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为揭示近20年来川中丘陵典型防护林发育与演变状况,于2012年9月对绵阳官司河流域防护林采用固定样地法开展研究工作,研究中完成了对该流域固定样地的调查,包括物种组成、多度、频度、盖度、群落结构以及环境因子等数据。以两期数据对比法(时间序列法),探讨了二十年来川中丘陵区典型防护林的植被动态规律以及其生态功能变化趋势,主要得出以下结论:(1)论文在Arc GIS9.3平台上编制出官司河流域近年来10年来植被覆盖变化趋势分布图,分别统计植被覆盖变化类型的面积和比例,其结果表明,整个流域的植被覆盖变化比较稳定,覆盖变化稳定的植被类型面积占流域面积44.86%。覆盖面积增加、显著增加的类型各占28.97%、7.79%,植被覆盖减少的类型所占面积为18.38%。总体上,整个流域植被覆盖是增加的。(2)通过历史资料与调查资料对比,分析1992年与2012年各样地群落乔、灌、草各层的物种组成、物种丰富度及其群落演变规律,结果表明:20年来,各林分类型的物种组成发生不同程度的变化,如马尾松林、柏木林乔木物种数由单一种增加到2~7种,增加的物种主要为:栓皮栎、多脉青冈、红豆树、油桐、女贞、构树等,其空间异质性明显增加。部分样地林分类型发生了演变,桤柏混交林演变为柏木林(5);黄荆柏木低矮灌丛演变为柏木林(1);栎黄荆次生灌丛演变为栎类林(3)。其演变趋势基本符合灌丛向针叶(阔叶)林、针叶林向针阔混交林、针阔混交林向阔叶林演替的顺行演替序列,为实现防护林重建和抚育方向提供科学指导依据。(3)对各固定样地优势种群的高度级和径级结构进行了分析。近20年来,群落稳定率除松柏混交林(10)呈下降趋势外,下降值为34.8%,其他样地群落稳定率均为上升趋势,柏木林(2)群落稳定率上升了49%,柏木林(2)上升了28.1%,柏木林(5)上升了3.5%,松柏混交林(6)稳定率上升了3.9%,马尾松林(7)上升了1.2%,马尾松林(9)上升了27.7%,马尾松林(12)上升了33.1%。固定样地种群结构稳定性发展趋势既有增长型也有衰退型,增长型群落包括样地1、2、9、10,其优势种群正朝着加强现有群落组成格局的方向发展,衰退型群落包括样地5、6、7、12,表现为优势种群结构朝着破坏现有群落格局的方向发展,其原因主要是优势种群自身年代更新不良导致级间稳续能力差。因此,在群落结构失稳率特征值、大小级结构特征值的指导下,进行的林分垂直空间分布调整,更具有针对性和科学性。该分析结果为防护林低效林改造中林下补种、开窗补阔、加速演替等调控措施提供重要的参考依据。(4)与20年前物种多样性相比,除由桤柏混交林演替而来的柏木林(5)外,各林分类型乔、灌、草各层物种shannon-weiner指数、pielou指数及hill指数明显上升,simpson优势度指数明显下降。松柏混交林,H值上升了0.3~1.31,上升最为明显,λ值下降了0.19~0.26;马尾松林,H值上升了0.24~0.98,λ值下降了0.13~0.6;柏木林H值上升了0.09~0.52,λ值下降了0.04~0.43;柏木林(5)H值由0.44下降到0.17,λ值由0.51上升到0.94。总体上来看,乔木层多样性综合测度由高到低排序为:松柏混交林>马尾松湿地松林>栎类林>马尾松林>柏木林。综上所述,各林分多样性指数的变化描述符合群落的动态演化特征,是反映防护林结构和功能变化的有效指标。(5)采用等效益物法,选取林下枯落物和土壤的蓄水量作为评价生态水源涵养效益的重要指标。各固定样地枯落物持水量依次为:松柏混交林1.28~1.41mm,栎类林1.99mm,柏木林0.54~1.46mm,马尾松林0.26~1.56mm,湿地松马尾松混交林0.99mm。同1992年数据相比,柏木林持水量增加0.03~0.95mm,增幅最显著,马尾松林枯落物持水量变化范围为-1.1~0.2mm,由湿地松演替而来的湿地松马尾松混交林,枯落物持水量增加0.09mm,变化不显著。桤柏混交林演替而来的柏木林蓄水量减少0.16mm。栎类林、松柏混交林无对比参数,但与其他林分相比,栎类林枯落物持水量平均值最高。各林分类型枯落物持水量排序为阔叶林>松柏混交林>马尾松林>柏木林。随着植被动态演化的进程,土壤生态功能亦发生变化,与1992年数据相比,各固定样地土壤容重均为下降趋势,土壤孔隙度为上升趋势。土壤蓄水能力随着林分类型、物种多样性、土壤物理性质的变化而变化。土壤蓄水量增加最大的林分是由灌丛演替而来的柏木林分,其土壤蓄水量为39.65mm,增加了15.90mm;其次为由湿地松林演替而来的湿地松马尾松混交林,土壤蓄水量为33.65mm,增加了2.1mm;蓄水量最大的林分为松柏混交林,最大蓄水量为40.42mm。综上所述,植被动态演替(顺行)速度较快的林分,其功能变化较为明显,各生态功能指标也相对较高。