黄土高原马栏林区主要植物种的生态位研究

应用L ev ins、Shannon-W iener生态位宽度公式和P ianka生态位重叠公式,定量研究了黄土高原马栏林区主要植物种的生态位宽度和生态位重叠特征,同时对主要种在演替系列上的生态位变化规律进行了分析.结果表明,在该地区森林群落演替系列中,乔木种生态位宽度的平均水平小于灌木种,建群种的生态位宽度小于主要伴生种;生态位宽度较大的种与其它各物种间生态位重叠的平均值较大,生态位宽度较小的种则相反,甚至没有重叠.由于物种生物生态学特性的不同和环境的异质性,具较宽生态位的物种间的生态位重叠也可能较小,生态位宽度较窄的物种间也可能有较大的生态位重叠,同属植物种对间也存在生态位重叠较大的情况.主要乔木和灌木种的生态位特征反映了森林群落演替的变化规律,该地区呈现出以自然恢复为主,同时又伴随着人为干扰的森林群落次生演替系列.

黄土高原马栏林区辽东栎更新特性研究

研究了黄土高原马栏林区主要植被类型中的辽东栎幼苗的数量特征,更新层幼苗、幼树的实生和萌生特性及其辽东栎在垂直结构上的数量分布。结果表明:(1)辽东栎幼苗在黄土高原马栏林区分布广泛且数量充足。不同的植被类型中辽东栎种群表现出不同的大小级结构,在油松—辽东栎混交林、油松林和辽东栎林中辽东栎种群的幼苗、幼树和成树均占一定的比例,而在油松—白桦混交林、白桦林、山杨林和山杨—白桦混交林中辽东栎种群则以幼苗和幼树为主。表明辽东栎种群在该地区植被的发展过程中将产生重要的作用。(2)辽东栎在这一地区是由实生和萌生的个体混合组成的。在各种植被类型中实生植株的密度都高于萌生植株,辽东栎种群的更新在该地区可能主要是通过实生植株来完成的,即辽东栎实生植株在更新过程中起重要的作用。但萌生植株作为辽东栎顺利通过瓶颈的一种手段,作为辽东栎种群繁衍和稳定的一种途径,在辽东栎种群的更新中也起着一定的作用。

黄土高原马栏林区优势种幼苗与其种群径级结构的演替研究

对黄土高原马栏林区几种典型群落类型中优势种辽东栎(Quercus liaotungensis)、油松(Pinus tabulaefor-mis)、白桦(Betula platyphylla)和山杨(Populus davidiana)的幼苗和种群径级结构进行了研究。结果表明:(1)辽东栎幼苗在马栏林区7种典型群落类型中均有分布,且数量充足,实生苗更新良好,辽东栎在不同的群落类型中表现出不同的种群径级结构。在油松+辽东栎混交林和辽东栎林中趋于稳定型;在油松林、油松+白桦混交林、白桦林、山杨林和白桦+山杨混交林中则为增长型;(2)油松幼苗在油松+白桦混交林、油松林和油松+辽东栎混交林中分布较多,但均少于辽东栎幼苗。在这些群落类型中油松种群的径级结构属于稳定型;(3)白桦和山杨幼苗数量较少,无正常更新能力,种群径级结构趋于衰退,以白桦和山杨为主的群落类型将逐渐被以油松和辽东栎为主的群落类型所取代;(4)马栏林区优势种幼苗分布的广度和丰度受到光照、水和灌草层等非生物和生物因素及其相互作用的影响。表明在黄土高原马栏林区以天然恢复为主的辽东栎种群,将在该地植被的自然恢复过程中产生重要作用;油松种群不仅过去而且将来也同样会在该地区的植被恢复中发挥重要作用。

黄土高原马栏林区主要乔木种更新研究

对黄土高原马栏林区以辽东栎(Quercus liaotungensis)和油松(Pinus tabulaeformis)为优势种的森林群落中5种主要乔木的幼苗和幼树种群进行统计学研究。结果表明:辽东栎、茶条槭(Acer ginnala)和葛萝槭(Acer grosseri)的幼苗和幼树在林冠层下占优势,具有较高的密度和出现频率。油松和漆树(Taxicodendron vernicifluum)幼苗虽较多,但幼树数量却较少。辽东栎逆J字型大小级结构表明其幼苗和幼树库的持续存在和较好的更新;辽东栎幼苗倾向于在林窗下出现,说明林窗可能有利于该种的更新;表明辽东栎种群林冠下幼苗库的更新和林窗更新对于维持该种群的稳定都具有较重要的作用。茶条槭和葛萝槭幼苗和幼树耐荫的生态学特性,使其倾向于占据林冠下层,说明茶条槭和葛萝槭林冠下充足的幼苗和幼树库是其更新的主要策略之一。从更新策略的角度来讲,更新生态位的差异可能是物种共存的原因,当然也包括其他的影响因素比如幼苗和幼树不同的生态学特性等。

黄土高原马栏林区顶极群落的种间关联分析

在黄土高原子午岭马栏林区辽东栎群落中,设置30个10 m×10 m的样方,对所有调查的69种木本植物进行种间关联性分析。结果表明:处于演替顶极阶段的辽东栎群落总体关联性呈显著正关联,符合演替进程的特征。通过点相关系数、X^2检验、r检验分析,显示种对间的关联性比较弱,即大部分是非显著的,种对间关系松散。正负关联性和关联强度的分析表明,种对间还存在有一定的竞争关系,但是处于环境的容许范围内,即群落基本是稳定的。

黄土高原马栏林区森林群落生态梯度分析

应用TW INSPAN,CCA和partialDCA方法,对黄土高原马栏林区45个森林群落样地进行多元分析,揭示该区不同森林群落类型之间在环境梯度上的生态关系。结果表明:①45个森林群落可划分为8组群落类型;②CCA排序表明,枯枝落叶层厚度、坡向、海拔和有机质含量是影响该区森林群落类型分布的重要实测环境因素;而partialDCA排序表明,干扰是影响该区森林群落类型分布最重要的潜在环境因素;③各森林群落类型在排序图中有规律的分布是群落中物种适应环境的结果,且人工油松林有向天然油松林恢复的趋势;④CCA与partial DCA相结合是研究植物群落生态梯度的一种非常有效的方法。

林隙对黄土高原马栏林区优势种更新的影响

林隙对森林的结构和动态具有重要的影响。黄土高原马栏林区主要群落类型中,对优势种辽东栎(Quer-cus liaotungensis)、油松(Pinus tabulaeformis)不同大小林隙内的幼苗和幼树进行统计计算,并与林冠下进行对比分析。结果表明:两个优势种存在不同的更新策略,即辽东栎主要通过高萌发量来维持其种群的更新,而油松则是通过降低幼苗到幼树过程中的死亡率来维持其种群的更新;林隙面积在20～40 m2时油松的自然更新情况最好,而辽东栎在不同大小林隙中的自然更新情况较为复杂;适当的林隙干扰总体上促进了该地区优势种的自然更新,林隙对其更新的促进机制各异;在林隙干扰下,辽东栎和油松在各自占优势群落(辽东栎林和油松林)中的优势地位均没有被对方取代的趋势,所以辽东栎林和油松林会作为该地区的顶级群落和亚顶级群落而长期存在。

森林演替过程中优势树种凋落叶对土壤微生物组成的影响

为了进一步认识森林群落演替机理,研究了黄土高原马栏林区处于不同演替阶段的森林土壤微生物组成,以及优势树种凋落叶对土壤微生物组成的影响。采用凋落叶浸提液处理不同类型的土壤,利用土壤浸提液固体培养基测定微生物数量,以系统聚类和主成分分析等方法进行数据分析。结果表明:微生物总数量及土壤细菌数量按白桦(Betulaplatyphylla)林→油松(Pinus tabulaeformis)林→辽东栎(Quercus liaotungensis)林递增;在先锋森林群落向顶极群落演替过程中,微生物组成的综合性指标Shannon-Wiener指数呈下降趋势;土壤微生物3大类群中,数量较少者对Shannon-Wiener指数的大小变化起着较大作用;依据可培养微生物组成,8种土样可划分为3个类群,辽东栎及油松凋落叶对土壤微生物组成的影响不同,辽东栎凋落叶对土壤微生物学性质的作用更强;马栏林区森林土壤微生物组成与植被类型及演替阶段关系密切;演替高级阶段森林优势树种凋落叶可能通过其对土壤微生物组成的改造优势,逐渐改变土壤的微生物学性质,进而促进植被演替。

子午岭林区天然油松林的种群结构与动态

油松(Pinusta bulaeformis)是黄土高原重要的乡土树种,在修复与保护当地环境中有着举足轻重的作用。应用样方法调查黄土高原子午岭马栏林区天然油松林的种群结构,采用编制静态生命表及绘制存活曲线的方法,分析天然油松的动态变化。结果表明:油松种群结构呈反"J"型分布,种群年龄结构属于增长型;高度结构呈规则的倒金字塔形,集中分布在Ⅱ～Ⅲ,Ⅴ～Ⅶ5个高度级上,占总数的76.4%,个体数随着冠幅的增加而减少,其中冠幅小于6m2的个体占总数的85.5%。树高与胸径的相关性比冠幅更密切,冠幅与胸径的相关性比树高更密切。据生存分析结果表明,种群幼苗幼树的生存状态较为稳定,死亡率较低,种群的存活曲线介于DeeveyⅡ和Ⅲ型之间。根据天然油松种群的结构和动态规律,对马栏林区天然油松林实施合理的人工抚育和保护措施,可使其产生更大的经济和生态效益。

黄土高原子午岭辽东栎(Quercus liaotungensis)幼苗动态生命表及生存分析

在子午岭马栏林区3种生境(辽东栎林、油松林、灌草丛)中通过野外播种,建立辽东栎(Quercus liaotungensis)幼苗同生群,根据3年观测数据,编制动态生命表,绘制存活曲线、死亡曲线、生存率函数曲线、死亡率函数曲线及危险率函数曲线,分析辽东栎幼苗同生群在不同生境的动态变化。结果显示:辽东栎幼苗存活曲线接近Deevey-Ⅱ型,但在幼苗生长的不同阶段有明显波动。在辽东栎林和油松林中,辽东栎幼苗生存率无显著差异,但均显著高于灌草丛中幼苗生存率。郁闭森林生境中,辽东栎当年生幼苗存活率较高,幼苗死亡高峰期出现在出苗后的第3年春季;灌草丛生境中,幼苗出苗后2个月内死亡率很高,第3年春季再次出现高死亡率。第3年的春旱是辽东栎幼苗生存的瓶颈期。

黄土高原森林林隙特征及植物多样性

通过对马栏林区林隙的调查研究,发现其林隙大小以20-40 m2和40-60 m2居多,其中40-60 m2所占数量比例和面积比例均最大。林隙的年龄结构是中前期和中后期数量较多,分别占到林隙总数的42.31%和38.46%。林隙形成方式以砍伐树桩占的比重最大,说明该地区现有的林隙大多是人为干扰形成的。林隙形成木中辽东栎（Quercus liaotungensis）和油松（Pinus tabulaeformis）的株数相对较多,且主要是由中小径级的树木构成。不同大小林隙的植物多样性变化表现为：乔木层面积为40-60 m2时其多样性较高,灌木层和草本层面积均为20-40m2时其生物多样性较高。在不同发育阶段中,草本层的多样性指数在林隙发育的中前期最高,而乔木层和灌木层均在林隙发育到中后期时最高。