（生态学专业论文）上海市环城林带人工植被更新格局与恢复潜力研究.pdf

d i s s e r t a t i o nf o rm a s t e r d e g r e eo f2 0 1 0e c n u u n i v e r s i t yc o d e 1 0 2 6 9 n u m b e r 5 1 0 7 0 8 0 2 0 2 l s t u d y o n r e g e n e r a t i o np a t t e r na n d n a t u r a l r e s t o r a t i o np o t e n t i a l i t yo fa r t i f i c i a l v e g e t a t i o ni ns h a n g h a ig r e e n b e l t b y w a n g r u i s u p e r v i s e db y p r o d a l i a n g j a n i nt h es u b j e c to f u r b a n e c o l o g y a n d m a j o ro f e c o l o g y m a y2 0 1 0 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明 本人呈交的学位论文 上海市环城林带人工植被更新格局与恢复潜力研 究 是在华东师范大学攻读硕 士 博士 请勾选 学位期间 在导师的指导下进行的研 究工作及取得的研究成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不包含其他个人已经 发表或撰写过的研究成果 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中作了 明确说明并表示谢意 作者签名 日期 洲口年s 月 日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 i 海市环城林带人工植被更新格局与恢复潜力研究 系本人在华东师范大学攻读 学位期间在导师指导下完成的硬孟 博士 请勾选 学位论文 本论文的研究成果归华东 师范大学所有 本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文 并向主管 部门和相关机构如国家图书馆 中信所和 知网 送交学位论文的印刷版和电子版 允 许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅 借阅 同意学校将学位论文加入 全国博士 硕士学位论文共建单位数据库进行检索 将学位论文的标题和摘要汇编出版 采用影印 缩印或者其它方式合理复制学位论文 本学位论文属于 请勾选 1 经华东师范大学相关部门审查核定的 内部 或 涉密 学位论文事 于年 月日解密 解密后适用上述授权 2 不保密 适用上述授权 导师签名本人签名皇盗本人签名皇 二y 少f 穸年l 月弓ie l 涉密 学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学位 论文 需附获批的 华东师范大学研究生申请学位论文 涉密 审批表 方为有效 未经上 述部门审定的学位论文均为公开学位论文 此声明栏不填写的 默认为公开学位论文 均适用 上述授权 王篮硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 宋永昌教授华东师范大学主席 周秀佳教授上海中医药大学委员 由文辉教授华东师范大学委员 顾泳洁副教授华东师范大学委员 邓泓副教授华东师范大学委员 华东师范大学2 0 1 0 届研究生硕士学位论文 摘要 摘要 本文以上海环城林带为研究对象 采用法瑞学派调查法和每木调查法相结合 进行了群落调查 共调查样方1 7 3 个 记录种子植物8 7 科1 8 4 属2 2 6 种 参照 中国植被 的分类方法 对所调查人工植被进行了分类 第l 级在外貌水平上 进行划分 第2 级在生活型水平上进行划分 第3 级根据群落建群种类型及各层 次生活型进行划分 第4 级在各层优势种水平上划分 同时对所划分群落类型 生境条件及其生长现状进行了详细描述 在此基础上对不同群落类型人工植被自 然恢复进行研究 主要结论如下 1 环城林带更新层物种组成特征 1 共记录环城林带人工植被更新层木本植物实生苗6 9 种 其中常绿针叶树 种仅罗汉松1 种 落叶针叶树种仅水杉1 种 常绿阔叶乔木树种7 种 落叶阔叶 乔木树种3 7 种 常绿灌木树种1 6 种 落叶灌木树种8 种 2 更新层木本植物的更新方式以种子更新为主 传播方式多为鸟类和风力 传播 木本植物种类以喜阳树种居多 耐荫树种出现频率较高 3 适宜的人为干扰使得环城林带更新层种类比上海中心城区和余山及其周 边地区的更新层种类丰富 2 不同群落类型物种组成差异 更新层木本植物种类在落叶阔叶林最多 在丛生竹林最少 更新层木本植物 出现频率及个体数量占优的常绿乡土树种主要有 女贞 香樟 海桐 落叶乡土 树种主要有 构树 桑树 朴树 栾树 小蜡等 栽培种以棕榈的出现频率及个 体数量最高 3 环城林带人工植被恢复的限制因子 通过对环城林带不同群落类型林木层物种组成及更新层生境因子的调查分 析 环城林带人工植被本身能够自我更新 找出了限制人工植被自然恢复的主要 因子为种源和生境 囿于片断化导致的种源 传播途径和传播距离等因素 种源 限制了上海地带性植被的种子扩散 对1 3 种群落类型更新层物种分布 幼苗密 度与生境因子进行相关性分析 同时进行生境因子的相关性与显著性分析 光照 土壤温度和土壤湿度是影响植被恢复的主要生境因子 华东师范大学2 0 1 0 届研究生硕上学位论文摘要 4 环城林带人工植被自然恢复潜力 在以上研究基础上 分析更新层主要种类的种群结构特征 根据其在植被恢 复中的作用和地位进行分类 得出桑树和构树为群落演替的先锋种 朴树和栾树 为演替系列的途中种 女贞 香樟为群落的伴生树种 小蜡 蚊母和海桐等具有 耐荫性的常绿阔叶灌木 是顶极群落或演替系列群落灌木层的伴生树种 由此 推断出上海环城林带人工植被在不受人为干扰的情况下 可恢复至以香樟 女贞 为优势种的常绿阔叶林 而由于缺乏种源 人工植被无法恢复至上海地区地带性 植被 只能停留在气候顶极的前期阶段 关键词 环城林带 人工植被 限制因子 恢复潜力 华东师范大学2 0 1 0 届研究生硕士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t t h es h a n g h a ig r e e nb e l ts e l e c t e da sa no b j e c ti nt h i ss t u d y a ni n v e s t i g a t i o no f a r t i f i c i a lv e g e t a t i o nc o m m u n i t yw a sc a r r i e do u tu s i n gt h em e t h o do ff r e n c h s w i s s s c h o o l sa n db r i t i s h a m e r i c a ns c h o o l s 2 2 6s e e dp l a n ts p e c i e sw h i c hb e l o n gt o18 4 g e n e r aa n d8 7f a m i l i e sw e r ed e t e c t e d t h ea r t i f i c i a lv e g e t a t i o ni n v e s t i g a t e dw c t e c l a s s i f i e da c c o r d i n gt ot h ec l a s s i f i c a t i o ns y s t e mo f c h i n e s ev e g e t a t i o n t h ef i r s t l e v e lw a sd i v i d e da c c o r d i n gt ot h ec o m m u n i t yp h y s i o g n o m y t h es e c o n dl e v e lw a s d i v i d e da c c o r d i n gt ot h el i f ef o r m t h et l l i r dl e v e lw a sd i v i d e da c c o r d i n gc o n s t r u c t i v e s p e c i e so fc o m m u n i t i e sa n dt h el i f ef o r mo fd i f f e r e n tl a y e r s t h ef o u r t hl e v e lw a s d i v i d e da c c o r d i n gt od o m i n a n ts p e c i e so fd i f f e r e n tl a y e r s a tt h es a m et i m e a i m e da t t h ed i f f e r e n tc o m m u n i t yt y p e s t h eh a b i t a tc o n d i t i o n sa n dg r o w t hs i t u a t i o nw e r e d e s c r i b e di no r d e rt ow o r ko u tt h en a t u r a l r e s t o r a t i o n p o t e n t i a l i t yo fa r t i f i c i a l v e g e t a t i o n t h em a i nc o n c l u s i o n sw e r ea sf o l l o w i n g 1 s p e c i e sc o m p o s i t i o nc h a r a c t e r i s t i c si nt h er e g e n e r a t i o nl a y e r 1 6 9s e e d l i n g sw e r ed e t e c t e di nt h er e g e n e r a t i o nl a y e ro fa r t i f i c i a lv e g e t a t i o ni n s h a n g h a ig r e e nb e l t o n l yp o d o c a r p u sm a c r o p h l l u sw h i c hi se v e r g r e e nc o n i f e r o u s s p e c i e s m e t a s e q u o i ag l y p t o s t r o b o i d e sw h i c hi sd e c i d u o u sc o n i f e r o u ss p e c i e sw e r e d e t e c t e d 7e v e r g r e e nb r o a d l e a v e dt r e es e e d l i n g s 3 7d e c i d u o u sb r o a d l e a ft r e e s e e d l i n g s 16e v e r g r e e nb r o a d l e a v e ds h r u bs e e d l i n g s a n d8d e c i d u o u sb r o a d l e a f s h r u bs e e d l i n g sw e r ed e t e c t e d 2 t h em a i nr e g e n e r a t i o np a t t e r no fs e e d l i n g si n t h er e g e n e r a t i o nl a y e rw a s s e e d l i n ga n dt h em a i nd i s p e r s a lp a t t e r no fs e e d l i n g sw a sb yb i r d sa n dw i n d t 1 1 e w o o d ys p e c i e sm a i n l yw e r es u ns p e c i e s b u ts h a d e t o l e r a n tt r e es p e c i e sh a dh i g h e r 0 c c u r r e n c e 3 t h es p e c i e sw e r em u c hm o r ea b u n d a n tt h a nd o w nt o w na n ds h e s h a nm o u n t a i n a r e ad u et oa na p p r o p r i a t eh u m a nd i s t u r b a n c e 2 t h ed i f f e r e n c eo fs p e c i e sc o m p o s i t i o nu n d e rd i f f e r e n tc o m m u n i t yt y p e t h ew o o d ys p e c i e sw a st h em o s ti nd e c i d u o u sb r o a d l e a v e df o r e s ta n dl o w e s ti n c l u s t e r e db a m b o o l i g u s t r u ml u c i d u m c i n n a m o m u mc a m p h o r a p i t t o s p o r u mt o b i r a w h i c h w e r en a t i v ee v e r g r e e nt r e es p e c i e s a n db r o u s s o n e t i ap a p y r i f e r a m o r u sa l b a 华东师范大学2 0 10 届研究生硕士学位论文a b s t ra c t c e l t ss i n e n s i s k o e l r u t e r i ap a n i c u l a t a l i g u s t r u ms i n e n s ew h i c hw e r en a t i v e d e c i d u o u st r e es p e c i e sw e r et h em a i nw o o d y s p e c i e sw h i c hh a dah i g ho c c u r r e l l c ea n d s e e d l i n gq u a n t i t y t r a c h y c a r p u s f o r t u n e ih a dt h eh i g h e s to c c l h r l e n c ea m o n gc u l t i v a t i o n s p e c i e s 3 t h el i m i t a t i o nf a c t o r so fr e s t o r a t i o no fa r t i f i c i a lv e g e t a t i o n t h r o u g ha n a l y z i n gs p e c i e sc o m p o s i t i o n a n dh a b i t a tf a c t o r si nd i f f e r e n t c o m m u n i t yt y p e t h e r ew e r es e e d l i n g sw h i c hc o u l dm a i n t a i nr e g e n e r a t i o no fa r t i f i c i a l v e g e t a t i o n a n dt h eh a b i t a ta n dt h es e e dr e s o u r c e sw e r et h ek e yl i m i t a t i o no fu n d e r s t o r yv e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n o w i n gt oh a b i t a tf i a g m e n t a t i o n s e e dr e s o l l r o 陷b l o c k e d t h e s e e d l i n g sd i s p e r s a l o ft h ez o n a l v e g e t a t i o nt y p e i ns h a n g h a i a n a l y z i n gt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e ns p e c i e sd i s t r i b u t i o na n dh a b i t a ti n 13c o m m u n i t yt y p e s t h e r e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h el i g h ti n t e n s i t y s o i lt e m p e r a t u r ea n ds o i lw e t n e s sw e r et h ek e y l i m i t a t i o no fn a t u r a lr e s t o r a t i o nu n d e ra r t i f i c i a lv e g e t a t i o n 4 t h ep o t e n t i a lo fn a t u r a lr e s t o r a t i o no fa r t i f i c i a lv e g e t a t i o n b a s e do nt h es t u d i e sa b o v e t h ec h a r a c t e r i s t i co f m a i n s p e c i e so f p o p u l a t i o n s t r u c t u r ew h i c ha p p e a r e di nr e g e n e r a t i o nl a y e rw e r ea n a l y z e d t h em a i n s p e c i e sw e r e c l a s s i f i e da c c o r d i n gt ot h ef u n c t i o na n ds t a t u sd u r i n gt h ep r o c e s so fn a t u r a lr e s t o r a t i o n m o r u sa l b aa n db r o u s s o n e t i ap a p y r i f e r aw e r ep i o n e e rs p e c i e s c e l t i ss i n e n s i sa n d k o e l r u t e r i ap a n i c u l a t aw e r es e r a ls p e c i e s l i g u s t r u ml u c i d u ma n dc i n n a m o m u m c a m p h o r aw e r ea c c o m p a n y i n gs p e c i e so fc o m m u n i t y l i g u s t r u ms i n e n s e d i s t y l i u m r a c e m o s u ma n dp i t t o s p o r u mt o b i r aw e r es h r u ba c c o m p a n y i n gs p e c i e s i tw a s c o n c l u d e dt h a tt h ea r t i f i c i a lv e g e t a t i o ni ns h a n g h a ig r e e nb e l tw o u l dr e c o v e rt o e v e r g r e e nb r o a d l e a v e df o r e s tw i t ht h ed o m i n a n ts p e c i e so fc i n n a m o m u mc a m p h o r a a n dl i g u s t r u ml u c i d u mu n d e ral o wi n s i t yo fm a n m a d ei n t e r f e r e n c e a n d 勰ar e s u l t o ft h es e e dr e s o u r c e sl i m i t a t i o n t h ea r t i f i c i a lv e g e t a t i o nc a n n o tr e c o v e rt ot h ez o n a l v e g e t a t i o nt y p ei ns h a n g h a i k e yw o r d s s h a n g h a ig r e e nb e l t a r t i f i c i a lv e g e t a t i o n l i m i t a t i o nf a c t o r s r e s t o r a t i o n p o t e n t i a l i t y 华东师范人学2 0 1 0 届硕士学位论文目录 第一章前言 目录 1 1 1 研究目的与意义 l 1 2 研究进展 2 1 2 1 城市森林研究进展 2 1 2 2 植被恢复研究进展 3 1 2 3 国内外环城林带的研究 5 1 3 本文的主要研究内容 7 第二章研究区域概况与研究方法 8 2 1 研究区域概况 8 2 1 1 上海概况 8 2 1 2 环城林带概况 9 2 2 群落调查方法 1 0 2 2 1 群落调查方法 1 0 2 2 2 生境测定方法 l l 2 3 数据处理方法 11 2 4 群落分类方法 ll 第三章上海环城林带人工植被类型及更新层物种组成特征 3 1 前言 1 3 3 2 结果与分析 1 3 3 2 1 上海环城林带植被类型划分 1 3 3 2 2 上海环城林带物种组成 1 7 3 2 3 更新层物种组成特征 1 7 3 3 讨论 2 5 3 3 1 环城林带人工植被恢复的种源及扩散限制 2 5 3 3 2 人为干扰对群落更新层的影响 2 6 3 4 小结 2 7 第四章不同群落类型更新层种群结构与恢复潜力 4 1 前言 2 8 4 2 结果与分析 2 8 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文 目录 4 2 1 种类组成与数量特征 2 8 4 2 2 主要树种种群结构 3 4 4 2 3 更新层分布格局与生境因子相关性 3 7 4 3 讨论 4 0 4 3 1 环城林带人工植被自然恢复的生境限制 4 0 4 3 2 更新层主要种类生态种组的划分 4 0 4 3 3 上海环城林带人工植被自然恢复潜力预测 4l 4 4d 结 4 2 第五章结论与建议 5 1 结论 i 5 2 建议 4 5 5 2 1 规划设计 4 5 5 2 2 建设实施 4 6 5 2 3 经营管理 4 7 5 3 展望 4 7 附录 4 8 附表1 上海环城林带植物分类体系 4 8 附表2 上海环城林带草本及藤本植物出现种类 5 4 附表3 上海环城林带更新层木本植物出现种类及特征分析 一5 9 附图 更新层主要树种高度级频度分布图 6 3 参考文献 后记 h 6 7 7 5 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文 第一章前言 第一章前言 1 1 研究目的与意义 随着人口的不断增加 全球城镇的数量和面积发展很快 城市化成为当今世 界发展的重要特征 然而 城市中高强度的人为活动 改变了城市的下垫面结构 光照 温度 空气和土壤环境等都发生了深刻的变化 产生了城市热岛效应 空 气污染和土壤退化等一系列问题 城市生态环境遭到破坏 宋永昌等 2 0 0 0 z h a o e la l 2 0 0 6 汪军英 2 0 0 7 w a n ge la l 2 0 0 8 z h a n ge la t i np r e s s 城市环 境的改变也引起了城市植被的物种多样性 群落结构 类型及其分布格局的显著 变化 d a e t a t 1 9 9 2 宋永昌等 2 0 0 0 p y 誊e k 2 0 0 4 m e k i n n e y 2 0 0 6 b u r t o n 甜a t 2 0 0 9 绿色植物作为生态系统的生产者 被喻为生态系统 金字塔 的基 础 它通过光合作用富集能量体现了其在系统中的生产能力 影响着生态系统的 服务功能 城市植被是城市生态系统的主要组成部分 随着城市化的推进 城市 植被的研究已成为国内外关注的焦点及城市生态学研究的热点 宫胁昭 1 9 7 2 o b a r a 1 9 8 7 大泽雅彦等 1 9 8 7 近些年来 许多城市纷纷提出建设 森林城市 的目标 并把城市植被恢复 和重建作为主要途径 在过去的数十年间 城市植被恢复主要采用人工造林的方 法 经一系列人工辅助措施 这些树种也能良好生长 但林下植被稀疏 地表裸 露比例大 林下植被作为森林生态系统的一个重要组成部分 它们在维护森林的 多样性 生态功能稳定性和持续立地生产力方面具有独特的功能和作用 何艺玲 等 2 0 0 2 林下植被 尤其是在少人为管护的情况下 由一些依靠重力 风力 及动物散布种子的木本植物实生幼苗形成的更新层 能够使植被进入自然恢复的 过程 同时还能使群落达到复层异龄的结构 群落稳定性增强 因此 城市人工 林林下的自然更新 能很大程度的弥补城市人工造林的不足 上海的城市森林建设近年来受到市政府重视 明确提出了 以人为本 人与自 然协调发展 的指导思想 以沿道路和沿河流林带为构架 以大型片林 廊道林 带为生态腹地 形成 二环十六廊 三带十九片 的基本框架 沈玉萍等 2 0 0 2 从整体上改善城市环境 提高城市活力 形成 林水一体化 的城市森林生态系统 环城林带是上海市最大的跨世纪生态工程 是上海城市发展合理布局 控制城市 无限蔓延 改善城市生态环境 形成和谐 健康 具活力的城市生态系统 实现 城市可持续发展的一项重大举措 但由于受人为主观因素的影响 物种选择与群 落配置没有充分考虑物种的生态位和生长规律以及群落的演替规律 群落类型单 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文 第一章前言 一 结构简单 形成大量苗圃式 纯林式人工植被 因此通过林相改造与自然更 新相结合 使其功能得到优化势在必行 本研究室已经对上海中心城区人工植被自然恢复潜力及佘山地区自然木本 植物群落的动态规律及演替变化做了较为详尽的研究 王娟 2 0 0 9 对上海中心城 区人工植被自然恢复潜力进行了研究 在对人工植被分类描述的基础上 分析研 究不同结构植物群落更新层的生物多样性 更新层木本植物种类组成 种子传播 方式及其与生境的相关性 从而推断出中心城区人工植被自然恢复的潜力 王晨 曦 2 0 0 8 运用空间代替时间的方法 依据胸径级频率分布的形状来推测种群的 发展规律 将佘山7 种主要建群种划分为4 个类型 推断出余山地区将会在很长 的一段时间内一直保持落叶阔叶林的状态 在本研究室对中心城区人工植被恢复潜力研究的基础上 本研究选择上海环 城林带人工植被为研究对象 在对所调查样地进行分类的基础上 分析人工植物 群落物种组成 更新层木本植物实生幼苗种类组成 出现频率及其与生境因子之 间的关系等特征 进一步分析环城林带人工植被的更新能力和恢复潜力 从而推 断出环城林带人工植被恢复的潜力 此项研究既为全球化背景下 对制定区域生态系统恢复的科学对策以及城市 森林最佳建设模式的构建提供理论依据和技术支撑 也为保护上海地区生物多样 性 植被的恢复与重建提供理论基础 1 2 研究进展 1 2 1 城市森林研究进展 城市森林被誉为 有生命的城市基础设施 近些年来城市森林学的研究方 向 主要集中在以下三个方面 1 城市森林结构研究 如运用遥感手段研究城市森林覆盖及其空间构成 m c b r i d ee ta 1 1 9 7 6 i h s e 1 9 9 5 及对城市树木个体指标的实测研究 p r o f o u s e ta 1 1 9 8 8 车生泉等 2 0 0 1 高峻等 2 0 0 2 和周文佐等 2 0 0 2 在上海 和南京的研究等 2 城市森林植被恢复与群落结构优化研究 如达良俊等 2 0 0 4 2 0 0 8 2 0 0 9 城市近自然型森林建设理论与实践 郄光发 2 0 0 6 对北京建成区城市森 林结构与空间发展潜力的研究 江波 2 0 0 5 对浙江省生态公益林群落结构特征 及其调控研究等 易军 2 0 0 5 对城市园林植物群落生态结构研究与景观优化构 2 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文第一章前言 建的研究等 3 城市森林效益价值评价 国外主要有城市森林的生态效应 景观效应 经济效应 社会效应以及对城市居民的心理效应等 r o w n t r e e 1 9 8 6 d a v e r e s o u r c eg r o u p 1 9 9 3 国内如占珊等 2 0 0 8 基于c i t y g r e e n 对城市森林进行 生态效益评估 黄焰城 2 0 0 9 对宁波镇海区城市生态公益林生态服务价值研究 此外 我国其他很多城市 如成都 沈阳 大连 包头等城市都有开展相关研究 何兴元 2 0 0 3 韩轶 2 0 0 5 陆贵巧 2 0 0 6 王翠娟 2 0 0 7 城市人工林是城市森林的重要组成部分 城市人工林是与自然森林不同的全 新系统 有其自身的结构和演变过程 但是 目前人工林普遍面临的问题是以前 大量营建的人工纯林生态系统树种单一 结构简单 抗逆性差 生态服务功能低 下等 刘庆等 2 0 1 0 在众多研究中 发现城市树木树种构成集聚性明显而多 样性较差 植株体量偏小 长势一般 城市扰动因子明显影响了树木的自然生长 过程 陈爽等 2 0 0 4 且通过长期调查研究发现 城市人工林自身的天然更新 状况总体非常差 很难发现人工林自身成功更新的案例 尹华军等 2 0 0 5 y me t a l 2 0 0 7 朱教君等 2 0 0 8 为此 许多学者开展了城市人工林的相关研究 以期寻找人工林可持续更新问题的对策 庄雪影等人 1 9 9 8 对香港3 种人工林 下植物多样性进行了调查 提出人工林在加速森林植被的恢复和促进退化地区生 物多样性的发展中具有重要作用 特别是植物种源严重贫乏地区森林植被恢复的 重要手段 同时建议在营造速生人工林时 适当引入鸟播的野生树种 可以加速 人工林的自然演替速度和提高人工林的生态效益 孙景波等 2 0 0 9 采用样地网 格调查方法和年轮分析法 对哈尔滨市6 种城市人工林群落的更新数量 更新树 种组成结构和更新幼树年龄结构进行分析讨论 提出6 种城市人工林群落的近自 然经营模式 1 2 2 植被恢复研究进展 植被恢复 v e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n 是指恢复植被合理的结构 高效的功能和 和谐的关系 宋永昌等 2 0 0 1 国际上较早开展植被恢复的是宫协昭 7 0 年 代时 他就在日本的一些城市中进行环境保护林重建的研究 其中心思想是根 据植被科学中的演替理论 在较短时问内建立起适应于当地气候的顶极群落类 型 m i y a w a k i 1 9 9 8 陈伟峰等 2 0 0 4 这一方法取得了显著成绩 得到了世 3 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文 第一章前言 界公认 称之为 宫胁法 m i y a w a k i s m e t h o d 我国的北京 马鞍山以及上 海等地也试用这种方法进行地带性植被恢复 我国较早针对受损的 退化的植被恢复研究主要有中国科学院华南植物研究 所在广东小良 鹤山以及沿海侵蚀地上开展的研究 近些年来针对植被恢复的 代表性工作有王国梁等 2 0 0 2 对黄土高原丘陵沟壑区域植被恢复与重建后的物 种多样性研究 王希华等 2 0 0 5 运用数量分类法在区域尺度上对退化常绿阔叶 林进行类型划分和群落特征的界定 周会萍等 2 0 0 7 对林下植被恢复的限制因 子及防治措施进行探讨 植物的自然更新 是种群得以增殖 扩散 延续和维持群落稳定的一个重要 生态过程 也是实现植被恢复的重要途径 自然更新最早开始于1 9 世纪末 有 学者发现许多树种 特别是地带性植被中一些建群种表现为自然更新不良 h e r r e f a 1 9 9 5 而在复杂的自然环境中 影响植物自然更新并不仅仅是单个 因子的影响 而是多个因子的综合作用 李小双等 2 0 0 7 目前对群落更新的 研究多集中于群落内部 分析光照 立地 群落结构及种群分布对更新种生长的 影响 植物自然更新主要集中于以下两方面内容 1 幼苗库研究 目前许多植物自然更新研究多着眼于幼苗库的研究 植物自然更新乔灌木幼 苗生活于森林群落底层 是森林演替恢复过程中最基本的物质基础之一 而幼苗 阶段个体数量和种类的变化可以解释林木成年种群的许多特征 甚至决定了林木 种群未来的命运 以及群落的组成和结构 s h i b a t a 1 9 9 5 国内从各个方面对 幼苗库进行了研究 班勇等 1 9 9 5 研究了大兴安岭中兴安落叶松 l a r i sg m e l i n i 的幼苗种群 彭闪江等 2 0 0 4 从异质生境 动物取食或病原体侵袭 干扰 林 窗 繁殖体特征及其密度和距离制约五个方面研究了植物天然更新过程中幼苗 死亡的影响因素 刘足根 2 0 0 7 通过调查辽东山区长白落叶松人工林的天然更 新的幼苗及幼树数量 存活和生长状况等 分析影响林分更新的原因 2 自然更新中的影响因子研究 人工林自然更新受环境因子 林分密度 林缘效应 种源 立地 林地形状 与面积大小等因素的干扰 t i l m a n 1 9 9 4 王义弘等 1 9 9 4 p i c k e t t 1 9 9 5 蒋 有绪 1 9 9 6 王承义等 2 0 0 0 环境因子对自然更新具有重要影响 通常多从 林下光照 水分 温度 地被物等几个方面来分析 其中光照和地被物的研究是 主要内容 从幼苗更新角度研究森林木本植物幼苗对不同光环境的响应及机理 4 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文第一章前言 不仅对理解森林更新和生物多样性维持机制具有理论意义 而且对森林生态恢复 具有重要的应用价值 r a c h e le ta l 2 0 0 4 彭闪江等 2 0 0 4 枯枝落叶层是森 林生态系统中重要组成部分之一 在影响林地土壤的通气状况 水热状况 营养 元素的循环 林地生物种群的类型及数量 林地水文生态特性等方面起着重要作 用 并通过影响土壤的形成和性状对林木的生长发育具有很大的影响 彭军等 1 9 9 8 2 0 0 0 b u n g a r d 等 2 0 0 2 研究表明 土壤有效养分 尤其是有效氮 是幼苗生长的限制因子之一 目前 生态学家们在群落水平上研究了外界环境对幼苗定居的决定作用 陈 动等 1 9 9 1 就群落结构对红松 p i n u sk o r a i e n s i s 生长影响的研究发现 对红 松幼苗生长影响较大的群落结构因子有最近邻体相对于幼株的方位 周围林木的 平均面积 最近邻体的树种种类 草本和灌木的盖度 林分密度对林下植被修复 具有重要的影响 在人工林培育过程中 不合理的经营措施及其他的人为干扰活动造成土壤肥 力下降 从而影响植被的自然更新 比如造林前剩余物的清理方式 不合理的采 伐利用方式以及强人为管护都是阻碍自然更新的原因 何艺玲等 2 0 0 2 1 2 3 国内外环城林带的研究 1 2 3 1 国外环城林带的研究 自1 9 5 0 年代以来 世界上一些大城市 如巴黎 柏林 莫斯科 法兰克福 等均规划与建设了环城林带 在莫斯科 1 9 3 5 年第一个市政建设总体规划就提 出在城市用地外围建设1 0 k i n 宽的森林公园带 1 9 9 1 年版的莫斯科总体规划提 出 要建立包括大面积森林绿地 河谷绿地在内的城市绿地和水域系统 将莫 斯科建成为 世界上最绿的都市之一 其环城林带是楔型环城林带 卫星城市沿 主要交通干线分布 新西兰首都惠灵顿根据其地形与生态环境特点 在西部山 区规划与建设了寓生态保护 生物多样性保护 历史文物保护与休闲娱乐为一 体的绿色屏障 而巴黎的环城林带是有几个彼此隔离的大面积绿地构成 o u y a n g e t a l 2 0 0 4 从国际上特大城市环城林带的效果来看 环城林带对 控制城市格局 改善城市环境 提高城市居民生活质量具有显著作用 w a n g 1 9 8 8 在国外研究中 许多学者着眼于环城林带的功能 如r a m e s h 等 1 9 8 4 通 过去除污染的联合指数幂 建立了一个污染预测模型 结果显示该模型能够优化 5 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文 第一章前言 工业区防污染的绿带设计 a m a t i 等 2 0 0 6 通过研究找出影响伦敦市环城林带 的主要因素 并对其功能进行重新定位 提出建设新的绿色空间的概念 以完善 环城林带在城市景观重建中的角色 j a m i l 等 2 0 0 9 选取l o 个树种 采集落于 叶面上的灰尘 与叶表面形态结合进行实验分析 追踪叶片中富集的重金属含量 得出所选1 0 个树种滞尘能力的顺序 以及各树种富集重金属的多少 为绿带的 规划提供基础依据 还有些学者则从较大的尺度对环城林带的景观格局进行研 究 综上 在国外众多的环城林带的研究中 多以探讨环城林带的生态功能及 通过实验研究来确定这些生态功能在绿带的实际应用中的作用效果 以此来指 导环城林带的规划设计及完善修整 但是 从群落水平上对环城林带的结构及 功能进行研究的却少之又少 此外 对环城林带所起到的景观功能 以及环城 林带群落水平上的植物配置 也少有文章进行详细的研究 1 2 3 2 环城林带在中国的发展研究 至于我国 从1 9 5 0 年代开始 个别城市就提出了建设环城绿化控制带的理 念 1 9 5 8 年 北京提出在市中心地区与边缘集团之间以及各边缘集团之间设置 绿化隔离带 以形成 分散集团式 的布局 并为此进行了不懈的努力 许多城市已经建成或正在建设以林分为主体的环城林带 例如 北京 上 海 贵阳 沈阳 太原等 李艳等 2 0 0 8 随着城市化的迅速发展 北京城市 建设重点逐渐由城区转向郊区 据了解 经过3 年的努力 北京市第一道绿化 隔离地区已经基本建成 绿化隔离地区绿化工程已经基本实现了预定目标 隔 离地区绿化总面积达到l1 2 k i n 2 而从今年起 第二道绿化隔离地区建设工程已 全面启动 近年来 上海在建的环城绿化带紧贴上海外环线道路外侧 环绕整 个上海一周 拟建设苗圃 花圃 观光农业 纪念林地 陵园 休疗养院 青 少年野营基地等以绿化为主的项目 珠江三角洲环城绿化带建设被提上议事日 程 将成为今后较长一段时间内珠江三角洲城乡建设的重点之一 天津等城市 也准备建设环城林带 关于上海环城林带的研究较少 鹿金东 1 9 9 9 吴国强 2 0 0 1 等探讨了 环城林带的管理规划 建设现状等 许东新等 2 0 0 2 总结了上海环城林带森林 结构特征 并提出了群落优化的措旌 陈佳瀛 2 0 0 6 以上海市环城林带浦东段 为研究样地 开展了城市森林小气候研究 发现林带可以提高秋 冬季林内最 低温 同时降低夏季林内最高温和明显增加林内的相对湿度 林带还具有明显 6 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文 第一章前言 减小风速 降低背风面林缘和区域风速的作用 此外 林带对噪声也有明显的 阻滞作用 除上述研究之外 方和俊 2 0 0 6 王娟 2 0 0 8 等在研究上海市绿 地植物群落中 也涉及到对环城林带的植被调查研究 其他城市与环城林带的相关研究较少 基本以规划研究为主 谢涤湘等 2 0 0 4 以珠江三角洲为例 对我国环城林带的建设进行了初步探讨 总结了环 城林带建设中面临的问题及功能定位 提出珠江三角洲环城林带规划建设的设 想 徐波等 2 0 0 1 欧阳志云等 2 0 0 5 则利用生态规划 g i s 和遥感方法 对北京绿化隔离带进行规划探讨 此外 其他城市的环城林带研究鲜有开展 综上 国内环城林带建设突飞猛进 绿化面积大幅增长 使城市空气质量 有了很大的改善 而在许多学者的研究中 也验证了环城林带的诸多重要功 能 如调节城市小气候 隔离噪音 改善空气环境等等 此外也有很多学者提 出了环城林带的规划思想 为国内许多城市提供了理论基础 然而 针对环城 林带的自然恢复研究较少 不能为绿带的林相改造及后期养护起到切实有效的 指导作用 1 3 本文的主要研究内容 环城林带植物群落经过十余年的发展 生态景观功能越来越明显 林带的效 益得到显现 群落外貌逐步形成并呈现出一定的特征 一些依靠重力 风力及动 物散布种子的木本植物实生幼苗形成的更新层的存在 为研究人工林群落更新潜 能及限制因素提供了便利 本论文从更新层木本植物在不同群落类型下呈现出的 物种组成 数量特征及种群结构进行调查和分析 旨在揭示人工林群落更新的恢 复及影响机制 既为上城市环城林带的建设和管护模式提供参考依据 也为保护 上海地区生物多样性 植被的恢复与重建提供理论基础 在此基础上 本研究分别回答以下几个问题 1 环城林带人工植被是否可 以进行自我更新 更新层木本植物实生苗与环城林带乔木灌木层树种种源关系 如何 2 出现在不同群落类型中的更新层木本植物在种类组成及生活型上存 在怎样的差异 3 限制环城林带人工植被自然恢复的因素有哪些 4 环城 林带人工植被自然恢复的潜力究竟如何 在不考虑人为干扰的情况下 可能会向 什么方向发展 7 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文 第二章研究区域概况与研究方法 第二章研究区域概况与研究方法 2 1 研究区域概况 2 i 1 上海概况 上海市地处东经1 2 0 0 5 17 1 2 2 0 1 27 北纬3 0 0 4 0 3 1 0 5 3 位于太平洋 西岸 亚洲大陆东沿 中国南北海岸中心点 长江和钱塘江入海汇合处 北界长 江 东濒东海 南临杭州湾 西接江苏和浙江两省 是长江三角洲冲积平原的一 部分 平均高度为海拔4 米左右 陆地地势总趋势是由东向西低微倾斜 上海地处中亚热带北缘 属亚热带季风气候区