太行山南麓锐齿槲栎-油松混交林竞争关系与空间格局

【目的】探究太行山南麓针阔混交林内植物的竞争关系及空间格局,以期更好地理解针阔混交林种内、种间相互作用,为生物多样性保护和森林生态系统管理提供一定的指导作用。【方法】在河南太行山猕猴国家级自然保护区内设置1 hm2锐齿槲栎-油松混交林固定监测样地,调查样地内所有木本植物(DBH≥2 cm)的物种名、胸径、坐标等。通过计算可知样地内锐齿槲栎和油松的重要值较高且平均胸径较大,进一步采用Hegyi单木竞争指数和g(r)函数分别研究混交林内优势种锐齿槲栎和油松的竞争强度和空间分布格局。【结果】1)混交林样地内所有木本植物径级结构呈倒“J”型曲线,且在小尺度上聚集分布,大尺度上随机分布;2)锐齿槲栎种群的径级结构呈“J”型曲线,不同径级个体在样地内都呈随机分布,平均种内竞争强度大于平均种间竞争强度,且小径级(DBH≤5 cm)个体所受竞争压力最大,平均种内、种间竞争指数CI分别为13.47和10.08;3)油松种群径级结构近似正态分布,全部个体在样地内呈聚集分布,油松的平均种内竞争强度大于平均种间竞争强度,小径级(DBH≤5 cm)个体所受竞争压力最大,其平均种内、种间竞争指数CI分别为18.95和1.01。【结论】样地内锐齿槲栎和油松的分布格局不同,锐齿槲栎呈随机分布,主要受种内竞争作用的影响;油松呈明显的聚集分布,可能是受环境异质性影响;两个种群的种内、种间竞争强度都随着径级的增加而降低,且种内竞争强度大于种间竞争。本研究通过对太行山南麓针阔混交林的竞争关系和空间格局进行相关研究,可以为当地的森林生态环境与生物多样性保护提供一定的理论依据。

宝天曼国家级自然保护区木本植物多样性及土壤养分的海拔梯度格局

为了探究宝天曼国家级自然保护区内不同海拔梯度对木本植物多样性及土壤养分的影响,采用野外调查、样品采集和统计分析相结合的方法,揭示该保护区海拔1 000~1 700 m山地的木本植物多样性和土壤养分的垂直分布格局。沿海拔梯度每隔100 m设置3个样方(20 m×20 m),8个海拔高度共设置24个样方,调查样方内所有木本植物的物种名称、胸径(DBH≥1 cm)、树高、坐标等,并对每个样地的土壤进行采样。计算不同样地木本植物的Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度,以及各样地之间的Cody指数,测定土壤全氮、有机质、速效钾、速效磷质量分数等土壤指标。采用单因素方差分析法、皮尔逊(Pearson)相关性分析法以及冗余分析(RDA)法分析pH、速效磷、速效钾、全氮、有机质和海拔等因素与物种多样性之间的相关性。结果表明:(1)Simpson多样性指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数沿海拔梯度呈现下降趋势,且均在海拔1 300~1 400 m范围内出现波动,Cody指数在1 400 m海拔和1 000 m处达到峰值;(2)土壤养分随海拔的增加呈现出下降的趋势,但速效磷、速效钾、全氮质量分数的最低值都出现在海拔1 300 m;(3)Pielou均匀度指数与土壤理化性质显著相关,与pH极显著相关,Simpson指数、Shannon-Wiener指数则与土壤速效磷、速效钾质量分数呈现显著相关;(4)海拔变化对物种多样性的解释度最大(61.6%),土壤养分中速效磷对物种多样性解释度最高为12.8%。随着海拔的增加,物种多样性指数和土壤养分整体呈现下降趋势。

宝天曼国家级自然保护区锐齿槲栎林短期动态变化

为进一步了解宝天曼国家级自然保护区优势种群的动态变化,以宝天曼自然保护区1 hm2(100 m×100 m)的锐齿槲栎(Quercus aliena var.acuteserrata)林样地为长期定点监测对象,对2009和2014年2次调查数据进行分析,比较主要物种的补员和死亡状况,研究群落的更新特点。结果表明,(1)本样地内主要物种的年均补员率为2.64%,年均死亡率为4.56%,样地中补员个体数最多的是四照花(Dendrobenthamia japonica var.chinensis),占24.76%。(2)锐齿槲栎数量最多,平均胸径(Diameter at breast height,DBH)增加量最大,由17.83 cm增加到21.53 cm。(3)10~15 cm径级个体死亡率最高,达40.97%;补员个体都分布在小径级(DBH≤5 cm)。(4)样地的胸高断面积由40.87增至41.51 m2·hm-2。锐齿槲栎的增量最大,为0.85 m2·hm-2。白桦(Betula platyphylla)减少得最多,达0.21 m2·hm-2。5年间,样地内树木总体在减少,大多数物种的平均胸径都在增加,随着径级增加,个体死亡率呈不完整的倒“U”型分布,群落个体径级分布整体呈倒“J”型。

伏牛山南坡3种针叶树径向生长对气候变化的响应

伏牛山地处暖温带北亚热带过渡区,多种植物交汇分布且对气候变化较为敏感,但对于不同针叶树生长对气候变化响应的异同还不完全清楚。本研究以伏牛山南坡油松、华山松和马尾松为对象,分别建立3种针叶树的胸高断面积增量(BAI)指数年表,分析其生长趋势和对气候变化的响应规律。结果表明:油松、华山松和马尾松的径向生长有相似的变化趋势;不同BAI指数年表间较大的Gleichlufigkeit指数也表明,3种针叶树的生长变化有较强的相似性。Pearson相关分析表明,3种针叶树的径向生长对气候的响应存在一定的相似性,均与上一年12月和当年6月降水量呈显著正相关,与当年6月气温和9月降水量呈显著负相关。3种针叶树的生长对气候变化的响应还存在一定的差异性,其中,马尾松的生长与当年3月气温呈显著负相关,与当年3月降水量呈显著正相关,而华山松和马尾松的生长与当年8月平均最高温呈显著负相关。滑动相关分析表明,3种针叶树的生长与气候因子响应关系的稳定性也具有一定的相似性,3种针叶树的生长与上一年12月降水量的正相关关系均逐渐增强,而与当年9月降水量的负相关关系均逐渐增强。马尾松对气候因子的敏感性和稳定性相对较强,全球变暖背景下伏牛山南坡可能更适合其生长。