论文部分内容阅读
本文以贵州茂兰喀斯特森林国家自然保护区为研究区域,通过野外调查取样和室内测试与统计分析,研究喀斯特植被不同演替阶段的生物量和净初级生产力。分别于2007年4-10月和2008年7-9月在茂兰进行野外植物群落调查和地上生物量收获及地下生物量和树芯样品收获。根据常规群落学调查的20个样地的群落外貌、优势种属性(先锋种、次先锋种、过渡种、次顶级种和顶级种)、平均树高、平均胸径、林分密度和群落盖度等指标将茂兰喀斯特植被分为5个不同的演替阶段:草本群落、灌草群落、灌木群落、次顶级常绿落叶阔叶林和顶级常绿落叶阔叶林,同时根据群落着生基质的不同把群落类型分为石生群落和土壤群落。选取其中代表性的2个基质类型上的5个演替阶段共10个样地,对不同演替阶段的生物量和净初级生产力特征进行分析。结果表明:1)在演替的不同阶段,群落物种组成显著不同。在群落演替的初级阶段,即草本群落和灌草群落阶段,主要为先锋性植物,如盐肤木(Rhus chinensis)、算盘子(Glochidion puberum)、白茅(Imperta cylindrical var.major)、金茅(Eulaliaspeciosa)、密毛蕨(Pteridium revolutum)、长叶邓绿(Rhamnus crenata)、小果蔷薇(Rosa cymosa)、金樱子(Rosa laevigata)等;在灌木群落阶段,主要为香叶树(Lindera communis)、枫香(Liquidambar formosana)、南天竹(Nandinadomestica)、长柱十大功劳(Mahonia duclouxiana)等过渡性物种;而在次顶级常绿落叶阔叶林和顶级常绿阔叶林阶段,主要是小花梾木(Swida parviflora)、华南梾木(Swida austrosinensis)、齿叶黄皮(Clausena dunniana)、圆果化香(Platycarya longipes)、榕叶冬青(Ilex ficoidea)、西南米槠(Castanopsis carlesiivar.spinulosa)等次顶级、顶级植物。2)喀斯特森林群落正向演替极显著增加了群落地上生物量(P<0.001),从石生草本群落(密毛蕨-羊耳菊Inula cappa群落)的4.76 t/hm2到土壤顶级群落(榕叶冬青-西南米槠群落)的144.66 t/hm2。3)群落正向演极显著增加了地下生物量(p<0.001),同一演替阶段石生群落和土壤群落地下生物量差异不显著(p>0.05)。在顶级常绿落叶阔叶林和次顶级常绿落叶阔叶林阶段,石生群落地下生物量分别是58.15和30.11 t/hm2,均高于同阶段上壤群落(57.49和22.12 t/hm2);而在灌木、灌草、草本群落阶段,石生群落地下生物量低于土壤群落;石生群落粗根生物量均高于相同演替阶段的土壤群落,但差异不显著(p>0.05);而石生群落细根生物量均低于土壤群落,并表现出显著差异(p<0.05)。4)无论在石生群落还是土壤群落,演替初级阶段到顶级群落阶段的粗根生物量占根系总生物量的比重依次增加,但石生群落均高于同一演替阶段的土壤群落。5)石生群落根系分布以水平扩散和穿梭为主,无法估算各垂直层次的根系生物量;而土壤群落各演替阶段地下生物量主要集中在地面到地下10cm垂直空间内,从土壤草本群落到土壤顶级群落,该土层内的根系生物量占各自根系总生物量的98.9%、98.4%、73.9%、47.4%和97.9%。6)不同演替阶段石生群落地下碳贮量远远低于同阶段的土壤群落。土壤群落随着演替的进行,其地下碳贮量呈先积累后释放的特征,最高值出现在土壤灌木林阶段(223.63 tC/hm2)。7)石生群落净初级生产力随着正向演替的进行而呈递增趋势,从草本群落的2.73 t·hm-2·a-1递增到顶级常绿落叶阔叶林的13.58 t·hm-2·a-1;土壤群落无此特征。同一演替阶段的土壤群落净初级生产力高于石生群落,但没表现出显著差异(P>0.05)。净初级生产力分配格局中,分配给叶和细根的比重最大,两者之和占群落净初级生产力的60%以上,最高的达到76.09%(小花梾木-香叶树群落)。