茂兰喀斯特森林不同演替阶段优势乔木种群结构与数量动态研究

摘要

茂兰国家级自然保护区，位于贵州省南部黔、桂交界处，保存着世界上同纬度地区仅有的原生性喀斯特森林。由于其独特的石灰岩地质地貌背景和复杂多样的生境类型，形成了丰富的植物种类组成、特殊的植物区系成份和复杂的群落结构，喀斯特植被对维持岩溶生态系统结构和功能的稳定性极为重要，同时对探索岩溶地质背景下诸多生态过程与驱动机制具有极高科研价值。目前，对茂兰喀斯特森林不同演替阶段乔木种群的生态学研究少见报道，尤其是茂兰喀斯特森林种群生活史研究还是空白。本研究在野外调查的基础上，结合空间序列代替时间序列的方法对茂兰喀斯特森林不同演替阶段优势乔木种群的优势度及多样性、径级结构、生活史动态、空间分布格局以及生态位开展了研宄工作。
　　研宄结果表明：
　　（1）通过对茂兰喀斯特森林三个演替阶段群落的优势度和多样性分析可知，演替早期阶段重要值总值最大为轮叶木姜子，其次是巴东荚蒾、皱叶海桐、狭叶润楠、樟叶槭、香叶树、革叶铁榄、香港四照花，到达演替中期阶段，轮叶木姜子的重要值总值下降了44.2％，而巴东荚蒾、皱叶海桐、狭叶润楠、樟叶槭、香叶树、革叶铁榄、香港四照花的重要值总值分别下降了30.6%、13.9%、19.4%、16.8%、23%、0.9%、14.3%。到达演替晚期阶段，轮叶木姜子依然占据重要值总值首位，青冈栎、革叶铁榄、四照花的重要值总值都很大，分别为29.912、25.266、20.330，而角叶槭、华夏子楝树和南酸枣等阳性树种的重要值极小并开始衰退。茂兰喀斯特森林植物群落物种多样性指数最大值为：Shannon-Wiener指数（0.974）、Simpson指数（1.446）、生态优势度（0.041）以及 Margalef和 Menhinick丰富度指数分别为6.675和3.686。演替早期的物种多样性水平稍低，植物群落结构稳定性较弱，大多数物种处于幼苗幼树阶段，植物分布不均匀，该演替阶段群落的Shannon-Wiener指数和 Simpson指数值最低，演替中期次之，而演替晚期群落的Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数值最高，且与Margalef、Menhinick两个物种丰富度指数所反映的变化趋势基本一致。
　　（2）从高度级结构来看，整个演替序列在0-10米高度级中分布最广，主要有川桂、多脉榆、圆果化香、狭叶润楠、大叶冬青、尾叶罗伞、枫香、花秋、黄梨木等；在20-30米高度级主要分布有香叶树、青冈栎、樟叶槭、齿叶黄皮、云贵鹅耳枥等；30-40米高度级主要分布有轮叶木姜子、香港四照花和狭叶润楠等。呈L型胸径结构的树种主要有香叶树、多脉榆、樟叶槭、革叶铁榄和翅荚香槐；呈逆 J型胸径结构的树种主要有齿叶黄皮、石岩枫和朴树；呈间歇型胸径结构的主要有轮叶木姜子、四照花、香港四照花、青冈栎、柿树和皱叶海桐；呈单柱形胸径结构的主要有润楠、角叶槭和南酸枣。
　　（3）茂兰喀斯特森林乔木种群不同演替阶段的静态生命表分析表明：青冈栎、四照花、皱叶海桐、革叶铁榄的死亡率(qx)与消失率(kx)在整个演替序列大致上是随演替的进展呈先下降后上升趋势，轮叶木姜子、多脉榆、青冈栎、柿树、齿叶黄皮、樟叶槭、革叶铁榄和朴树的平均期望寿命在演替早期和演替中期均有一定幅度上升或下降，演替晚期最终均是下降趋势。石岩枫、朴树、革叶铁榄、翅荚香槐、樟叶槭、香港四照花、四照花和香叶树的死亡率和消失率变化趋势在整个演替阶段基本一致。茂兰喀斯特森林乔木种群生存分析表明：齿叶黄皮、轮叶木姜子、樟叶槭在整个演替序列的存活曲线均接近 DeeveyⅢ型。接近 Deevey II型分布的种群有朴树、翅荚香槐、青冈栎、多脉榆、香叶树。三个演替阶段均不规律分布的种群有四照花、革叶铁榄、皱叶海桐。没有一个种群是在整个演替序列中均是下降趋势，所以无一种群呈Deevey I分布。
　　（4）在演替早期的种群分布格局都为集群分布且拥挤程度在该演替阶段较大的有轮叶木姜子、香叶树和香港四照花，演替中期分布格局都为集群分布且拥挤程度在该阶段较大的有轮叶木姜子、四照花；演替中期为随机分布，演替早期和演替晚期均为集群分布的种群有香叶树；演替中期接近泊松分布，演替早期和演替晚期均为集群分布的种群有柿树和革叶铁榄；演替晚期为随机分布，演替早期和演替中期为集群分布的种群有朴树；在整个演替序列中的空间分布格局都不同的种群有：齿叶黄皮演替早期接近泊松分布，演替中期为集群分布，演替晚期是随机分布，翅荚香槐演替早期为随机分布，演替中期为泊松分布，演替晚期为集群分布，石岩枫演替早期为泊松分布，演替中期为随机分布，演替晚期为集群分布。
　　（5）樟叶槭、革叶铁榄、翅荚香槐、石岩枫、齿叶黄皮、皱叶海桐、狭叶润楠7个种群生态位宽度较大，在3个演替阶段均有出现。樟叶槭、石岩枫和齿叶黄皮分别是演替早期、演替中期和演替晚期的优势种群，具有最大的生态位宽度。演替早期重叠值大于0.70的种对有55对，而演替晚期重叠值大于0.70的种对有98对，表明随着演替的进展，种群的生态位重叠增强。在演替过程中生态位宽度与生态位重叠之间的关系复杂，生态位宽度呈下降趋势而生态位重叠值呈上升趋势，二者间没有相关性。

目录

第一章前言

1.1种群生态学概念及研究进展

1.2茂兰喀斯特森林研究概况

1.3本研究意义、创新点

第二章研究区域概况

2.1地理位置

2.2地质地貌

2.3气候条件

2.4土壤条件

2.5植物资源

第三章研究内容与研究方法

3.1研究内容

3.2技术路线

3.3研究方法

第四章结果与分析

4.1不同演替阶段群落优势度和多样性分析

4.2不同演替阶段优势种群结构

4.3不同演替阶段优势种群生活史动态

4.4不同演替阶段种群空间分布格局

4.5不同演替阶段种群生态位

第五章结论

5.1结论

5.2展望和不足

参考文献

研究生期间所发表论文

本研究课题受资助项目

致谢

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