大兴安岭中部天然次生林种子雨动态、更新分布格局及影响因子研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:or4108432566
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森林更新是森林生态系统自我修复的重要手段,也是维持森林群落动态变化的基础。大兴安岭地区由于近半个世纪的过度采伐,导致目前该区天然次生林质量低下,森林更新状况较差,对该地区开展森林更新的相关研究,有利于提升天然次生林在动态变化过程中的稳定性、促进天然次生林的正向演替。本研究以大兴安岭中部地区主要森林类型为研究对象,基于2017-2019年的127块标准地数据,对该地区的森林更新情况进行了综合研究。分析了该地区主要树种在不同林型间的种子雨季节动态、落叶动态、种子雨千粒重、种子雨年际变化和种子雨空间格局。分析了不同生长阶段下幼苗幼树的分布格局及空间关联性,探讨了幼苗幼树空间分布格局的形成机制。建立了全局泊松模型和以GWR模型为基础的不同尺度的GWPR模型对该地区天然次生林的更新状况进行模拟,对模型残差的全局空间自相关性进行了描述,采用小尺度下的局域模型对该区森林更新状况进行了评价和分析。最后,本研究建立了森林更新影响因子的综合评价体系,对该地区不同森林类型的更新优劣进行了判断。本研究主要内容及结论如下:(1)本研究对3种林型的种子雨落种量进行了为期两年的动态监测。监测结果显示:各林型中的落叶松种子雨和白桦种子雨呈现明显的单峰型分布。针阔树种的落叶量也呈现出明显的季节动态,各林型落叶量大多在9月中上旬达到高峰。在针阔混交林和针叶混交林中,处于高峰期的落叶松种子雨千粒重要明显大于初始期和末尾期的落叶松种子雨千粒重,3种林型下白桦千粒重在季节动态变化中并未表现出明显的差异。落叶松和白桦的种子雨均呈现出明显的年际变化差异,2018年为种子散种量的丰年,2019年为歉年,在种子雨动态监测的两年时间内,所有种子雨的空间格局在总体上都表现为聚集分布状态。(2)运用O-ring空间点格局分析方法,对3种森林类型不同发育阶段下优势树种和主要树种的空间分布格局及空间关联性进行了研究。结果表明:白桦林中白桦和落叶松在空间分布上表现出相同的分布格局,从幼树-大树,呈现出由聚集分布向随机分布过渡的趋势。针阔混交林各树种主要以随机分布为主。针叶混交林中,落叶松和云杉大树主要以随机分布为主,其他径级下的云杉则以聚集分布为主。白桦林和针叶混交林不同发育阶段下主要树种的种内关联性受一定范围内空间尺度的制约,针阔混交林不同发育阶段下的主要树种受空间尺度制约的现象并不明显。3种林型的密度受各树木个体与大树之间距离的影响,且影响程度不同。此外,较小径级下树种的空间分布格局容易受到邻近生境和扩散限制的共同影响,尺度依赖性在种内和种间关联性中都存在,白桦林中白桦与落叶松在小尺度上主要表现为正关联,针阔混交林中落叶松和白桦主要表现为无关联,针叶混交林中落叶松与白桦主要表现为无关联,随着尺度的增加,与云杉整体依次主要表现为负关联-无关联-正关联,与樟子松表现为正关联。(3)通过建立全局泊松模型和不同尺度下地理加权泊松模型(GWPR模型)对研究区的森林更新状况进行模拟,利用Moran Ⅰ统计量分析了空间自相关性,探索尺度效应对空间自相关性的影响。从空间尺度角度来看,5 km空间尺度下的局域模型产生了较好的模型残差局域化空间分布效果,形成了不同模型残差聚集的理想分布状态,模型变量的参数估计值产生了跨度最大的变化范围,模型的稳定性较好,随着空间尺度的逐渐增大,模型的稳定性逐渐下降,但总体上仍要好于全局模型。同时处于该尺度下的局域模型,模型残差的空间自相关性最低。局域模型的拟合效果要好于全局模型,其中5 km下局域模型的MSE值和AIC值在所有模型中最小。研究区内更新株数主要集中在1000~2000株/hm2之间,呈南高北低,东西差异不明显的分布趋势。(4)从林分结构、林分因子、土壤理化性质、林下植被特征和干扰等5个方面选取影响森林更新能力的19项指标,运用层次分析法和熵权法相结合的方法得到指标权重,建立了森林更新影响因子综合评价体系,采用线性函数综合评价法得到了森林影响因子的综合评价值。综合评价值可以很好地判断森林更新的优劣情况,不同林型下综合评价值对森林更新优劣的判断准确率均在90%以上,从总体上看,落叶松林的更新情况要相对优于针阔混交林和白桦林的更新情况。从本文森林更新综合研究的结果上看,研究区的森林天然更新状况整体上处于不良水平,为保证森林天然更新获得良好效果应采取人工促进更新的方式进行森林经营。在进行人工促进更新(如抚育间伐、人工补植更新等)的经营措施时,应考虑空间格局、空间关联性、不同径级树木之间距离以及乔木树种组成比例等因素对森林更新的影响,以期在最大程度上提升该地区的森林更新状况。
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