天山云杉天然更新幼苗发生过程与存活状态及其存活数量与功能性状的微生境解释

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良好的天然更新是森林生态系统可持续发展的基础。研究天山云杉(Picea schrenkiana var.tianshanica)幼苗的发生与存活动态及其存活数量、功能性状与微生境因子的相互关系,不仅有助于了解幼苗阶段生死动态的变化规律,还有助于加深环境筛(environmental filter)在天山云杉幼苗定居阶段筛选作用的科学认识。本文以天山北坡中部的天山云杉1年生天然更新幼苗为研究对象,基于原位监测及典型样方的调查数据,分析了不同微生境类型幼苗的发生过程以及不同微生境类型、发生时期幼苗的死亡动态,并使用微生境因子解释幼苗存活数量与功能性状的变异。主要研究结果如下:基于地被物与土壤特征可将天山云杉1年生幼苗发生的微生境划分为三种类型,即:苔藓型、草本型、枯落物型。苔藓型微生境,苔藓盖度厚度显著高于其他二者(P<0.05),坡向指数、腐殖质厚度显著低于其他二者(P<0.05);草本型微生境,草本盖度、根系盘结层较厚、土壤紧实度显著高于其他二者(P<0.05);枯落物型微生境,枯落物盖度厚度显著高于其他两二者(P<0.05),土壤含水量显著低于草本型微生境(P<0.05)。天山云杉种子萌发和幼苗发生过程遵循Weibull型时间释放模式。幼苗的发生过程可以划分为三个阶段,即:初期、盛期和末期。在初期,苔藓型、草本型、枯落物型微生境,平均累积发生数量分别为1.98、0.92和0.94株,持续时间分别为21、12和10d;在盛期,三种微生境平均累积发生数量分别为14.04、8.23和10.43株,持续时间分别为26、29和34 d;三种微生境分别于第47、43和44 d进入末期。与幼苗发生数量主要关联的气象因子是降雨天数、最低土壤温度、降雨量和平均土壤温度。不同发生时期间幼苗的存活时间存在显著差异(P<0.01),幼苗在苔藓型微生境下的存活时间显著高于其他两种类型(P<0.05)。发生盛期、发生末期比发生初期幼苗死亡风险率要高116.72%、205.41%(P<0.01)。苔藓型比草本型微生境幼苗的死亡风险显著降低了31.66%(P<0.05)。与幼苗死亡数量最主要关联的气象因子为最低气温、平均气温、最低地温以及降雨。能显著影响天山云杉1年生天然更新幼苗存活数量和功能性状的微生境因子有苔藓厚度、枯落物厚度、草本盖度、根系盘结层厚度、大树邻体效应和海拔、坡位,它们可解释天山云杉1年生天然更新幼苗存活数量和功能性状变异的47.43%。
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