针阔混交林生物量稳定性驱动因子

【目的】阐明生物多样性、胸径结构和地形因子对针阔混交林生物量稳定性的相对影响,明确不同空间尺度下生物量稳定性的主要驱动因素。【方法】在吉林蛟河两个大型固定样地的基础上,通过随机抽取20 m×20 m、40 m×40 m和60 m×60 m样方的方式,定量分析不同空间尺度的影响。利用广义可加模型构建了三类嵌套模型:稳定性~生物多样性+胸径结构(模型1)、稳定性~生物多样性+地形因子(模型2)、稳定性~生物多样性+胸径结构+地形因子(模型3),并与稳定性~生物多样性(模型0)进行比较,通过赤池信息量准则变化量(ΔAIC)、贝叶斯信息量准则变化量(ΔBIC)、调整后的决定系数变化量(Δ_(Radj)^(2))和偏差解释率变化量(ΔDE)评价不同解释因子的相对贡献大小。【结果】广义可加模型分析显示,在20 m×20 m、40 m×40 m、60 m×60 m三个尺度上,生物多样性对生物量稳定性的相对贡献率分别为15.18%、12.66%和47.64%,胸径结构的相对贡献率分别为11.30%、72.38%和23.48%,地形因子的相对贡献率分别为73.52%、14.96%和28.88%;生物多样性和胸径结构两类变量仅在60 m×60 m尺度上与生物量稳定性显著相关(P<0.05),其中物种丰富度和Faith系统发育多样性指数与生物量稳定性间显著负相关,胸径最大值和林分密度与生物量稳定性间显著正相关,胸径变异系数与生物量稳定性间显著负相关;在地形因子指标中,坡向在20 m×20 m尺度上与生物量稳定性显著相关,海拔和坡度在60 m×60 m尺度上与生物量稳定性显著相关;上述解释变量对生物量稳定性的偏差解释百分比随尺度增大而增大;蓄积量稳定性与生物量稳定性的驱动因子基本一致。【结论】在不同空间尺度上地形因子、胸径结构、生物多样性对生物量稳定性的相对影响大小不同,具有显著的尺度效应;在20 m×20 m尺度上地形因子对生物量稳定性起主要影响作用,在40 m×40 m尺度上胸径结构对生物量稳定性起主要影响作用,在60 m×60 m尺度上生物多样性对生物量稳定性起主要影响作用;研究结果可为东北针阔混交林生态系统稳定性提升提供理论依据。

温带针阔混交林生物量稳定性影响机制

森林生态系统通过响应环境波动和干扰而产生时间变化,对其稳定性机制的研究有利于生态系统服务。温带针阔混交林是全球森林生态系统的重要组成部分,该研究致力于探索超产效应、林分结构、物种异步性及优势物种稳定性对温带天然针阔混交林群落稳定性的影响,以明确主要影响机制。该研究分别设定物种丰富度、胸径变异系数、物种异步性和优势物种稳定性为解释变量,群落生物量稳定性、生物量平均值和生物量标准差为响应变量,构建3个结构方程模型,比较各变量间直接与间接效应的相对大小。主要结果为:(1)结构方程模型提供了良好的拟合效果,并占群落生物量稳定性变化的40.6%;(2)物种丰富度与生物量平均值、生物量标准差均呈显著负相关关系,路径系数分别为–0.103和–0.061;(3)胸径变异系数与群落生物量稳定性及生物量平均值均呈显著负相关关系,路径系数分别为–0.123和–0.097;(4)物种异步性与群落生物量稳定性、生物量平均值、生物量标准差均呈显著正相关关系,路径系数分别为0.055、0.085和0.055;(5)优势物种稳定性与群落生物量稳定性和生物量平均值呈显著正相关关系,路径系数分别为0.623和0.085,与生物量标准差间显著负相关,路径系数为–0.608。研究结果表明尽管林分结构和物种异步性对温带针阔混交林群落生物量稳定性均有显著影响,但优势物种稳定性是最主要的直接影响因素。