沿海马尾松、相思次生林群落生态学特征研究

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福建省地处我国东南沿海,福州鼓山风景名胜区位于福建省会所在地福州市东郊,福建农林大学北区后山位于福州市西郊。处于福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林都是在自然林过度砍伐几十年后经一定程度的封育而得到恢复的林分,具有一定的植被代表性。本研究以福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落为调查研究的对象,进行沿海马尾松、相思次生林群落的生态学特征研究,包括群落的物种组成和植物区系、群落的叶特征分析、群落的结构动态、群落的物种多样性、群落的物种多度分布、群落的稳定性评价、群落的种-面积曲线拟合与评价、群落取样技术。在福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落中设置样地,每个群落的样地调查面积均为3600 m~2,采用森林群落的调查方法,调查记录各样地的立地因子及群落植物的物种名、个体数、胸径、树高和草本层的盖度等。根据调查的资料对福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落进行深入的分析、讨论,研究结果如下:(1)福州鼓山风景名胜区的马尾松、相思次生林群落的物种数有39科、77种;福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落的物种数有29科、54种。共有24个科相同,另有20个科不同。两个群落的垂直结构都十分明显,可分为乔木层、灌木层、草本层和层间植物,乔木层基本上都是由树形高大的马尾松(Pinus massoniana)和相思(Acacia confusa)组成,福州鼓山风景名胜区的马尾松、相思次生林群落灌木层的优势种为野牡丹(Melastoma candidum)和菝葜(Smilax china);层间植物主要有流苏子(Coptosapelta diffusa)、南蛇藤(Celastrus orbiculatus)、薯蓣(Dioscoreaopposita)等;草本植物主要有:白茅(Imperata cylindrica)、淡竹叶(Lophatherum gracile)、弓果黍(Cyrtococcum patens)等。福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落灌木层的优势种有桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)、石斑木(Rhaphiolepis indica)、豺皮樟(Litsea rotundifolia Hemsl.var.oblongifolia)和(?)木(Loropetalum chinense)等;层间植物只有羊角藤(Morinda umbellata Linn.subsp.obovata)一种;草本植物主要是铁芒萁(Dicranopteris linearis)。福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落地理成分复杂,有12个种子植物属的分区类型,都是以热带成分中的泛热带成分占绝对优势,反映了其种子植物都是以热带起源为主。(2)根据Raunkiaer的分类系统,对福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落植物进行叶特征分析,结果表明两个群落中的植物以中型叶植物最多,在两个群落中所占比例分别为44.2%和50.9%,小型叶也占有较大的比例;全缘叶在两个群落中所占比例分别为54.5%和62.3%:叶型以单叶为主,在两个群落中所占比例分别为76.6%和75.5%;叶质以纸质叶植物为主,在两个群落中所占比例分别为50.5%和50.6%,革质叶植物次之。(3)采用群落径级、高度级的个体数、物种数和分享度及群落失稳率来描述和分析群落结构动态。结果表明两个群落中径级结构的个体数变化与高度级结构的个体数变化是一致的,随着高度级的增加个体数先呈上升趋势,当至最高点后又随着高度级的增加呈下降趋势,随后降至极小值。径级、高度级物种数的变化,福州鼓山风景名胜区的马尾松、相思次生林群落中物种数的最高值径级集中于第一级,高度级集中于第一级和第二级;福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落中物种数的最高值径级集中于第一级和第二级,高度级集中于第二级。群落高度级、径级分享度从总的变化趋势来看,随群落高度级的增加逐渐降低。两个群落各自的优势种群失稳率均为负值,群落失稳率均为负值,群落稳定率均较高,两个群落都处于稳定的动态发展中。(4)采用重要值、物种数和物种多样性指数(丰富度指数、Shannon-Wiener和Simpson多样性指数、Shannon-Wiener和Simpson均匀度指数)对福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落的物种多样性进行测定,结果表明福州鼓山风景名胜区的马尾松、相思次生林群落比福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落的物种更丰富。总体上灌木层的物种数大于乔木层;乔木层的物种数大于藤本层;灌木层的物种多样性指数均大于乔木层。马尾松、相思在福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落的物种组成中均占据了重要要地位。(5)采用对数分布模型来拟合福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落的种一多度分布关系。结果表明,两个群落的乔木层和灌木层的物种多度分布都符合对数级数分布模型,说明福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落均为发育成成熟的群落,具有较大的稳定性和较高的生物多样性。(6)采用郑元润改进的森林群落M.Godron稳定性测定方法对福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落进行稳定性测定,并在此基础上首次提出一种新改进的稳定性测定模型对两个群落的稳定性进行模拟,提高了模拟精度,其模拟效果较郑元润改进的森林群落M.Godron稳定性测定方法更好,这不仅丰富了群落稳定性研究理论,同时也为群落的生态保护提高参考依据。研究结果表明,福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落均处于一定的不稳定状态,需要对其进行长期有效的保护。两个群落均受人为干扰较严重,是造成其不稳定的重要原因,需要避免人为的严重干扰,为其创造能稳定发展的外界环境。(7)选择10条曲线作为种.面积曲线的拟合模型对福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落的种.面积关系进行拟合和评价,来考察这些曲线的适应性。结果表明:对两个群落总体而言,模型(30)(S=αA~b)和模型(27)(S=[b+αlog(A)]~c)拟合的结果最理想;模型(28)(S=αlog(A+1))对两个群落的拟合结果最差。群落种-面积曲线拟和与评价的研究为群落物种数的估计和确定群落临界抽样面积奠定了基础。(8)根据已拟合的10条种-面积曲线及有关参数的估计值,采用种-面积曲线外推的方法估计群落的总物种数目,再采用5种计算群落临界抽样面积或最小面积的方法,对福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落的临界抽样面积和最小面积进行研究。结果表明各种方法确定的群落临界抽样面积和最小面积是不同的。方法1与群落的抽样精度有关,效果较好、较直观可靠,其他几种方法相对较差。采用方法1,在比例因子p等于0.95时,对福州鼓山风景名胜区和福建农林大学北区后山的马尾松、相思次生林群落计算的临界抽样面积分别为:3023 m~2、3416m~2。
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