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不同恢复模式亚热带森林功能属性的变化规律及其环境解释

不同恢复模式亚热带森林功能属性的变化规律及其环境解释

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作者：张参参江西农业大学

学位级别：硕士

经历了大规模的人为干扰后,原始林面积的不断减少和片段化,天然林保护工程和人工造林等措施实施后,实行全面封育已经近20年,中国森林逐渐以人工恢复模式形成人工林和自然恢复模式形成的次生林为主体,如何评估人工恢复与自然恢复模式的... 详细信息

经历了大规模的人为干扰后,原始林面积的不断减少和片段化,天然林保护工程和人工造林等措施实施后,实行全面封育已经近20年,中国森林逐渐以人工恢复模式形成人工林和自然恢复模式形成的次生林为主体,如何评估人工恢复与自然恢复模式的优劣是一个亟需解决的问题。本文以九连山皆伐后人工恢复42年的杉木林、皆伐后自然恢复36年的次生林和原始常绿阔叶林为研究对象,在3公顷样地群落学调查、地形和土壤因子测定和物种功能属性测定的基础上,以原始林为植被恢复的最终群落,形成以由皆伐后人工栽植杉木后自然恢复的杉木林到原始林组成人工恢复模式和由皆伐后自然恢复的次生林到原始林的自然恢复模式等2种恢复模式,分析了不同类型物种水平功能属性的变化规律和不同森林类型群落水平功能属性的变化规律;此外,还分析了环境因子如何驱动人工恢复模式和自然恢复模式群落水平功能属性的变异格局。主要研究结果如下:(1)通过对不同科水平的叶片氮磷化学计量特征分析发现:叶片氮磷含量都较高的科是泡桐科和省沽油科,而较低的科是藤黄科和瘿椒树科,而亚热带优势的科叶片氮磷含量和氮磷比往往排在中间的位置。通过对不同属水平的叶片氮磷化学计量特征分析发现:叶片氮磷含量都较高的属是泡桐属,而较低的属是藤黄属,各科属叶片磷含量的变异往往大于氮含量和氮磷比。通过针对科属水平与叶片氮磷化学计量特征的回归分析可知:科水平至少解释了30%以上的氮磷化学计量特征变异,而属水平至少解释了45%以上的氮磷化学计量特征变异,属水平解释氮磷化学计量特征变异的量总是大于科水平,并且杉木林在科水平上解释氮磷化学计量特征变异的量最大,而次生林往往在属水平解释氮磷化学计量特征变异的量最大。(2)通过分析不同濒危等级物种在叶片氮磷化学计量特征上的差异发现:濒危和极危物种的叶片氮磷含量往往比较低,并且易危、濒危和极危等级的叶片氮磷比往往低于无危和近危等级。通过分析不同特有性物种的叶片氮磷化学计量特征差异发现:特有种的叶片氮磷化学计量比往往小于非特有种。通过分析不同叶习性物种的叶片氮磷化学计量特征差异发现:常绿树种的叶片氮磷化学计量比往往小于落叶树种。通过分析不同耐荫性物种的叶片氮磷化学计量特征差异发现:阳性树种的叶片氮磷化学计量比往往大于中性和耐荫性。因此,常绿、耐荫性、中国特有的濒危物种通常具有较小的叶片氮磷含量,而落叶、阳性、非中国特有的无危物种通常具有较大的叶片氮磷含量。(3)通过分析群落水平功能属性在不同森林类型的差异,结果表明:杉木林具有最高的物种濒危等级、落叶树种比例和氮磷比,具有最低的特有种比例、叶片氮含量和磷含量;次生林具有最高的特有种比例、叶片氮含量和磷含量,具有最低的物种濒危等级和耐荫性树种比例;原始林具有最高的耐荫性树种比例,具有最低的落叶树种比例和氮磷比。(4)杉木林濒危等级与特有种比例存在显著的正相关,而其它林分无显著相关;杉木林濒危等级与氮磷比存在显著的正相关,而原始林则相反;杉木林和次生林特有种比例均与氮磷比存在显著的负相关,而原始林不相关;杉木林和次生林落叶树种比例均与叶片氮含量存在显著的正相关,而原始林不相关;杉木林耐荫性树种比例与氮磷比存在显著的正相关,而次生林则相反;三种林分叶片氮含量均与叶片磷含量显著的正相关;杉木林和原始林叶片氮含量与氮磷比存在极显著的正相关;次生林和原始林叶片磷含量均与氮磷比存在显著的负相关。(5)相对于自然恢复模式,人工恢复模式中更多的环境因子显著地影响功能属性变异,并且环境因子也解释了更多的功能属性变异;自然和人工恢复模式中,坡度和硝态氮均显著地影响功能属性的变异;在两种模式中,土壤单独解释的功能属性变异量相当,地形在自然恢复模式中单独解释了较多的变异,而土壤与地形的交互作用在人工恢复模式中发挥了重要作用。(6)在人工恢复模式中,森林类型均显著地影响各个功能属性指标,解释各个功能属性变异的范围在22%～88%之间,而在自然恢复模式中,森林类型只影响了濒危等级、特有种比例、叶片氮含量和氮磷比,解释量在20%～58%之间,而不影响落叶树种比例、耐荫性树种比例及叶片磷含量;不管是自然恢复模式还是人工恢复模式,濒危等级和叶片氮含量共同受到土壤氮含量的影响,特有种比例只受硝态氮含量的影响,落叶树种比例受土壤持水量的影响,叶片磷含量受土壤含水量的影响,叶片氮磷比受坡度的影响;而耐荫性树种比例在两种恢复模式中的影响因子有所不同。

关键词：亚热带森林人工恢复模式自然恢复模式功能属性功能群环境因子

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