辽宁东部赤松麻栎林演替序列群落结构与生物多样性研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a20090907
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赤松麻栎林的演替研究是森林群落演替研究中的薄弱部分,辽宁东部是赤松麻栎林的典型分布区,进行辽宁东部赤松麻栎林群落演替的研究有利于填补相应的研究空白,提高区域演替序列研究的完整性。本文采用“空间代替时间”的研究方法,对辽宁东部赤松麻栎林演替序列不同演替阶段群落结构及其植物多样性进行了研究。  本文对赤松麻栎林演替序列中的6个群落类型进行典型群落调查,获取群落植物组成和群落特征数据,进行演替序列不同演替阶段的群落物种组成分析、群落空间结构分析和群落优势种分析,进行演替序列不同演替阶段的群落生物多样性分析和群落相似性分析。研究结果如下:  (1)植物的科属种数分析表明,由结缕草草丛到黄背草草丛再到花木蓝山花椒灌丛,植物的科属数是逐渐增加的,到森林阶段植物的科属数略有减少。群落植物的物种数由结缕草草丛演替到黄背草草丛有所减少,到花木蓝山花椒灌丛明显增加,到森林阶段又有所减少。群落植物的科属种结构分析表明,随着演替的进行,物种类群越来越分散。赤松麻栎林演替序列中的群落科属种结构以科内只有1个属、科内只有1个种、属内只有1个种的情况为主,科内属、科内种、属内种的结构呈现出一致的规律,为包含1个属的科数>包含2~5个属的科数>包含6个及6个以上的属的科数,包含1个种的科数>包含2~5个种的科数>包含6个及6个以上的种的科数,包含1个种的属数>包含2~5个种的属数>包含6个及6个以上的种的属数。从群落内包含属和种最多的科来看,在草丛阶段和灌丛阶段,菊科和禾本科是群落中属种最为丰富的两个科,到了森林阶段,蔷薇科取代了禾本科的位置,菊科和蔷薇科是群落中属种最为丰富的两个科。  (2)优势种分析表明,赤松麻栎林演替序列中的每个群落的灌木优势种不止一个,以共同优势种的形式存在,灌木中没有占据绝对优势的物种。演替序列中群落内草本植物的优势种多为单优势种群,以单一优势种的形式存在,第一重要值的物种在草本植物中占据绝对优势,处于最优势地位。乔木中的优势种既有可能像灌木那样以共同优势种的形式建立群落,如赤松麻栎林,也有可能向草本植物那样以单一优势种的形式建立群落,如赤松林、麻栎林。从演替过程中的重要值变化来看,乔木、灌木和草本植物在不同演替阶段的重要值大小结构变化呈现出相似的变化规律。在演替初期的结缕草草丛阶段,第一重要值和第二重要值的差距较大。演替进行到黄背草草丛阶段时,第一重要值和第二重要值的差距明显减少,物种重要值大小的均匀度增加,第一重要值和第二重要值的物种变为共同优势种。演替进行到山花椒花木蓝灌丛阶段时,乔木和草本植物第一重要值和第二重要值的差距明显增加,灌木第一重要值和第二重要值的差距仍然较小,花木蓝和山花椒变为共建种。演替进行到森林阶段,乔木的重要值结构变化和灌木的重要值变化比较一致,均为第一重要值和第二重要值的差距在减小,有的以共同优势种的形式建立群落,如赤松麻栎林,有的以单一优势种的形式建立群落,如赤松林、麻栎林;草本植物第一重要值和第二重要值的差距达到演替过程中的最大值,矮丛薹草以绝对优势占据草本层。  (3)垂直结构分析表明,在演替初期的结缕草草丛阶段,群落有2个群落层次。在黄背草草丛阶段,群落只有1个群落层次。在花木蓝山花椒灌丛阶段,群落有3个群落层次。在森林阶段,群落有2~3个群落分层。综合来看,演替序列中的群落垂直结构变化表现为群落空间越来越大,群落分层根据植物适应环境的情况增加或减少,由此产生的影响是空间资源越来越多,群落对光照和空间资源的利用越来越充分,群落生产力越来越高,群落稳定性越来越强。演替是一个植物不断进化,群落不断适应环境,群落生产力和稳定性不断提高的过程。  (4)生物多样性分析表明,群落各分层的物种多样性和物种丰富度呈现相同的大小顺序,均为草本层>灌木层>乔木层。从不同演替阶段的生物多样性指数来看,乔木层的生物多样性在由灌丛阶段演替到森林阶段的过程中呈递增趋势,在森林阶段达到最大值。灌木层的生物多样性随着演替的进行先升高后降低再升高,生物多样性在黄背草草丛阶段最高,在山花椒花木蓝灌丛阶段最低,这说明生物多样性的大小与是否为群落的优势层没有关系,只与物种数及物种个体数均匀程度有关。草本层的Shannon-Wiener多样性和均匀度在演替过程中先升高后降低,在演替中期的黄背草草丛阶段和花木蓝山花椒灌丛阶段较大,在演替初期的结缕草草丛阶段和演替后期的森林阶段较小。草本层的丰富度在演替过程中先降低后升高,在黄背草草丛阶段最小,这是因为此时草本层的物种数最少而物种的个体数较多。综合来看,赤松麻栎林的演替是一个乔木层生物多样性升高、灌木层生物多样性先升高后降低在升高、草本层物种多样性和均匀度先升高后降低、物种丰富度先降低后升高的过程。  (5)相似性分析表明,森林阶段的群落之间的相似性高于森林群落与其他群落之间的相似性。随着演替的进行,相邻群落之间的物种相似性呈现先增加后减少的变化,说明演替初期和演替后期物种的变化幅度较大,演替中期物种的变化幅度较小。乔木的物种变化随着演替的进行变化程度越来越小。灌木的物种变化在演替初期和演替后期变化程度较大,在演替中期变化程度较小。草本植物的物种变化在演替初期变化程度较大,在演替中期和演替后期变化程度较小。草本植物的物种相似性变化曲线与群落物种相似性的变化曲线几乎完全一致。物种变迁过程分析表明,只有山花椒、阴山胡枝子、矮丛薹草、黄背草、龙牙草5个物种同时存在于赤松麻栎林演替序列中的四个演替阶段,说明这5个物种是赤松麻栎林演替序列中生态幅最广的物种。另外,赤松、麻栎、花木蓝、山花椒、结缕草、黄背草、矮丛薹草这7个演替序列上的群落优势种在演替过程中呈现不同的数量变化。
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