山地旅游区域道路两侧森林边缘植物多样性、小气候和土壤变化研究

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为了支持森林旅游发展,各级管理机构在森林旅游区域内修建了大量道路,这些道路两侧森林边缘的生物/非生物环境受到了显著的影响,尤其是植物、小气候和土壤。虽然相关内容已经受到了广泛研究,但是其变化模式在不同的研究中差异很大。因此,为探究在山地森林旅游区域中,道路两侧森林边缘植物物种多样性和物种组成、小气候和土壤理化性质变化模式与机制,本研究以重庆市主城区山地森林旅游区域(缙云山风景名胜区、歌乐山国家森林公园)为研究对象,选择不同道路宽度(0.5-1m/2m/4-6m)、坡度(6-15°/16-25°/26-35°)、坡向(阴坡/阳坡)、植被类型(阔叶林/针阔混交林/阔叶林+竹林)以及位于道路两侧上坡或下坡的生境类型,比较分析了从道路边界到森林内部之间的植物物种多样性与物种组成、小气候(光照强度和温度)和土壤理化性质(土壤含水量、总氮含量、有效磷含量和有机质含量)的变化特点,并探究了森林边缘园林化种植对植物物种多样性的影响。主要研究结论如下:(1)从道路边界到森林内部,树冠层植物物种多样性无显著变化;乔木层第二亚层、灌木层和草本层植物物种多样性整体上呈现出先下降后保持平稳的趋势。具体而言,乔木层第二亚层植物物种多样性变化距离不超过10-20m,灌木层植物物种多样性变化距离不超过10-15m,草本层植物物种多样性变化距离不超过12-14m。在不同的生境类型中,植物物种多样性随距离而变化的空间范围有一定差异。具体表现为:1)0.5-1m道路两侧森林边缘植物物种多样性未发生显著变化,4-6m道路两侧森林边缘植物物种多样性变化范围大于2m道路两侧森林边缘;2)相比于阴坡的森林边缘,阳坡的森林边缘中植物物种多样性变化范围更大;3)相比于针阔混交林与阔叶林+竹林中的森林边缘,阔叶林中的森林边缘的植物物种多样性变化更小;4)随着坡度等级的变化,植物物种多样性变化范围无明显规律;(2)从道路边界到森林内部,树冠层、乔木层第二亚层植物物种组成无显著变化,灌木层植物、草本层植物物种组成出现了显著的变化。路旁(0-5m)与过渡区域(5-20m)灌木层植物物种组成的相异性系数为0.8718,路旁(0-5m)与森林内部(20m以后)灌木层植物物种组成的相异性系数为0.4506,过渡区域(5-20m)与森林内部(20m以后)灌木层植物物种组成的相异性系数为0.3505。只存于路旁(0-5m)的灌木层植物有11种;只在森林内部(15m以后)存在的灌木层植物有6种;只存在于过渡地带(5-15m)的灌木层植物有24种;有23种灌木层植物在路旁、过渡地带和森林内部都存在;有9种灌木层植物同时存在于路旁和过渡地带(0-15m)。路旁(0-2m)与过渡区域(2-14m)的草本层植物物种组成相异性系数为0.6492,路旁(0-2m)与森林内部(14m以后)的草本层植物物种组成相异性系数为0.5,过渡区域(2-14m)与森林内部(14m以后)的草本层植物物种组成相异性系数为0.2440。只存在于路旁(0-2m)的草本层植物有7种;没有任何一种草本层植物只存在于森林内部(14m以后);只存在于过渡地带(2-14m)的草本层植物有10种;有8种草本层植物存在于路旁、过渡地带和森林内部;有10种草本层植物同时存在于路旁和过渡地带(0-14m)。(3)在进行研究的季节里,从道路边界到森林内部,光照强度变化趋势为先下降,后保持在较低水平,其降低距离不超过10m;温度在2m之内下降约0.4℃。在不同生境条件下,光照强度随距离而变化的空间范围有一定差异。具体表现为:1)4-6m道路两侧森林边缘中光照强度变化显著,2m道路与0.5-1m道路两侧森林边缘中光照强度变化不显著;2)随着坡度等级的变化,光照强度变化范围无明显规律;3)相比于阴坡的森林边缘,阳坡的森林边缘中光照强度变化范围更大;4)相比于针阔混交林与阔叶林+竹林中的森林边缘,阔叶林中的森林边缘的的光照强度变化更小。(4)从道路边界到森林内部,土壤含水量呈现出下降—上升—保持平稳的趋势,其变化距离不超过10m;总氮、有效磷和有机质含量呈现出先上升后保持平稳的趋势,其变化距离不超过10m。而且,只有在4.5m道路旁的森林边缘和位于下坡的森林边缘中,土壤总氮、有效磷和有机质含量发生显著变化。(5)相比于未进行园林化种植的森林边缘,园林化种植的森林边缘中灌木层、草本层植物物种多样性降低。
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