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山地杨桦林是暖温带地区的主要林型之一,是原始森林破坏后出现的次生群落,它在旅游和涵养水源方面有重要作用,但很少受到关注。本文以山西庞泉沟自然保护区山地杨桦林为研究对象,沿海拔梯度设置10m×10m样方92个,同时采用样地调查法,在典型山杨白桦混交林内设置100m×100m的大样方1个,对样方内每棵乔木进行准确定位,利用数理统计方法、分类排序和格局分析研究山地杨桦林群落的生态学关系。
应用TWINSPAN分类、DCA排序、CCA排序和GLM方法分析了庞泉沟自然保护区内山地杨桦林的生态关系。结果表明:1)用TWINSPAN分类将92各样方分为9个群落类型；2)9个群落类型在DCA排序图上较好的揭示了其分布格局和环境因子的相互关系,第一轴基本反映了随海拔的变化趋势,第二轴反映了坡向、坡度和土壤类型的变化；3)CCA分析能更直观的看出各群落在环境梯度上的变化,显示了海拔和坡向对群落类型有决定性作用,同时还受土壤类型和人为干扰的影响。4)GLM分析优势种与环境因子相互关系表明,群落和优势种在分布格局和环境梯度关系上非常相似,在不同的环境因子影响下不同优势种群落呈镶嵌分布。
通过对山地杨桦林群落优势种种群格局和动态的研究,结果表明群落变化过程中,在一定尺度范围内,山杨、白桦、青杆在小尺度上均为集群分布,在大尺度上趋于随机分布。山杨和青杆呈明显正相关关系,占据相似的生境,青杆在竞争中占有优势,在演替过程中将取代山杨。白桦和红桦在群落变化过程中较为稳定,在演替中可能将长期存在,与青杆形成针-阔叶混交林。
利用空间自相关分析和半方差分析,结合小波分析方法揭示了山地杨桦林群落优势种林木的异质性结构特征。山杨、白桦和青杆在当前演替阶段中扮演了重要角色,径级特征指示了物种在群落中重要程度和更替方向。从空间自相关分析中,山杨和青杆林木径级间呈现明显的自相关性,作用尺度分别为7m和61m,白桦受到多种环境因素和生态过程的影响而使林木径级相关性变异曲线变化强烈。以林木断面积作为参考指标做异质性分析显示,山杨和白桦具有较强的空间异质性,作用尺度分别为23m和67m,但山杨的空间异质性主要源于空间自相关因素而白桦则主要是空间结构性因素引起。在空间各向异性上,3个优势种都显示出明显的各向异性,但在不同尺度下各向异性程度和方向有显著不同。
利用空间点格局,结合统计学方法来分析庞泉沟山地杨桦林群落中山杨的死亡特征。样地中共1916棵山杨,其中598棵为死树。死树主要集中在小龄级,个体约占一半,其次为中龄级个体,少数为大龄级个体。通过点格局分析显示,小龄级的个体小尺度上呈明显集群分布,受到较强的种内竞争的影响,随尺度增大,这种影响减弱,分布趋于随机。中龄级个体在各个尺度上都表现出集群,这跟它所受的种间竞争和生境局部异质性有关。大龄级个体分布具有明显随机性,这可能源于个体的自然死亡。