丰林保护区原始阔叶红松林群落类型及物种丰富度指数sr1、r3模型

丰林保护区原始阔叶红松林群落类型及物种丰富度指数sr1、r3模型

原始阔叶红松林是小兴安山脉的一种地带性植被。经过长期的利用，特别是在60年代的大规模采伐和人工造林期间，阔叶红松林的栖息地破碎化，生物多样性降低。本文通过研究丰林保护区阔叶红松林不同生态群落类型的物种丰富度,揭示原始阔叶红松林不同森林群落类型之间的差异、环境因子影响程度,及空间分布规律,为指导阔叶红松林可持续经营能力的建设提供理论依据。1森林植物资源本次研究在丰林保护区16和27林班内进行,面积为10hm2。海拔高为350~450m左右,是该区具有代表性的阔叶红松林区域。丰林保护区位于小兴安岭南坡中段北缘,植被区系属长白山植被区系小兴安岭亚区动植物区系,属古北界—东北区—长白山地区亚区,地理位置东经128°58′~129°15′E,北纬48°12′~48°12′N,总面积18165.4hm2。林木总蓄积461万m3(1997年调查),植物资源有113科612种,森林植物仍保存着很多古老第三纪的孑遗种,如红松(Pinuskoraiensis)水曲柳(Fraxinusmandhurica)、核桃楸(Juqlansmanshurica)、黄檗(Pellodendronamurense)、紫椴(Tiliaamurensis)和色木槭(Acermono)等古老树种;分布有青楷槭(Acertegmemtosum)、怀槐(Maackiramutensis)、春榆(Ulmuspropinqua)、香杨(P0puluskoreana)、大青杨(P.ussuriensis)等阔叶树种;又有喜暖的藤本植物,山葡萄(Vitisamurensis)、五味子(Schizanrachinensis)、枸枣猕猴桃(A.kolomikta)等混生期间,伴生有红皮云杉(piceakoraiensis)、鱼鳞云杉(Piceajezoensis)、局部呈斑状的臭冷杉(A-biesnephrolepis)、兴安落叶松(Larixgmelini)分布。丰林保护区原始阔叶红松林植物资源非常丰富,是我国目前保存最完整、最典型的原始红松林保护区。2标准地设置及调查方法选取该区7个主要森林群落类型,主要为陡坡柞树红松林,斜坡椴树红松林,缓坡枫桦红松林、云冷杉红松林、冷杉红松林、云冷杉林和谷地落叶松林。选择具有代表性的典型群落,设置固定标准地15块,标准地的面积为25m×40m,调查标准地内乔木树种,在每块标准地内机械设置2m×2m样方25个,调查样方内的亚乔木树种和灌木数量,样方总计375个;同时设置1m×1m样方25个,调查草本数量,样方总计375个。分别统计每块标准地内乔木层和总样方内的亚乔木层、灌木层、草本层的物种数和物种总株数,采用阔叶红松林基本林型生态序列标准,以坡向、坡位为主要分类因子,坡度、郁闭度为限制因子。分析不同群落类型及环境因子与物种丰富度指数关系。2.1s1s13(1)S—样本中观察的物种数(2)R1=(S-1)/logN(3)R2=S/logN(4)R3=S/N1/2其中,S为物种数目,N为个体数目。2.2建立指数模型(1)多项式模型y=aX+bX+c(2)线性模型y=aX+b(3)对数模型y=aLn(X)+b(4)乘幂模型y=aXb(5)指数模型y=aebx3结果与讨论3.1不同类型森林群落物种丰富度表1给出丰林保护区主要森林群落类型乔木层、灌木层、草本层的物种数目,不同的森林群落类型亚乔木层物种数目最低(1~4个种),乔木层物种数目次之(4~7个种),灌木层较多(3~10个种),草本层最高(16~42个种)。调查的所有森林群落类型亚乔木层物种数目总计为6个种,占该区亚乔木物种数目(28个种)的21.4%;乔木层物种数目总计为9个种,占该区乔木物种数目(21个种)的42.8%;灌木层物种数目总计为23个种,占该区灌木物种数目(47个种)的48.9%;草本层物种数目总计为96个种,占该区草本物种数目(445个种)的21.6%。在类型Ⅹ、Ⅺ、≫、ⅩⅤ和、ⅩⅣ中乔木层、亚乔木层、灌木层、草本层的物种个体数目总计较少,其它类型的物种个体数目总计较多,森林群落类型的物种个体数目顺序是Ⅹ<Ⅺ<≫<ⅩⅣ<ⅩⅤ<ⅩⅢ<Ⅸ、Ⅳ、Ⅴ<Ⅵ、Ⅶ、Ⅰ<Ⅱ<ⅤⅢ<Ⅲ,变化范围26~59个,平均为46.9个,方差为10.9个;在类型中物种个体数总计顺序是Ⅺ<≫<ⅩⅤ<Ⅸ<ⅤⅢ<ⅩⅥ<Ⅹ<Ⅵ<Ⅰ<Ⅴ<Ⅳ<Ⅲ<Ⅱ<ⅩⅢ<Ⅶ,变化范围415~2710个,平均为1860.7个,方差为643.9个。这说明陡坡柞树红松林、缓坡椴树红松林、谷地落叶松林物种多样性较少,阔叶红松林是以立地条件为主要因子转移,而森林群落类型决定了物种的丰富度。综上所述,这些森林类型物种丰富度,亚乔木层和乔木层较低,而草本层和灌木层较高。物种丰富度的垂直结构是草本层>灌木层>乔木层。3.2生物多样性与群落丰富度关系阔叶红松林是我国东北山地的地带性顶极群落,受环境因子梯度的影响,尤其是坡向、坡位、坡度等因子的影响群落之间变化明显,表2的环境因子数据表明,该区的阳向森林群落类型为柞树红松林、椴树红松林、云冷杉红松林、云冷杉林;阴向森林群落类型为枫桦红松林、云冷杉红松林、落叶松林,通过表1和表2可以得出阳向森林群落类型中物种数目总计平均为40.5个种,方差为10.0,物种个体总数平均为16767个,方差为892;阴向森林群落类型中物种数目总计平均为51.2个种,方差为9.8,物种个体总数平均为1983个,方差为413。统计结果表明阴向物种数目与物种个体数量大于阳向,这说明坡向对群落物种丰富度影响较大,主要是土壤湿度和生境干燥程度变化引起的。统计阳向林分郁闭度为0.82~0.48,平均为0.65,阴向林分郁闭度为0.86~0.44,平均为0.58,分析结果表明:林分郁闭度与物种丰富度具有相关性,郁闭度与物种丰富度及个体总数呈负相关。根据阔叶红松林基本林型生态序列,即以阳向柞树红松林、椴树红松林、云冷杉红松林、云冷杉林为一个生态组群(第一生态组群标准地号:Ⅺ、≫、Ⅹ、Ⅳ、ⅩⅤ、Ⅶ、ⅩⅢ);以阴向枫桦红松林、云冷杉红松林、落叶松林为另一个生态组群(第二生态组群标准地号:Ⅸ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅱ、Ⅰ、Ⅵ、Ⅷ、Ⅹ)。以坡位环境因子为第一排序,以坡度环境因子为第二排序,建立描述森林群落类型序列与物种丰富度指数、个体数量关系的模型,根据表1统计SR1、R2R3丰富度指数,以散点分布拟合效果普遍较好的为多项式线性数学模型,见表3、4,四种丰富度指数中以S指数相关性较好。分析结果表明:物种丰富度、物种的个体总数,阳向以云冷杉红松林、云冷杉林最高;阴向以枫桦红松林、云冷杉红松林最高。东北山地主要分布阔叶红松林,森林群落中高大的乔木树种和亚乔木树种个体在生态位上占据着较大的空间,矮小灌木和大部分一年生草本在生态位上占据空间较小,个体生物量相差几万至几百万倍,或者更大,森林群落中乔木树种是群落的主体,直接影响群落下的矮小灌木和草本分布,森林群落林型是物种丰富度、物种个体总数的表现,立地因子又决定了不同森林群落林型的分布,因此群落类型、环境因子、物种丰富度及物种个体总数三者具有明显的相关性。4物种丰富度与林分类型的关系4.1阔叶红松林不同森林群落类型中物种丰富度的垂直结构是草本层>灌木层>乔木层。4.2森林群落以立地条件为主要因子而转移,森林群落决定了物种丰富度,主要是土壤含水率决定物种分布。4.3根据阔叶红松林基本林型生态序列,即以阳向柞树红松林、椴树红松林、云冷杉红松林、云冷杉林为一个生态组群;以阴