天然次生油松林更新動(dòng)態(tài)研究

天然次生油松林更新動(dòng)態(tài)研究

物種的年齡結(jié)構(gòu)和更新動(dòng)態(tài)可以反映物種中不同年齡組中成員的數(shù)量分布，也可以用來(lái)分析物種的結(jié)構(gòu)和破壞，預(yù)測(cè)未來(lái)物種的動(dòng)態(tài)，并促進(jìn)人類(lèi)合理利用自然資源。河北木蘭圍場(chǎng)自然保護(hù)區(qū)距北京僅350km,是維持該區(qū)生態(tài)平衡、資源保護(hù)、植被恢復(fù)和科研于一體的多功能自然保護(hù)區(qū),對(duì)京津冀生態(tài)安全起著重要屏障作用。而該保護(hù)區(qū)的主要森林類(lèi)型為天然次生油松林1研究區(qū)土層研究區(qū)設(shè)在河北木蘭圍場(chǎng)自然保護(hù)區(qū)內(nèi),地理坐標(biāo)為北緯41°47′~42°06′、東經(jīng)116°51′~117°45′)。該保護(hù)區(qū)地處半濕潤(rùn)半干旱地區(qū),平均海拔1374m,屬寒溫帶大陸性氣候,年平均氣溫3~4℃,年平均降水量380~560mm,無(wú)霜期約100d。研究區(qū)土壤以棕黃色森林沙壤土為主,土層較深厚;森林植被主要為長(zhǎng)期封育后形成的天然次生油松林,林木多為40~60a生,林分樹(shù)高為11.2~18.5m,胸徑為9.5~16.7cm,冠幅為1.77~2.85m。2學(xué)習(xí)方法2.1標(biāo)準(zhǔn)配置在2014年5月10日至6月1日間,依據(jù)群落特征學(xué)調(diào)查方法2.2調(diào)查和測(cè)定指標(biāo)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的喬木進(jìn)行全林定位和每木檢尺。標(biāo)記樹(shù)號(hào)并實(shí)測(cè)每棵樹(shù)的胸徑(DBH)(部分進(jìn)行整化徑級(jí))、樹(shù)高(H)、枝下高和四向冠幅。以標(biāo)準(zhǔn)地的西邊界為X軸、北邊界為Y軸,確定個(gè)體坐標(biāo),以表格形式記錄并繪制成圖,標(biāo)明坐標(biāo)與冠幅。各標(biāo)準(zhǔn)地均沿對(duì)角線(xiàn)設(shè)置5個(gè)5m×5m的小樣方以調(diào)查灌木種類(lèi)和蓋度,并按特定齡級(jí)統(tǒng)計(jì)和測(cè)定每一個(gè)樣方內(nèi)油松的株數(shù)和樹(shù)高。此外,對(duì)研究區(qū)內(nèi)的土壤物理性質(zhì)、林分郁閉度、林下空氣溫度和濕度等環(huán)境因子等也進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)調(diào)查和記錄。2.3油松組的個(gè)體年齡確定基于以上每木檢尺,通過(guò)取平均值的方法確定油松成年林內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)株。對(duì)每塊標(biāo)準(zhǔn)地中胸徑不小于6.0cm的立木2.4調(diào)查區(qū)油松成年林木年齡-胸徑生長(zhǎng)回歸分析結(jié)果繪制不同標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)油松成年林木胸徑與年齡的散點(diǎn)圖,得到年齡(A)與胸徑(D)的回歸方程,從而計(jì)算出研究區(qū)油松種群內(nèi)所有成熟林木的年齡(坡底、坡中和坡頂處油松成年林木年齡-胸徑回歸方程,分別為A=0.0212D2.5生活表的編制和生命曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)依據(jù)靜態(tài)生命表編制方法依據(jù)存活曲線(xiàn)繪制方法3結(jié)果與分析3.1調(diào)查結(jié)果:有什么調(diào)查結(jié)果?表1為不同立地條件對(duì)天然次生油松林更新能力影響的調(diào)查結(jié)果。由表1可以明顯看出,郁閉度對(duì)油松幼苗更新影響很大,坡中標(biāo)準(zhǔn)地郁閉度最大(0.87),油松幼苗密度也最大(4.192株/m3.2油松個(gè)體在各齡級(jí)的分布規(guī)律圖1分別為坡底、坡中和坡頂處不同齡級(jí)油松分布狀況。由圖1可以看出,“坡底”年齡結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出金字塔型,即0~4a生個(gè)體數(shù)較多(219株),而之后各個(gè)齡級(jí)油松數(shù)量則相對(duì)較少,形成一種特殊的年齡錐體,與經(jīng)典正金字塔型不同的是標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)油松個(gè)體在各齡級(jí)的分布沒(méi)有明確的規(guī)律和趨勢(shì),表現(xiàn)在4~12a生和28~36a生的個(gè)體數(shù)量較多,且這兩個(gè)齡級(jí)所包含個(gè)體數(shù)均達(dá)到了3塊標(biāo)準(zhǔn)地同齡級(jí)中的最大值?！捌轮小?~4a生油松幼苗數(shù)(525株)是3塊標(biāo)準(zhǔn)地中最多的,但在4~12a生和28~36a生這兩個(gè)齡級(jí)出現(xiàn)了明顯斷層現(xiàn)象,而其他各齡級(jí)個(gè)體數(shù)分布較均勻,形成了比較穩(wěn)定的增長(zhǎng)型年齡錐體?！捌马敗?~4a生齡級(jí)油松幼苗數(shù)(142株)在3塊標(biāo)準(zhǔn)地同齡級(jí)中最少,但后續(xù)齡級(jí)均勻分布,亦并非是典型的正金字塔。總體而言,3塊標(biāo)準(zhǔn)地油松種群年齡結(jié)構(gòu)大體均呈增長(zhǎng)型分布,小于4a生齡級(jí)的幼苗較多,林分處于幼年期。3.3死亡率和存活率表2為不同立地條件油松靜態(tài)生命表。由表2可以看出,不同立地下油松存活率及死亡率的變化規(guī)律均呈波狀分布;0~10a生齡級(jí)的個(gè)體數(shù)在各個(gè)立地油松林的年齡結(jié)構(gòu)中所占比例最大,可見(jiàn)更新層幼苗數(shù)較多,但該齡級(jí)油松個(gè)體死亡率也均較高。在“坡底”標(biāo)準(zhǔn)地中,隨著齡級(jí)的增加,除在20~30a生齡級(jí)間的油松存活率小幅上升外,后續(xù)齡級(jí)的存活率逐漸減小;在死亡率方面,在10~20a生齡級(jí)間的死亡率為負(fù)值,說(shuō)明10~20a生間嚴(yán)重缺少油松幼苗或幼樹(shù)的及時(shí)補(bǔ)充,從而出現(xiàn)20~30a生間的個(gè)體數(shù)比10~20a生間的個(gè)體數(shù)多的現(xiàn)象,而后續(xù)齡級(jí)的死亡率逐漸增大,但在50~60a生間的死亡率較低;生命期望最大值多集中于10~20a生間,可見(jiàn)存活到該齡級(jí)的可能性較大,處于生理旺盛期,而該齡級(jí)之后的生理壽命逐漸降低,種群生理衰退。在“坡中”標(biāo)準(zhǔn)地中,0~10a生的油松個(gè)體數(shù)在3塊標(biāo)準(zhǔn)地中最多,即更新幼苗較多;隨齡級(jí)變大,存活率逐漸減小,最后在60~70a生齡級(jí)降到0.0019;0~10a生死亡率最高,10~20a生呈零死亡狀態(tài),20~30a生、40~50a生齡級(jí)間出現(xiàn)負(fù)死亡率,可見(jiàn)極度缺乏幼苗幼樹(shù)的及時(shí)供應(yīng)與補(bǔ)充;生命期望無(wú)較大差異,沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)齡級(jí)。在“坡頂”標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi),同樣0~10a生齡級(jí)油松占大部分,整體而言,存活率隨齡級(jí)變大逐漸減小;死亡率亦大體逐漸減小,10~30a生齡級(jí)間死亡率出現(xiàn)負(fù)值,說(shuō)明缺少前一個(gè)齡級(jí)的個(gè)體;生命期望在10~20a生齡級(jí)達(dá)到最大,可見(jiàn),存活到該齡級(jí)的可能性較大,生存質(zhì)量最高,為油松生理活動(dòng)的旺盛期。3.4坡底油松生長(zhǎng)情況圖2為不同立地條件下油松種群存活曲線(xiàn)。由圖2可以看出,3塊標(biāo)準(zhǔn)地油松種群存活曲線(xiàn)整體均呈下降趨勢(shì);10~20a生齡級(jí)存活率均急劇下降;在20~60a生齡級(jí)間,坡底30~60a生齡級(jí)存活曲線(xiàn)逐漸下降,坡中和坡頂處存活曲線(xiàn)均大體趨于穩(wěn)定,但60a生齡級(jí)后3塊標(biāo)準(zhǔn)地存活曲線(xiàn)均大幅下降,其中坡底油松種群在70a生齡級(jí)存活率最小。整體而言,存活率在不同立地條件下由大到小依次為坡頂、坡底、坡中。4不同坡底油松種群的存活曲線(xiàn)影響木蘭圍場(chǎng)天然次生油松林更新的主要因子是郁閉度和灌草蓋度;較高郁閉度、較高濕度有利于油松更新;幼苗更新密度最大值達(dá)4.192株/m不同立地條件下油松種群年齡結(jié)構(gòu)均為增長(zhǎng)型年齡錐體;0~10a生齡級(jí)個(gè)體數(shù)最多,其中坡中處最多達(dá)525株;生命期望最大值較集中于10~20a生齡級(jí),該齡級(jí)屬于生理旺盛期,應(yīng)予以保護(hù)。不同立地條件下油松種群的存活曲線(xiàn)大體均呈逐漸下降趨勢(shì),在20~60a生齡級(jí)間,除坡底30~60a生齡級(jí)存活曲線(xiàn)逐漸下降外,坡中和坡頂處存活曲線(xiàn)大體均趨于穩(wěn)定,但60a生齡級(jí)后3塊標(biāo)準(zhǔn)地存活曲線(xiàn)均大幅下降,其中坡底油松種群在70a生齡級(jí)存活率最小,為0;整體而言,存活率由大到小依次為坡頂、坡底、坡中。天然次生林是原始林受到自然或人為反復(fù)破壞后在次生裸地上形成的森林群落灌草蓋度對(duì)油松幼苗更新能力的影響主要是由于種間競(jìng)爭(zhēng)。若灌草蓋度較大,則灌木和草本勢(shì)必會(huì)通過(guò)生長(zhǎng)資源競(jìng)爭(zhēng)、種間作用對(duì)油松幼苗萌發(fā)和生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響,進(jìn)而抑制其更新。相關(guān)研究表明,林下溫、濕度的微小差別可造成空氣中水勢(shì)明顯波動(dòng),進(jìn)而導(dǎo)致林下植被生理適應(yīng)變化研究喬木種群年齡結(jié)構(gòu)不僅可以了解現(xiàn)在的種群狀態(tài),也可以分析過(guò)去種群的結(jié)構(gòu)與受干擾狀態(tài),預(yù)測(cè)未來(lái)種群動(dòng)態(tài),揭示種子散布、萌發(fā)及幼苗建立等特征油松為陽(yáng)性樹(shù)種,是該保護(hù)區(qū)次生群落演替的先鋒樹(shù)種之一。油松在采伐跡地上定居后,隨著個(gè)體的增長(zhǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)空間的需求也在不斷增大,林內(nèi)