高山针叶林人工恢复过程中生物量和材积动态研究

研究了近70年不同林龄亚高山人工云杉林的地上部分生物量及材积变化规律．结果表明,20年林龄前的云杉单株生物量增长缓慢,以小枝和叶生长为主,约占50％;20年以后,单株生物量增长加快,以树干积累为主,大体上超过60％;30年后增长速度相对减慢,自40年开始并保持快速增长．云杉种群生物量表现出类似的增长,但林龄在30至50年间增长速度减慢．群落生物量总体上持续增长,但灌木层生物量在初期快速增长,从20年林龄后逐渐减少;草本层生物量则一直减少,到70年时仅占不足0．2％．在近70年人工恢复过程中,云杉单株材积平均生长量和连年生长量都逐渐增大,越在后期生长越迅速;林分蓄积则在30至50年林龄之间有一段连年生长量相对减小的时期．根据树干解析资料,建立了70年人工云杉林的单株材积与胸径和树高的数学模型．