马尾松人工林的老龄林优势种群数量特征研究

作     者：郭妍 

作者单位：福建农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴承祯

授予年度：2008年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：马尾松 人工林 老龄林 种群数量特征 

摘      要：马尾松(Pinus massoniana Lamb.)是我国亚热带地区特有的乡土树种,分布广泛,适应性强,生长迅速,也是我国主要造林树种中分布最广的一种,是我国亚热带东南部湿润地区典型的针叶树代表种。马尾松天然更新及人工造林容易,它在恢复森林生态系统中能起到引导作用。目前对马尾松老龄林的研究较少,本研究探讨了光泽马尾松人工林老龄林的种群数量特征,从而为马尾松老龄林的可持续经营奠定了基础,具有重要的理论和现实意义。 本研究应用数量统计学方法对马尾松老龄林进行了分析讨论,包括胸径结构、树冠分形特征、空间分布格局、种群密度效应、种内竞争等特征,旨在了解马尾松老龄林的自然变化规律,从而为马尾松林的合理经营及持续利用提供依据。研究结果如下: (1)选用胸径作为个体大小的指标研究马尾松种群大小结构。研究表明:70年、10年、4年马尾松种群直径与株树的分布曲线都是形成一条以林分算术平均直径为峰点、中等大小的林木株数占多数、向其两端径阶的林木株树逐渐减少的单峰左右近似于对称的山状曲线,这条曲线近似于正态分布曲线。马尾松老龄林各径阶分布比较连续,中龄林出现径阶空缺的现象,幼龄林又表现出了径阶连续的分布,这导致马尾松老龄林、幼龄林的更新较中龄林的快。同时用不同的模型对直径分布进行检验,检验结果表明,不同的模型适合于不同的年龄,但威布尔分布对同龄林种群直径分布拟合效果最好。 (2)运用分形理论,对不同年龄的马尾松树冠进行研究,结果表明:随着马尾松年龄的减小,树冠分形维数也随之减小。对老龄林的研究采用三种不同的尺度指标:冠幅、底面积、体积,分别测度马尾松老龄林树冠的分形维数,对马尾松老龄林种群树冠空间占据程度及利用生态空间的能力进行分析,同时运用改进单纯形法求解分形维数。结果表明,马尾松老龄林三种尺度指标树冠的分形维数差距很大,分维数D分别为3.4071、0.6227、0.1052。以冠幅为测度指标的分形维数最大,因此马尾松老龄林种群树冠分形维数的测定指标最好用冠幅。 (3)根据实地调查资料,采用C、I、I、Ca和M/(?)5种聚集度指标对不同年龄的马尾松种群的空间分布格局进行了系统研究。结果表明,马尾松老龄林、15年生种群分布格局呈均匀分布图式,其它呈聚集分布。 (4)用Logistic种群增长新模型及优化后的模型对马尾松不同年龄种群的基面积进行模拟,结果两个模型表现出相一致的变化趋势。马尾松种群基面积的增长随着种群年龄的增长而增加,内禀增长率的变化趋势与其相反。当胸径处于26～30cm之间时,马尾松老龄林种群基面积的增长速度达到最大。在不同年龄,马尾松种群具有不同的基面积最大增长期。马尾松幼龄林种群增长较迅速,受到干扰后返同平衡所需要的时间较短,但是内禀增长率较大也说明马尾松种群受环境波动的影响就越大,不利于马尾松种群调节作用。而老龄林的内禀增长率最小,受到干扰后返同平衡所需要的时间较长。 (5)用种群密度与直径生长关系模型、赖内克模型及吴承祯提出的密度效应模型对马尾松的种群密度效应进行模拟,研究表明:种群密度对平均胸径、平均胸高断面积的影响显著,赖内克模型能很好地模拟马尾松老龄林种群密度效应规律。种群密度与年龄关系的模型表明,马尾松种群随着年龄的增长,种群的密度是呈现出下降的趋势,这与胸径对种群密度的影响表现出一致的变化规律。 (6)用与距离无关的竞争指数相对直径、相对树高、相对冠幅,来反映个体与群体之间的竞争;用树冠体积、生长空间指数以及多种描述形状的指数一树冠伸长度、冠长率、树冠完满度和树冠投影比等指数来反映林木个体竞争能力。与距离有关的可以用简单竞争指数表示。本文研究表明:选择与冠幅有关的竞争指数可以很好的反映马尾松老龄林种内竞争的变化趋势。比较不同竞争指数与胸高断面积生长量拟合的结果,得出,相对胸径与径阶平均胸高断面积生长量拟合的相关系数最高。 (7)马尾松的老龄林,在生态、科研、景观、人文等方面发挥了巨大的作用。但是从本文的研究来看,马尾松老龄林受人为干扰较严重,老龄林天然更新较缓慢。此外,环境因素也是影响其更新的重要因子。建议采取以下保护措施:统一规划,保护和整治相结合;大力宣传,广泛发动,提高对开展老龄林保护活动意义的认识;确实开展马尾松老龄林及其生境中植被的保护工作、恢复已破坏的植被;加强马尾松老龄林的监测与研究等。