浙江中部地區(qū)公益林群落特征與動(dòng)態(tài).pdf

1、生態(tài)公益林建設(shè)是浙江省生態(tài)建設(shè)的主要組成部分，開展本研究對(duì)于掌握浙江中部地區(qū)公益林群落結(jié)構(gòu)特征和群落演替動(dòng)態(tài)規(guī)律，對(duì)于指導(dǎo)中部地區(qū)和浙江省植被恢復(fù)、公益林的經(jīng)營(yíng)管理和生態(tài)建設(shè)具有重大的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本研究在研究方法上利用兩階抽樣法設(shè)置517個(gè)公益林典型樣地;應(yīng)用植被生態(tài)學(xué)數(shù)量分析方法，對(duì)不同群落類型的公益林進(jìn)行結(jié)構(gòu)特征的定量分析;采用以空間代替時(shí)間的方法分析群落演替的動(dòng)態(tài)規(guī)律。結(jié)果如下:
　　 (1)通過對(duì)浙江

2、中部地區(qū)松林、杉木林、針闊混交林、闊葉林、毛竹林和灌木林六大類型群落結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，由于人類對(duì)中部地區(qū)森林資源的過度利用，原始的森林植被遭到巨大的破壞，僅留下少量大徑級(jí)的樹木，各公益林群落在水平結(jié)構(gòu)上具有一致的趨勢(shì)，均呈現(xiàn)逆“J”型，即隨著胸徑的增大，喬木樹種數(shù)量的比例逐漸減小?？傮w上，各群落優(yōu)勢(shì)種相對(duì)單一，特別是喬木層建群樹種少、樹種構(gòu)成相對(duì)集中，物種保育能力和群落穩(wěn)定性都亟待提升。但浙江中部地區(qū)公益林主要優(yōu)勢(shì)種群的變化趨勢(shì)符合群落正

3、向演替的規(guī)律，在今后公益林的經(jīng)營(yíng)中注重對(duì)演替木荷Schima superba、青岡Cyclobalanopsis glauca等中后期優(yōu)勢(shì)種群的撫育，對(duì)改造和提升闊葉林的質(zhì)量，加速群落正向演替尤為重要。
　　 (2)生物量與碳儲(chǔ)量、生產(chǎn)力、生物多樣性是公益林結(jié)構(gòu)與功能特征的數(shù)量體現(xiàn)，生物量與碳儲(chǔ)量的估算是評(píng)價(jià)公益林質(zhì)量尤其是固碳能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本研究應(yīng)用生物量模型法估算了浙江中部地區(qū)公益林生物量和碳儲(chǔ)量。結(jié)果表明，浙江中部地區(qū)公

4、益林的單位生物量為99.30 t·hm-2，公益林現(xiàn)存總生物量16430.25×104 t;植被碳密度平均為49.59 t C·hm-2，總碳儲(chǔ)量為8205.54×104 t C。2006年以來，公益林生物量和碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)迅速，生物量年均凈增長(zhǎng)6.39 t·hm-2·yr-1，累積固碳4291.25×104 t C，對(duì)保持浙江中部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重大作用。并在此基礎(chǔ)上提出了由林齡、密度兩因子構(gòu)成的可用于估算浙江中部地區(qū)公益林植被碳密

5、度的模型。
　　 (3)通過對(duì)浙江中部地區(qū)公益林凈初級(jí)生產(chǎn)力的研究發(fā)現(xiàn)，浙江省中部地區(qū)的公益植被恢復(fù)成效顯著，松林、杉木林、針闊混交林、闊葉林群落的NPP達(dá)到5.52t·hm-2·y-1、6.47 t·hm-2·y-1、7.09 t·hm-2·y-1、8.56 t·hm-2·y-1，高于浙江省的整體水平。密度是當(dāng)前影響各公益林NPP大小關(guān)鍵。密度每增長(zhǎng)1000株·hm-2，松林、杉木林、針闊混交林、闊葉林群落的NPP平均增長(zhǎng)1.

6、56 t·hm-2·y-1、1.22 t·hm-2·y-1、0.93 t·hm2·y-1、和1.45 t·hm2·y-1。公益林群落植被生物量與NPP具有較高相關(guān)性，但利用這個(gè)關(guān)系在大尺度上推算群落生產(chǎn)力有著較大的不確定性，因此采用本地的參數(shù)和按類型分類進(jìn)行詳盡的統(tǒng)計(jì)，得到的生產(chǎn)力估算值更可靠，對(duì)公益林經(jīng)營(yíng)管理具有更高的指導(dǎo)意義。
　　 (4)采用豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)對(duì)浙江中部地區(qū)不同公益林群落類型及不同層

7、物種多樣性進(jìn)行測(cè)算。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Patrick指數(shù)和Gleason指數(shù)對(duì)浙江中部地區(qū)各公益林群落物種豐富度的描述是一致的，各公益林群落物種豐富度的大小為闊葉林＞針闊混交林＞毛竹林＞杉木林＞松林＞灌木林。對(duì)于不同層次的物種豐富度，松林、杉木林、毛竹林、灌木林群落兩種指數(shù)均表現(xiàn)出灌木層＞草本層＞喬木層的特點(diǎn);闊葉林和針闊混交林則在喬木層具有較高的豐富度。此外，各公益林灌木層和草本層植物物種多樣性高是浙江省巾部地區(qū)公益林顯著特點(diǎn)，其Gleaso

8、n指數(shù)均已經(jīng)高于或接近中國(guó)東南部頂級(jí)群落的Gleason指數(shù)，但喬木層的豐富度則相對(duì)較低，而這種差距有望隨著公益林植被恢復(fù)的進(jìn)展而逐漸縮小。
　　 群落類型和群落結(jié)構(gòu)對(duì)生物多樣性指數(shù)的影響是顯著的。Shannon-Weiner指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Simpson's優(yōu)勢(shì)度指數(shù)3個(gè)指數(shù)具有高度的相關(guān)性，對(duì)浙江中部各公益林群落生物多樣性的描述是一致的。物種多樣性指數(shù)在不同群落之間存在差異，這種差異與群落發(fā)育階段、所處的生境條

9、件有關(guān);而且不同層次物種多樣性指數(shù)也存在著一定的波動(dòng)，但符合林下木本植物物種多樣性明顯高于喬木層的普遍規(guī)律。綜合不同群落、不同層次物種多樣性指數(shù)可以推斷，闊葉林尤其是常綠闊葉林作為亞熱帶地區(qū)的地帶性植被，在群落Shannon-Weiner指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Simpson's優(yōu)勢(shì)度指數(shù)上占有巨大的優(yōu)勢(shì)，在浙江中部地區(qū)生態(tài)環(huán)境的多樣性保護(hù)中具有重要意義。
　　 (5)浙江省公益林群落動(dòng)態(tài)變化是極其迅速的，正由灌木林向針葉

10、林、闊葉林以及由針葉林向闊葉林進(jìn)行演替。演替過程中，演替中期、后期種群木荷Schimasuperba、苦櫧Castanopsis sclerophylla、青岡Cyclobalanopsis glauca等演替進(jìn)展種進(jìn)入群落的優(yōu)勢(shì)層，代替衰退種馬尾松Pinus massoniana成為群落的建群種。伴隨著這一的變化，群落內(nèi)部由喬木密度由低變高，從1207.50株·hm-2增加到2370.00株·hm-2，物種數(shù)約增加10種(每400m2

11、)。在陽性樹種占優(yōu)勢(shì)的群落向中生樹種占優(yōu)勢(shì)的群落演替的過程中，群落內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)激烈，種類的數(shù)量和結(jié)構(gòu)等都發(fā)生了明顯的變化，衰退種群存群落演替中各徑級(jí)的分布數(shù)量一般呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，與進(jìn)展種存各徑級(jí)密度的上升呈現(xiàn)相反趨勢(shì)。垂直結(jié)構(gòu)上，各高度級(jí)上進(jìn)展種的密度逐漸增加，衰退種則相對(duì)減少，同時(shí)，由于喬木密度快速增長(zhǎng)，群落平均高度的增長(zhǎng)是不明顯的，僅從6.35m增長(zhǎng)到6.78m。
　　 群落結(jié)構(gòu)的變化決定了群落功能的變化，群落的平均生物量從80.9

12、0 thm-2增長(zhǎng)至156.12 thm-2，相對(duì)于林下層生物量的基本穩(wěn)定，喬木層生物量的變化激烈，從51.69t hm-2增長(zhǎng)至116.11 thm-2，其中進(jìn)展種的生物量在演替后期占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為69.38t·hm-2，占59.76％，對(duì)群落具有明顯控制作用;植被碳密度的大小受林齡和密度兩個(gè)因子控制，在演替過程中，植被碳密度由馬尾松林階段的40.34t C·hm-2，增長(zhǎng)到常綠闊葉林階段的78.02 t C·hm-2，群落各層次表現(xiàn)

13、出不同的變化特征，喬木層為遞增，草本層為遞減，而灌木層則相對(duì)穩(wěn)定，表明喬木層決定著演替變化過程中植被碳密度的高低;相應(yīng)的，馬尾松林階段的NPP為5.66t·hm-2·y-1，增加到常綠闊葉林階段為9.68t·hm-2·y-1，增長(zhǎng)了1.71倍。
　　 物種多樣性的恢復(fù)是生態(tài)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)有效恢復(fù)的關(guān)鍵，從演替前期到演替后期，群落物種數(shù)約增加10種(每400m2);群落的Shannon-Weiner指數(shù)從2.38增長(zhǎng)到3.38;群

14、落喬木層的均勻度從0.29上升到0.96，表明在馬尾松純林階段，喬木樹種的數(shù)量分布是極小均勻的，馬尾松Pinus massoniana個(gè)體對(duì)喬木空間的占據(jù)是具有隨機(jī)性的，通常在其周圍留下較大林窗，為幼年陽性闊葉樹種進(jìn)入群落的喬木層簾下了空間;這也反映在喬木層的優(yōu)勢(shì)度上，從0.10上升到0.72，表明喬木層由單一的強(qiáng)陽性樹種馬尾松占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)演變?yōu)槟竞蒘chima superba、苦櫧Castanopsis sclerophylla、青岡C

15、yclobalanopsis glauca等中生常綠闊葉樹種多優(yōu)的格局。
　　 本研究應(yīng)用Levins生態(tài)位寬度和Levins生態(tài)位重疊對(duì)浙江中部地區(qū)公益林的生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊值進(jìn)行了計(jì)算，研究表明分布頻度是影響植物種生態(tài)位寬度、生態(tài)位重疊大小的因素之一，分布頻度越大，則生態(tài)位寬度越大，與其他植物種形成生態(tài)位重疊的機(jī)率也越大。因此，隨著演替過程中各主要種群在群落中功能地位的變化，種群的分布頻度、重要值等出現(xiàn)較為規(guī)律的變化，優(yōu)

16、勢(shì)種群生態(tài)位更寬，對(duì)資源具有最為廣泛的利用;演替變化中喬木層樹種數(shù)量和種類增加最為迅速，生態(tài)位重疊的升高的速度高于生態(tài)位分化，導(dǎo)致潛在的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度增大，生態(tài)位重疊升高;林下層植物則由于林下光照的逐漸穩(wěn)定，生態(tài)位分化更為明顯，重疊值也趨于穩(wěn)定。
　　 本研究利用偏離指數(shù)（方差均值比）探討了浙江中部地區(qū)公益林演替過程中各主要植物種群分布格局的變化，研究表明種群的分布與生態(tài)位和生態(tài)位重疊值的大小是相關(guān)的，與種群在群落內(nèi)部的優(yōu)勢(shì)程度也是相