火干扰后大兴安岭兴安落叶松林群落动态研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 28次 | 上传用户:jujumao222
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火干扰是森林生态系统发生演替中的一个重要的组成部分,是决定森林物种组成、群落结构和生物多样性的主要影响因素。本研究以大兴安岭地区兴安落叶松林为研究对象,把火干扰和群落动态变化作为不可分割的整体,采用空间代替时间序列方法,就大兴安岭地区兴安落叶松群落对火干扰的响应进行了深入研究。(1)以植物的重要值为指标,对不同强度火干扰后兴安落叶松林进行火干扰后演替分析,结果显示:重度火干扰后,群落中乔木重要值在恢复早期主要集中在阔叶树种上,后期逐渐由针叶树占据;草本植物物种数在恢复早期较多,中后期开始降低,几种主要物种的重要值在后期逐渐占据主要位置;灌木植物的物种数和重要值变化趋势与草本植物相类似;重度火干扰后,兴安落叶松林群落演替趋势为:杂草丛或灌草丛→白桦山杨混交林→阔叶兴安落叶松林→兴安落叶松林。中度火干扰后,恢复早期阶段,乔木层的阔叶树种所占比例较大,随恢复时间梯度,针叶树占总重要值比例逐渐加大;兴安落叶松林的群落演替趋势为:杨桦林或以阔叶树为主的针阔混交林→兴安落叶松林。轻度火干扰后对兴安落叶松林群落的影响较小,不能改变原有的树种组成,林分群落结构变化只是在灌木层和草本层中有一些物种的更替,主要表现在一些旱生物种与中湿生物种的替代过程。不同火干扰后,如无外界强度过大干扰情形下,均可最终演替成适应本区域立地条件的兴安落叶松林,在阳坡、半阳坡形成杜鹃-兴安落叶松林,在平坦和缓坡的潮润地段形成草类-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林,在溪旁、河谷地带,形成丛桦-兴安落叶松林。(2)不同火干扰强度对兴安落叶松林物种多样性的研究结果显示,随着火干扰强度的增加,兴安落叶松林物种多样性指数和均匀度呈现线性下降趋势,优势度呈现乘幂性上升趋势。重度火干扰后,乔木层物种丰富度和多样性指数随火后恢复时间梯度呈上升趋势,而草本、灌木层随火后恢复时间梯度呈单峰型分布,群落的α多样性的稳定大约需要60-70a的时间;中度火干扰后,兴安落叶松林的乔木层的物种丰富度指数呈现总体增高的趋势;乔木层、灌木层多样性指数和均匀度指数均表现出先升高后降低的趋势,草本层的多样性指数和均匀度指数均随着火后恢复时间梯度表现出逐渐降低的趋势;草本层多样性达到最大的时间大约为10-15a,灌木层为20-30a,而乔木层要在30a以上,此后各层多样性指数逐渐下降直到稳定状态;轻度火干扰后对兴安落叶松群落的各个演替阶段中的各多样性指数影响不大,乔木层Gleason指数、Pielou均匀度指数没有明显变化,Margalef指数、Shannon-Wiener指数则表现出先增高后略有降低的趋势。(3)不同强度火干扰对兴安落叶松林β多样性测定结果为,重度火干扰对草类林的群落多样性影响最大;和杜鹃林相比,中度火干扰对丛桦林的β多样性影响较大;轻度火干扰对丛桦林的β多样性影响最大。表现火干扰后,湿生生境得到较大改善,有利于群落多样性的增加,而早生生境对维持群落多样性更具有优势。(4)不同强度火干扰后,群落地上生物量均随火后恢复时间梯度呈递增趋势,但4种兴安落叶松林在不同演替阶段的生物量积累存在差异,呈现草类林>杜鹃林>杜香林>丛桦林规律。重度火干扰后初期的草丛或灌草丛阶段,群落总生物量主要由草本层生物量和灌木层生物量构成;林分生物量在火烧后20a左右开始集中于乔木层,并将此优势延续到顶极阶段。中度火干扰后,乔木层、演替层、灌木层和林分总生物量均随着恢复时间的进行而不断增加,草本层则表现出递减型分布规律;林分生物量在火烧后10a左右时集中在乔木层。轻度火干扰对四种林型的各层生物量的积累影响较轻,表现为各层生物量占总生物量的比例在火干扰后各阶段无明显变化。(5)火干扰对兴安落叶松林的枯落物的积累量有不同程度的影响,随着火后恢复时间的递进,枯落物积累能力逐渐恢复,其中重度火干扰后的恢复最慢,轻度火干扰后的恢复最快,同时轻度火烧后裸露的地面可为种子与土壤接触提供机会,促进了兴安落叶松的更新过程;火干扰后的不同演替阶段,枯叶凋落量占总枯落物的比例较大,针叶与阔叶枯落量比例可反映演替阶段特征。
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