关帝山云杉次生林树木短期死亡动态及驱动因素

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活立木的死亡是森林生态系统稳定和发展必经的生态学过程,是森林生物多样性维持和森林动态演替的重要环节。因此,对活立木死亡动态及成因的研究可为认识云杉天然次生林树木死亡机制提供理论依据,并为云杉天然次生林地死亡木管理对策的科学制定提供科学参考。本研究以我国山西关帝山庞泉沟自然保护区4 hm~2云杉次生林样地2010年和2015年两次调查数据为基础,利用单变量成对相关函数和双变量成对相关函数对枯立木空间分布格局、不同径级活立木与枯立木的空间关联性以及枯立木不同径级间的相互关联性进行分析;利用广义线性混合效应模型(GLMM)分析树木死亡的主要驱动因素,结果如下:(1)样地内2010年胸径(DBH)≥1 cm的活立木共有25811株,隶属于11科22属30种,所有个体径级分布呈倒“L”型,个体数量随着径级增大呈断层式减少;2010—2015年5年间形成枯立木共2145株,涉及5科10属12种,以5~10 cm径级分布为主。(2)DBH<20 cm的枯立木在0~50 m尺度上整体呈聚集分布,主要是由于DBH<20 cm的活立木整体呈聚集分布所致,但DBH≥20 cm的枯立木在小尺度上表现微弱的聚集分布,整体上呈随机分布,这与活立木随着径级的增大聚集程度减弱的规律一致,说明枯立木的空间格局分布主要受活立木空间格局限制。(3)各径级活立木与枯立木空间关联分析表明,随着枯立木径级的增大,活立木与枯立木的空间关联性不同程度的减弱,表明环境或者生理性死亡可能成为大径级枯立木形成的关键因素。(4)从枯立木内部看,5 cm≤DBH<20 cm枯立木与DBH<5 cm枯立木、10cm≤DBH<20 cm枯立木与5 cm≤DBH<10 cm枯立木、DBH≥20 cm枯立木与5cm≤DBH<20 cm枯立木整体上都表现为显著正相关,说明枯立木会对后续活立木枯死产生影响。(5)综合群落水平和特征组水平下生物和非生物因子与树木死亡的广义线性回归分析,海拔和树木径级大小对大部分特征组水平及群落水平中的枯立木形成均表现为显著的正向影响。说明海拔与树木径级大小均可作为预测暖温带森林树木死亡的重要因子。(6)群落水平下,土壤全盐、速效氮、速效钾、有机质含量较高的生境中小径级树木死亡数量相对较多。对于生物因子,同种邻体胸高断面积与关帝山样地枯立木形成有显著的正相关关系,由此推断暖温带森林种群内存在比较强烈的负密度制约。在径级水平上,地形因子中的海拔对DBH<20 cm枯立木形成表现为显著正效应,而与DBH≥20 cm枯立木形成并未表现出显著影响;另外,DBH<20 cm的枯立木形成比DBH≥20 cm的枯立木形成更容易受到负密度制约的影响。不同耐阴性水平下,喜光树种枯立木形成比耐阴树种枯立木形成更容易受到负密度制约效应的影响。不同叶片物候特征水平下,常绿树种存活更容易受到生物因素和非生物因素的限制。
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