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天津位于华北地区东北部,北依燕山、东临渤海,境内地形地貌独特,生态系统类型多样。北部山区有中上元古界国家级自然保护区和八仙山国家级自然保护区,中部有天津古海岸与湿地国家级自然保护区。对天津植物群落及植被进行系统研究,将有助于深入认识本区植物群落资源,并为生物多样性保护和管理政策制定提供科学依据。 本研究结合“华北地区自然植物群落资源综合考察”项目,依据植被生态学原理,采用科学规范的调查方法,对境内森林、湿地、滨海滩涂等自然植物群落和部分人工群落开展持续3年的外业调查。本研究对天津市植物群落进行系统分类、阐明植被分布规律、探讨典型植物群落演替的原因以及阐述天津植物群落资源特点及植物资源的新分布,并对本市植被现状及保护情况进行评述。 主要结果如下: 1.采用传统经典的植被分类方法,依据《中国植被》分类系统将本市植被分类,并对植物区系、建群种类型、植被现状进行分析。结果表明:(1)本市植被共有8个植被型,41个群系,81个群丛,命名群丛的基础上,编制植被类型系统表,并对每个群丛加以详细的群落特征分析。(2)本市山地位于东北及华北交界的过渡区,是暖温带到温带、湿润到半干旱的过渡带,植物区系成分复杂,物种组成具过渡性和混杂性,发现植物新资源共计12种(12科,12属),并整理出样方内出现的植物名录。(3)本区植被型主要是落叶阔叶林及天然次生林,落叶阔叶林主要由栎属植物为建群种,如槲树、槲栎、栓皮栎、辽东栎、蒙古栎,伴生种有核桃楸、白蜡树、黄檗等;天然次生林主要是油松林。(4)由于人为活动,植被受到不同程度的干扰,在破坏严重的地区,人工林取代原始林,而保护区内的植被因人为干扰小而保持其原始风貌,为原始次生林。 2.以暖温带典型森林群落为例分析其物种组成、群落垂直结构和多样性特征。通过基于重要值的α多样性指数评定多样性特征,如物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数。结果表明:(1)将典型森林植物群落分为2个植被型,7个群系,7个群丛,乔木层以栎属植物、核桃楸、白蜡树、鹅耳枥、油松为主要优势种,灌木层主要有三裂绣线菊、大花溲疏、小花溲疏、荆条,草本层以矮丛苔草、大叶铁线莲为主。(2)群落垂直结构明显3层,具有北方森林层片结构鲜明的典型特点。生活型谱表现为高位芽占优势,其次为地面芽。(3)不同群落类型的物种丰富度差异较大,同一群落不同层片也存在较大差异,呈复杂多样的空间分布格局。物种丰富度以油松、核桃楸混交林最高,槲栎、吴茱萸混交林最低;Shannon-Wiener指数的变化趋势与物种丰富度相似;Simpson指数表现为槲栎、吴茱萸混交林最高,表明该群落的信息量大、内部结构较复杂;Pielou指数差别小,表明物种分布均匀。(4)群落生境与多样性密切有关,其中坡向对多样性影响显著,因其影响森林小气候,致使群落接受太阳辐射的时间及强度不同。 3.植被分布具有一定规律,水平分布总体上为北部山地是次生森林分布区,主要为落叶阔叶林,丘陵以荆条、酸枣灌丛为主,中部平原以栽培植被为主,滨海湿地生有盐生植物群落。垂直分布规律主要体现在森林生态系统的海拔梯度物种组成上,以本市最高峰聚仙峰为例的研究结果表明:(1)乔木层建群种为壳斗科栎属植物及松科树种,桦木科、胡桃科及椴树科等常伴生。(2)海拔由低到高,物种丰富度总体呈递减趋势。(3)乔木胸高断面积与相应样方内灌木、草本物种丰富度呈负相关关系。(4)群落不同层的物种多样性沿海拔具明显规律性。乔木层物种丰富度随海拔升高为单峰曲线,最高点出现在600~700m区间,灌木及草本层为缓慢下降的双峰曲线;乔木层Simpson指数随海拔升高为单峰曲线,灌木层为双峰曲线,草本层单峰曲线于800~900 m陡然升高,而后迅速下降;Shannon-Wiener指数和Pielou指数的变化趋势相似,乔、灌、草3层均为双峰曲线,峰值均出现在600~700m海拔区间。(5)物种的海拔分布格局总结为:落叶阔叶林-针阔混交林(落叶阔叶林占优势)-针阔混交林(针叶林占优势)-落叶阔叶林(混生有针叶林)-落叶阔叶林。 4.通过对湿地生态系统盐生植物群落演替的驱动内因进行探讨,结果表明:(1)在极度盐碱湿地生态系统中,地上植被的演替和地下土壤微生物的演化存在密切联系。微生物群落结构随演替的进行发生明显改变,不但沿水平演替方向,同时发生在垂直土层方向。(2)细菌为微生物群落的优势种,而真菌在土壤养分循环当中起重要作用。(3)先锋植物碱蓬在裸地的定殖显著改善土壤条件,包括使土壤有机碳和总氮含量增加,使土壤容重和盐度降低,对土壤的改良起到至关重要的作用。(4) F/B比、G-/G+比、微生物总量、细菌和真菌含量可以表征演替进行的程度。(5)以上变化非单一因素导致,而是多重因素共同作用的结果,土壤有机碳尤其是总氮与微生物总生物量显著正相关,是影响微生物群落结构最主要的因素,然而,土壤含盐量对F/B比和G-/G+比值没有影响。微生物对微环境的响应通过根际作用实现。 5.分析特色、国家重点保护、濒危植物群落资源的种群年龄结构,结果表明:栎属植物、核桃楸、紫椴、黄檗群落的种群年龄结构为金字塔形,均为增长型种群。