（环境科学专业论文）茂县退化森林植被恢复及其与土壤养分的关系研究.pdf

茂县退化森林植被恢复及其与十壤养分的关系研究 茂县大沟流域不同恢复类型土壤的分析研究得出：不同样地的磷元素具有较小的差异 性，全氮、水解氮、速效钾和有机质之间具有显著或极显著相关性。养分综合评分呈 如下趋势：( 1 ) 上层( 0 - - 1 5 c m ) 中层( 1 5 3 0 c m ) 下层( 3 0 4 5 c m ) ，( 2 ) 撂荒2 年、撂荒3 年到撂荒5 年土壤综合养分先下降后升高，( 3 ) 人工恢复9 年 人工恢复 1 6 年，自然林明显高于人工林。撂荒可以使土壤养分得到提高，但随时间序列呈先减 少后增加的趋势，因此撂荒初期的植被覆盖和控制水土流失至关重要。剧烈的人为干 扰使人工林养分减少，这种减少将减缓生态恢复的进程。本研究中的自然恢复林具有 较好的生态功能，可以提高和保持土壤养分，促进退化植被的有效恢复。 优势种群的空间格局、群落小气候生境和土壤养分因子等三方面结果表明，茂县 大沟流域退化森林植被的生态恢复取得了一定效果，有效控$ 1 j y 植被的进一步破坏， 减少了水土流失。在本研究基础之上提出了一些建议，希望能够为恢复评价和植被重 建提供一些基础性资料。 关键词：茂县，退化植被，生态恢复，优势种群，空间格局，纹理，小气候，土壤养分， 描述统计，相关系数，主分量分析。 s t u d yo nv e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n ，s o i ln u t r i e n t sa n dt h e i rr e l a t i o no f d e g r a d e df o r e s ti nm a o x i a n m a j o r ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e s p e c i a l i t y ：e n v i r o n m e n t a lb i o l o g y s u p e r v i s o r ：l ix u g u a n gp o s t g r a d u a t e ：l iz o n g f e n g ( 2 0 0 2 4 7 0 ) t a oj i a n p i n g a b s t r a c t t h er e s e a r c hw a s c o m p l e t e di nt w oy e a r s ( 2 0 0 3 7 2 0 0 5 6 ) a n dg r a n t e db yt h es t a t ek e y b a s i cr e s e a r c h p r o j e c t ( 2 0 0 2 c b l l l 5 0 5 ) ，c h i n e s e n a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef u n d ( 3 0 3 0 0 0 4 7 ) ，r e s t o r a t i o ne c o l o g yo p e nf u n do fc h e n g d ui n s t i t u t eo fb i o l o g y , c h i n e s e a c a d e m yo fs c i e n c e ( r 0 2 0 3 ) a n du n i v e r s i t ye c o l o g yk e yd i s c i p l i n e so fc h o n g q i n g a c c o r d i n gt ot h et i m es e r i e so fe c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n ，t h ea b a n d o n e dl a n df o r2y e a r s ，3 y e a r s ，a n d5y e a r s ，f o r e s to fa r t i f i c i a lr e s t o r a t i o nf o r9y e a r sa n d1 6y e a r s ，a n df o r e s to f n a t u r a lr e s t o r a t i o nf o r1 6y e a r sw e r es e l e c t e di no u rs t u d yi nd a g o uv a l l e yi nm a o x i a n t h e d y n a m i cc h a n g e so fs o i ln u t r i e n t ，c o m m u n i t y m i c r o c l i m a t ea n dm a i np o p u l a t i o nd i s t r i b u t i o n p a t t e r nw e r es t u d i e da n ds o m es u g g e s t i o n sa r es u p p l i e dt ot h er e s t o r a t i o no ft h ed e g r a d a t i v e ， 茂县退化森林植被恢复及其j - j 十壤养分的关系研究 v e g e t a t i o n s p e c i e ss e l e c t i o nf o rt h ev e g e t a t i o nr e s t o r a t i o na t t r a c t sm a n ys c i e n t i s t s a t t e n t i o n i no u r s t u d y , t h ed y n a m i cs p a t i a lp a t t e r no ft h ed o m i n a n tp o p u l a t i o ni nac o m m u n i t yh a db e e n i n v e s t i g a t e d t h e r ew e r et h r e ed o m i n a n ts p e c i e s ，t h a ti sq u e r c u sl i a o t u n g e n s i s 、c o r y i u s y u n n a n e n s i sa n dc a m p h l o t r o p i sm a c r o c a r p ai nt h ec o m m u n i t i e sw i t ha r t i f i c i a lr e s t o r a t i o n f o r9y e a r s ，1 6y e a r s ，a n dn a t u r a lr e s t o r a t i o nf o r1 6y e a r s t h e s et h r e es p e c i e si nt h e s e c o m m u n i t i e ss h o w e di n t e n s ea g g r e g a t i o nd i s t r i b u t i o nw h o s ei n t e n s i t ya n da r e ai n c r e a s e d w i t ht h er e s t o r a t i o nt i m e f u r t h e rs t u d i e si n d i c a t e d ：t h ea g g r e g a t i o ni n t e n s i t y , p a t t e r ns c a l e a n dn u m b e ro fp a t c h e so ft h es e e d l i n ga n ds a p l i n go fq u e r c u sl i a o t u n g e n s i ss h o w e d a s c e n d i n gt r e n db yt i m es e r i e s e f f e c t i v er e s t o r a t i o nm e a s u r e sc a np r o m o t et h em a t u r i t yo f c o m m u n i t ya n di n c r e a s et h ec o m p e t i t i o nc a p a c i t yo ft h ed o m i n a n ts p e c i e s t h ep a t t e r n p e r f o r m a n c ea n dt h ed y n a m i cc h a n g ei l l u m i n a t e ds u f f i c i e n t l yt h a tt h el o c a ls p e c i e sw i t ha s t r o n gc o m p e t i t i o nc a p a c i t yf a v o rt h er e s t o r a t i o no fd e g r a d a t i v ev e g e t a t i o n d i f f e r e n tp l a n tc o m m u n i t i e sf o r md i f f e r e n tm i c r o c l i m a t e s ，w h i c ha f f e c t st h eg r o w t ha n d d e v e l o p m e n to ft h ep l a n t sd i f f e r e n t l y i nt h es t u d y , t h ec o m m u n i t ym i c r o c l i m a t ef o l l o w e d t h e s er u l e s ：( 1 ) t h el i g h ti n t e n s i t y , t h eg r o u n ds u r f a c et e m p e r a t u r e ，t h ea i rt e m p e r a t u r ea n d t h e i rf l u c t u a t i o nd e c r e a s e dw i t ht h ev e g e t a t i o nr e s t o r a t i o nt i m e c o m p a r e dt ot h ea r t i f i c i a l r e s t o r a t i o nt h en a t u r a lr e s t o r a t i o nh a dh i g h e ra i rt e m p e r a t u r eb u tl o w e rr e l a t i v ea t i n o s p h e r e h u m i d i t y ( 2 ) a st h et i m es e r i e so fr e s t o r a t i o nt h ew a t e rc o n t e n to fe a c hs o i ll a y e ri n d e g r a d a t i o nv e g e t a t i o nb e c a m eh i g h e rt os o m ee x t e n t t h ew a t e rc o n t e n to ft h eu p p e rs o i l l a y e rr 0 1 5 c m ) a n dt h em i d d l es o i ll a y e r ( 1 5 3 0 c m ) i na r t i f i c i a lr e s t o r a t i o nc o m m u n i t y d e c r e a s e d ，b u ti nt h eu n d e r l a y e ri n c r e a s e dw i t ht h ef o r e s ta g e a n dt h ew a t e rc o n t e n ti n n a t u r a lr e s t o r a t i o nc o m m u n i t yi sh i g h e rt h a no t h e rc o m m u n i t i e so fd i f f e r e n tt y p e s a st h e t i m es e r i e s ，t h eg r a d u a ls t a b i l i t yo fc o m m u n i t ym i c r o c l i m a t ei sas i g nf o rt h eg r a d u a l m a t u r i t yo fc o m m u n i t yr e s t o r a t i o n f r o mt h ea n a l y z i n ga n g l eo fc o m m u n i t ym i c r o c l i m a t e ， t h en a t u r a lr e s t o r a t i o nm e a s u r e sa r eo fb e n e f i tt ot h er e s t o r a t i o na n dr e c o n s t r u c t i o no ft h e d e g r a d a t i v ef o r e s tv e g e t a t i o n c o m p a r i n gt h es o i l n u t r i e n tw h i c hi sa ni m p o r t a n ta s s e s s i n gi n d e xf o rt h ev e g e t a t i o n r e s t o r a t i o ni nd i f f e r e n tt i m es e r i e sc a nr e f l e c tt h er e s t o r a t i o nm o r ee f f i c i e n t l ys ot h a tt h e e f f e c t i v er e s t o r a t i o nm e a s u r e sf i tf o rd i f f e r e n ta r e a sc a nb es t u d i e da n df o u n d t h r o u g ht h e 3 茂县退化森林植被恢复及其与十壤养分的关系研究 a n a l y s i so fd i f f e r e n tt y p e so fs o i li nd i f f e r e n tr e s t o r a t i o nc o m m u n i t i e s ，w em a k et h e f o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ：t h eo t h e r n e s sa m o n gp h o s p h o r u se l e m e n t sf r o md i f f e r e n tp l o t si s n o ts i g n i f i c a n t t h e r ei sas i g n i f i c a n to rg r e a ts i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nb e t w e e nt o t a ln ， a l k a l l e dn ，a v a i l a b l eka n dt h eo r g a n i s m s t h em u l t i p l es t o i co fs o i ln u t r i e n ts h o w e dt h et r e n d s ：( 1 ) u p p e r l a y e r ( 0 - 1 5 c m ) m i d d l e l a y e r ( 1 5 3 0 c m ) u n d e f l a y e r ( 3 0 - 4 5 c m ) ( 2 ) t h es o i lm u l t i p l en u t r i e n to ft h el a n d r e m a i n e dr a r ef o r2y e a r s ，3y e a r sa n d5y e a r sf i r s t l yd e c r e a s e dt h e ni n c r e a s e d a n dt h es o i l m u l t i p l en u t r i e n ti nt h ec o m m u n i t yo fa r t i f i c i a lr e s t o r a t i o nf o r9y e a r sa r eh i g h e rt h a nt h a tf o r 1 6y e a r sa n dt h a ti nn a t u r a lf o r e s ti sh i g h e rt h a ni na r t i f i c i a lf o r e s t t h ef a l l o wc a ne n h a n c e t h es o i ln u t r i e n tc o n t e n tw h i c hf i r s td e c r e a s e dt h e ni n c r e a s e da st h et i m es e r i e s s ot h e v e g e t a t i o nc o v e r a g ea n dt h ec o n t r o lo fw a t e rl o s sa n ds o i la r ev e r yc r u c i a la ti n i t i a ls t a g eo f f a l l o w i n t e n s ea n t h r o p o g e n i cd i s t u r b a n c ed e c r e a s e dt h en u t r i e n tc o n t e n ti na r t i f i c i a lf o r e s t ， w h i c h w o u l ds l o w e rt h ee c o l o g i c a lr e s t o r a t i o np r o c e s s i nt h es t u d yw ef i n dt h a tf o r e s t sw i t h n a t u r a lr e s t o r a t i o nw h i c hh a v eb e t t e re c o l o g i c a lf u n c t i o nc a e n h a n c ea n dm a i n t a i nt h es o i l c o n t e n ts ot h a tt h ee f f e c t i v ev e g e t a t i o nr e s t o r a t i o nc a no c c u r t h er e s u l t so fs p a t i a lp a t t e r no ft h ed o m i n a n tp o p u l a t i o n ，c o m m u n i t ym i c r o c l i m a t e s e n v i r o n m e n ta n ds o i ln u t r i e n tf a c t o r ss h o w e dt h a tt h ee c o l o g i c a lr e s t o r a t i o no fd e g r a d a t i v e f o r e s tp l a n th a da c h i e v e ds o m eh a r v e s t ，h a dc o n t r o l l e df o r e s td e g e n e r a t i o ne f f e c t i v e l y , a n d h a dr e d u c e ds o i le r o s i o n k e yw o r d ：m a o x i a n ，d e g r a d a t i o nv e g e t a t i o n ，e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n a ，d o m i n a n ts p e c i e s ， s p a t i a lp a t t e r n ，t e x t u r e ，m i c r o c l i m a t e ，t h es o i ln u t r i e n t ，d e s c r i b es t a t ，c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t ， a n dp r i n c i p l ec o m p o n e n ta n a l y s i s 4 茂县退化森林植被恢复及其与十壤养分的关系研究 第一章前言 退化生态恢复与重建的研究，始于2 0 世纪2 0 5 0 年代所从事的采矿废弃地的生 态恢复( 章家恩等，1 9 9 9 ) 。6 0 年代以来，国际社会和生态学者呼吁加强恢复与重建退 化的生态系统，特别对生态系统的影响的研究，以及人类如何管理、利用与恢复生态 系统的问题的研究( 康乐，1 9 9 0 ) 。在2 0 世纪7 0 年代末、8 0 年代初，恢复生态学得到 了迅速的发展。1 9 8 5 年英国学者a b e r 和j o r d e n 正式出版了恢复生态学，至今已发 展成为生态学领域中的一个重要的独立的学科。恢复生态学一书的正式出版和 ( ( r e s t o r a t i o ne c o l o g y ) ) 杂志的创刊，标志着9 0 年代恢复生态学已经成为生态学研 究的热点之一( 李贤伟等，2 0 0 1 ) 。除了“恢复生态”在国际生态学大会上继续作为大 会议题外，如1 9 9 4 年8 月英国曼彻斯特第六届国际生态学大会、1 9 9 8 年美国生态学年 会和2 0 0 0 年日本长野市( n a g a n o ) 国际植被学学会年会等，在短短的6 年( 从1 9 9 6 年 瑞士第一届国际恢复生态学大会至2 0 0 1 年加拿大尼亚加拉瀑布城第十三届恢复生态学 国际大会) 当中，国际恢复生态学会议频频召开( 包维楷等，2 0 0 1 ) 。这反映了作为现 代生物领域的恢复生态学愈来愈受到全球的关注和重视以及这门新生边缘交叉学科的 旺盛生命力( 谢运球，2 0 0 3 ) 。 从2 0 世纪5 0 年代末开始，国内一些学者在华南地区退化坡地上开始恢复生态学 的研究，自8 0 年代末在农牧交错区、风蚀水蚀交错带、干旱荒漠地区、丘陵山地、干 热河谷、湿地、城市等退化或脆弱生态环境及其恢复重建方面进行了大量的工作，将 该方面的研究推向了一个新阶段( 章家恩等，1 9 9 9 ) 。1 9 9 0 年召开了“全国土地退化防 止学术讨论会”，这次会议系统总结了中国在土地退化方面的研究动态与进展，提出了 许多切实可行的生态恢复与重建的技术与模式( 刘良梧等，1 9 9 5 ) 。目前，我国在退化 生态系统的恢复与重建理论、应用技术和研究手段方面发表了大量的论文( 张小全 等，2 0 0 3 ；桑晓靖，2 0 0 3 ；杜晓军等，2 0 0 3 陆宏芳等，2 0 0 3 ；包维楷等，1 9 9 8 ：李宗峰等， 2 0 0 2 ；郝云庆等，2 0 0 5 ) 和专著等，如中国退化生态系统研究( 1 9 9 5 ) 、生态环境 综合和恢复技术研究( 1 9 9 3 ，1 9 9 5 ) n 1 热带亚热带退化生态系统恢复生态学研究 ( 1 9 9 6 ) 。 森林植被恢复和重建是恢复生态的焦点之 ，随着生态恢复的大量实践，森林植 被恢复重建的理论在近年有了新进展。即森林植被的恢复重建应基于环境的动态变化 茂县退化森林植被恢复及其与十壤养分的关系研究 之中，重在追求恢复生态系统的功能、恢复生态系统对恢复区的生态改善作用( 张厚 华等，2 0 0 4 ) 。生态退化、生态恢复是一种动态过程，对这一动态过程进行评价以及时 掌握系统当前状况、运动方向等方厦的信息，不仅可以指导生态系统管理，进一步为 生态恢复服务，而且还可为生态建设和确保社会经济的可持续发展提供决策性支持( 高 彦华等，2 0 0 3 ) 。 生物的发生、生长、演替等都是在一个大的环境背景下进行的，受环境控制，又 改变环境，生物的生存和繁殖依赖于各种生态( 环境) 因子的综合作用，其生存所依赖的 大、小环境决定了生物的定居范围( 生态位) ( 张一平等，2 0 0 2 ) 。森林植被的恢复重 建应建立在恢复区现实的环境条件基础之上。诸多学者对恢复过程中环境因子，尤其 环境因子的动态变化作了一定的分析研究( 杨小波等，2 0 0 2 ；杨小波等，2 0 0 0 ；顾峰 雪等，2 0 0 2 ；杨万勤等，2 0 0 1 ；吴彦等，2 0 0 1 ：l w v i nsa ，1 9 9 2 ) 。 资料( 郭永明等，1 9 9 5 ；石承苍等，1 9 9 9 ；叶延琼等，2 0 0 2 ；王微等，2 0 0 4 ) 表 明岷江上游段既是成都平原的主要水源，又是长江上游的主要水源之一，因此岷江上 游的森林植被被认为是岷江水源乃至长江水源的重要保障。所以对岷江上游退化植被 恢复进行研究具有重要的现实意义。本次研究选在大沟流域，大沟流域是氓江上游左 岸一级支流，位于茂县境内，全流域南北长1 4 2 k m ，东西宽5 5 k m ，沟长1 3 5 k m ，地 形为峡谷区中山切割类型，海拔为1 5 0 0 3 0 9 0 m ( 包维楷等，1 9 9 9 ) 。研究地点位于中 科院成都生物研究所茂县生态蛐( 1 0 3 65 3 7 5 8 ”e ，3 1 。4 1 0 7 ”n ，海拔1 8 3 0 m ) 附近。大沟流域从1 9 8 6 年开始进行以油松( p i n u st a b u a e f o r m l ，云杉( p c e a a s p e r a t a ) 和云南松( p i n u sy u n n a n e n s i 5 ) 等物种为主进行人工恢复，建立了岷江上游 生态恢复重点示范区。国内学者对大沟流域的植被恢复( 包维稽等，1 9 9 9 ，2 0 0 0 1 刘 庆等，1 9 9 6 ) 、土壤性质( 潘开文，1 9 9 9 ；汤宗祥等，1 9 9 5 ；陈学华，1 9 9 6 ) 、小气候 ( 张一平等，2 0 0 2 ) 以及恢复重建模式( 李贤伟等，2 0 0 1 ) 等方面做了众多的工作， 为大沟流域的生态恢复及其成效评价提供了科学依据和宝贵经验。 鉴于理论发展和实际积累( 李贤伟等，2 0 0 1 ；郭晓敏等，2 0 0 2 ) ，本研究围绕群落 格局、群落小气候和土壤养分三者进行，试图从植被、土壤和环境三个方面对退化森 林植被恢复进行动态分析( 李宗峰等，2 0 0 5 ) 。选取有代表性的恢复群落进行调查，对 群落植被数据、小气候因子和土壤养分指标进行分析，调查及分析拟解决；u t 几个问 题： 不同恢复群落中优势种群的格局类型以及格局动态变化： 不同恢复群落内 群落小气候因子的变化： 植被恢复进程中土壤养分的变化。 茂县退化森林植被恢复及其与1 壤养分的关系研究 第二章茂县退化森林植被 恢复演替过程中优势种群空间格局研究 摘要：采用扩散系数、t 检验、聚集指数、平均拥挤度、聚块性指数、g r e e n 指数和聚集强度等7 项指标对滇榛、杭子梢和辽东栎三个优势种群在不同恢复演替阶段的空间格局进行了分析。结果表 明，3 个优势种群在不同恢复群落内都呈较强的聚集分布，聚集强度和聚集面积都随恢复时间的延 长而增加，人工恢复1 6 年群落具有较高的聚集强度，自然恢复群落具有较大的聚集面积。优势种 群的格局类型、聚集强度以及分布格局的动态变化都表明有效的恢复措施使群落向着稳定的方向发 展。 关键词：茂县，恢复演替，优势种群，空间格局。 c h a p t e r3s p a t i a lp a t t e r n so fm a i ns p e c i e so ft h ed e g e n e r a t ec o m m u n i t yi nt h er e c o v e r i n g s u c c e s s i o nj nm a o x i a n a b s t r a c t ：i nt h i sp a p e r , t h ed i s t r i b u t i o np a t t e r na n dd y n a m i c so ft h em a i ns p e c i e ss u c ha sc o r y l u s y u n n a n e n s 括jc a m p h l o t r o p i sm a c r o c a r p a ，q u e r c u sl i a o t u n g e n s i si nd i f f e r e n tv e g e t a t i o nr e s t o r a t i o ns t a g e s o fm a o x i a nc i t yw e r es t u d i e dw i t hs e v e ni n d e x e s ，s u c ha sd i s p e r s i o n i n d e x ，t - t e s t ，c l u m pi n d e x ，m e a n c r o w d i n gi n t e n s i t 5p a t c h i n e s si n d e x ，g r e e ni n d e xa n dc l u m pi n t e n s i t yi n d e x t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a ta l l o ft h ed i s t r i b u t i o np a t t e r n so ft h et h r e em a i ns p e c i e sw e r ec l u m pi nd i f f e r e n tc o m m u n i t i e s ，a n dt h ec l u m p i n t e n s i t yi n d e xa n dc l u m p a r e ai n c r e a s e dw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ec o m m u n i t yr e g e n e r a t i o n t h ec l u m p i n t e n s i t yi n d e xo fa r t i f i c i a lc o m m u n i t i e sf o r1 6y e a r sw a sh i g h e rt h a no t h e r s ，a n dt h ec l u m p a r e ao fn a t u r a l c o m m u n i t i e sw a sh i g h e rt h a no t h e r s t h ec l u m po fm a i ns p e c i e s 。c l u m pi n t e n s i t yi n d e xa n dt h ed y n a m i c s i n d i c a t e dt h a tt h ec o m m u n i t yb e c a m eb e t t e ra n ds t e a d i e rw i t ht h ev a l i dc o m m u n i t yr e g e n e r a t i o n k e yw o r d s ：m a o x i a n ，r e c o v e r i n gs u c c e s s i o n ，m a i ns p e c i e s ，s p a t i a lp a t t e r n 研究群落空间格局和生态学过程及其二者之间的关系，是生态学的中心任务之一 ( 幸晓平等，2 0 0 1 ) 。随着对空间结构研究的越来越深入，生态学家已经意识到个体、 种群和群落的空间结构对生态过程的重要性( 张继义等，2 0 0 4 ：张大勇等，2 0 0 0 ；董 呜等，1 9 9 0 ；李旭光等，1 9 9 3 ；张炜银等，2 0 0 3 ；陈向荣等，2 0 0 3 ) 。而空问格局的差 别不仅受人为因素的影响，同样遵循森林自然更新和演替规律，对森林退化植被的恢 7 茂县退化森林植被恢复及其与土壤养分的关系研究 复和重建，促进群落的演替发展具有重要的作用( 陈向荣等，2 0 0 3 ) 。本文对茂县大沟 流域恢复群落中优势种群的空间格局进行比较研究，旨在归纳分析生态恢复过程中优 势秭群的现状及其在恢复演替过程中的变化，为退化植被的恢复和重建提供理论性依 据。 1 研究区概况和研究方法 1 1 概况 研究区位于中科院成都生物研究所茂县生态站( 1 0 3 。5 3 5 8 ”e ，3 1 。4 1 0 7 ” n ，海拔1 8 3 0 m ) 附近，地处岷江上游左岸一级支流一大沟流域( 包维楷等，1 9 9 9 ) 。 该地区属于暖温带气候，年均温8 _ 9 c ，1 0 的积温为2 6 9 0 8 c ，年降雨量9 0 0 m m ， 年蒸发量7 9 5 8 m m 。该地段土壤为淋溶褐土至棕壤性土( 0 3 0 c m ) 。现存植被均为次 生植被，自然林主要以辽东栎( o u e r c u s i a o t u n g e n s i s ) 一滇榛( c o r y l u s y u n n a n e n s i 印 一杭子梢( c a m p h o t r o p i sm a c f o c a t p a ) 灌丛为主，人工恢复林有油松( m i n u s t a b u l a e f o r m i 一辽东栎等混交林。 研究选取3 个群落： 人工恢复9 年的次生灌丛，乔木有油松、辽东栎等，灌 木有杭子梢、滇榛、辽东栎等，草本主要物种为假升麻( a r u n c u sd i o i c u s ) 、苔草( c a r e x n e u r o c a r p a ) 等；( 2 人工恢复1 6 年的人工林，乔木主要有油松、辽东栎和滇榛等， 灌木丛和草本层稀疏： 自然恢复1 6 年的自然林，主要植被为辽东栎一滇榛一杭子 梢等次生灌丛，有少量辽东栎、滇榛和山杨( p o p u l u sd a v i d i a n a ) 等小乔木，草本主 要有苔草和鹿药( s m i l a c i n aj a p o n i c a ) 等。 1 2 研究方法 采用相邻格子法，每个样地内各设1 2 8 个5 m 5 m 的小样方。乔木调查高度、冠 幅、胸径和株数；灌木调查高度、冠幅、基径和株数；草本调查平均高度和盖度。 1 2 1 优势种群分布格局的计算 本文主要采用扩散系数( d i ) 、t 检验( t - t e s t ) 、聚集指数( i c ) 、平均拥挤度( m + ) 、 聚块性指数( p a l ) 、g r e e n 指数( g 1 ) 和聚集强度( p i ) 等指标( 张炜银等，2 0 0 3 ) 对优势种群的 分布格局进行分析。 1 2 2 积聚分布面积的测定 利用h i l l ( 1 9 7 2 a ) 提出的两项局部样方方差( t t l q v ) 方法( j o h n 等，1 9 9 0 ) ，计算 r 茂县退化森林植被恢复及其与十壤养分的关系研究 区组均方。在聚集分布情况下，方差将在某一区组突出。如果以均方为纵坐标，以区 组大小为横坐标绘出“区组大小一均方”曲线图，有峰值出现的区组就是该区组出现 的平均面积。 2 分析 据调查统计，群落中灌乔木主要物种有浊松、滇榛、杭子梢、辽东栎、陇塞忍冬 ( l o n i c e r at a n g u t i c a ) 、杜鹃( r h o d o d e n d r o nh i r s u t i c o s t a 地砷、峨眉蔷薇( r o s a o m e i e n s i s ) 等，其中以滇榛、杭子梢和辽东栎种群为优势种群。众多资料表明滇榛、 杭子梢和辽东栎是很好的造林物种，不仅具备良好的水土保持能力，而且具有很高的 经济价值( 徐秀梅，1 9 9 7 ；钟敏等，1 9 9 5 ；韩有志等，1 9 9 8 ；韩素贞等，2 0 0 3 ) 。 2 13 个优势种群在不同恢复群落中的分布格局 7 种格局指标( 表1 ) 表明，滇榛、杭子梢和辽东栎3 个优势种群在恢复演替进程 中绝大多数都呈较强的聚集分布，同一恢复阶段群落中每个优势种群的聚集强度接近， 其中a c l 6 a ( 人工恢复1 6 年) 聚集程度最高。对于滇榛、杭子梢和辽东栎来说，由于 其固着生长的特性( 萌孽更生和种子往往落在母体的周围) 种群的扩展总是以最初侵 入并定居的母体为中心而展开，所以形成以母体为中心的聚集分布理所当然。就其环 境而言，养分、水分和阳光等对种群的格局有重要的影响( 张继义等，2 0 0 4 ) 。a c l 6 a 内的聚集程度最高，可能是因为入工恢复促进了群落的演替，有利于群落向顶极发展。 p i 与d i 的对应关系为：p i ( k ) 值越大，g i 值越小，相对应的是聚集程度越低； 相反，p i 值越小，g i 值就越大，相对应的就是聚集程度越高。三个优势种群随着恢复 的时间序列，聚集强度逐渐增加。这是因为种群迸一步扩展和占据空间，增强了种内 竞争，有利于群落对环境的适应性，使种群具备更强的种间竞争能力。从平均拥挤度 来看，滇榛和杭子梢种群随恢复的时间进程而减小，而辽东栎增加，优势种群在人工 恢复群落内的平均拥挤度大于自然恢复群落。这是由于滇榛和杭子捎种群虽然聚集强 度不断增大，但密度减少，这与我们的植被勘查结果相一致；辽东栎的群体遗传结构 经过一定的恢复阶段可以向天然林的结构转变，也许这种结构更适应现在有所恢复的 生境，有利于群体的发展，同时辽东栎可以和油松形成很稳定的针阔混交林，具备更 强的种间竞争能力。 9 茂县退化森林植被诙复及其与十壤养分的关系研究 表14 q l i j 恢复群落中优势种群的分布格局 t a b1d i s t r i b u x j o np a t t e r n $ o fm a i ns p e c i e si nd i f f e r e n tr e s t o r a t i o nc o r r m l u n i t y t 人3 7 _ 恢复9 年，人工恢复1 6 年，自然饿夏1 6 年 2 23 个优势种群分布格局分析图 分析优势种群的“区组大小一均方曲线”( 图1 - 3 ) ，滇榛种群在样方数为5 时出现 峰值，也就是说，滇榛种群在a c g a 中的聚集面积为1 2 5 m 2 ；同样，滇榛种群在a c l 6 a 中的聚集面积为1 7 5 m 2 ，在n c l 6 a 中的聚集面积为2 7 5 m 2 。杭子梢种群在a c 9 a 中的 聚集面积为7 5 m 2 ，在a c l 6 a 中的聚集面积为2 0 0 m 2 ，在n c l 6 a 她中的聚集面积为 2 7 5 m 2 。辽东栎种群在a c 9 a 中的聚集面积为1 5 0 m 2 ，在a c l 6 a 中的聚集面积为1 7 5 m 2 ， 在n c l s a 中的聚集面积为2 2 5 m 2 。由此可见，滇榛、杭子梢和辽东栎3 个优势种群聚 集分布的聚集面积随恢复演替的进程不断增大，自然恢复群落的聚集面积大于人工恢 复群落。原因为优势种群的聚集强度不断增加，种间竞争能力不断加强，使各自物种 的数量变多，由较小板块状的聚集变成大面积的聚集。但随着恢复时间的延长，群落 的聚集强度有可能下降，呈扩散趋势。 2356，日91 0 i i 2 1 3 1 4 i5 目n 十 r n 一 f 9 日一 f 1 6 日1 r h 6 03567 e91 0 i l1 2 1 3 1 4 i s g 目十 r - 。”卜 f i e 日一* i “ 图1 滇棒种群在不同恢复阶段分布格局分析图图2 杭子梢种群在不同恢复阶段分布格局分析图 f i g o i s t r i b u t i c mp a t t e r na n a ly s i so fc o r y l u s f f g 2d i s t r i b u t i o np a t t e r na n a l y s i so fc a f f t p h l o t r o p l s v l t n n a n e n s ) ss p e c i e 、nd i f f e r e n tr e $ t o r f l t i o ns t a g e sm a c r o c a r p as p e c i ei nd i f f e r e n tr e s t o f a t i o ns t a g e s 3 结论 1 0 茂县退化森林植被恢复及其。_ 十壤养分的关系研究 岷江上游退化植被恢复群落内滇榛、杭子梢 和辽东栎3 个优势种群在不同的恢复阶段都呈 较强的聚集分布，随着恢复的时间进程，分布格 局的聚集强度不断增加，其中在自然恢复1 6 年 群落内的聚集强度最高。3 个优势种群在不同群 落内的聚集面积都随恢复时间的增加而增大总 体呈