中国暖温带辽东栎林主要树种共存机制的研究

【摘要】：物种共存是植物群落生态学的一个重要问题。对物种共存的研究可以促进人 们对生态系统结构与功能的认识，并为生物多样性保护及恢复提供理论指导。在 本论文中，通过对辽东栎一棘皮桦林主要树种空间格局及空间关系、竞争作用和 繁殖策略的研究，初步确定本地区辽东栎林主要树种共存的机制。 空间点格局分析表明辽东栎、棘皮桦和五角枫的幼苗、幼树和大树均呈聚集 分布。辽东栎幼苗和幼树的分布与同种大树个体正相关，与棘皮桦的大树个体负 相关，而与死树个体无显著的相关关系。这些结果说明种子散播和萌生繁殖过程 影响辽东栎树木个体的空间格局。棘皮桦幼苗和幼树的分布在小的空间尺度上与 同种活树和死树个体正相关，而与其它树种的活树及死树个体的分布呈负相关， 说明萌生是该物种繁殖的一个重要途径。五角枫的幼苗和幼树呈聚集分布，并与 同种大树个体的分布有关，说明其种子有限的散播范围影响其分布。辽东栎大树 个体的分布与棘皮桦大树个体在小尺度上呈负相关，表明这两个树种之间可能存 在竞争关系。 离散模型(the diffusion model)和生长动态模型(the growth dynamics model) 分析表明在一些树种之间存在单向的种间竞争，例如，黄花柳对白桦和棘皮桦的 竞争作用，棘皮桦对辽东栎，辽东栎对五角枫，和五角枫对山杨的竞争作用。这 些单向竞争主要是林冠层的大树个体对林下层小个体的竞争。在这些树种中没有 发现种内竞争。但是，各树种的生长率(G(t,x))与生长率方差((D(t,x))~(1/2) )呈直 线相关，而且样地中树木的死亡率较低，说明树种间的竞争强度很小。因此我们 推测非对称的种间竞争在塑造该森林群落结构和物种共存过程中的作用不大。 五角枫、辽东栎、糠椴和山杨的幼苗和幼树在森林的林下层占优势，密度和 出现频率均较高，可以形成稳定的幼苗库。五角枫、辽东栎和糠椴的幼苗大小级 结构呈倒J形，山杨幼苗的大小结构呈单峰形。棘皮桦幼苗很少，但幼树相对较 多，说明该树种可以形成幼树库。辽东栎幼苗在林窗中密度较大，而幼树的密度 与林窗的出现与否无明显的相关关系，说明林窗的形成对新更新苗有显著影响， 而林窗内的幼树可能是由林窗形成前已经建立的幼苗发展而来。林冠下的辽东栎 幼苗多数为萌生起源，寿命较长，一旦上层大树死亡，可以迅速生长，进入林冠 层。因此，林冠层下的幼苗库和林窗更新对辽东栋种群动态至关重要。五角枫幼 苗和幼树的耐荫性或避荫性较强，可以形成巨大的长期存在的幼苗库和幼树库， 以维持其种群的更新。糠锻和山杨的幼苗，主要起源于根的萌粟。由于母树提供 营养，幼苗生长速度较其它三个树种快.但它们对土壤湿度和营养的要求较高， 这限制了它们很难占据其它生境。 虽然，在所研究的处于不同演替阶段的群落中，树种的组成有所不同，但辽 东栋、大叶白腊和五角枫的幼苗均非常丰富，可以形成幼苗库。辽东栋的幼苗库 大部分为萌生苗，而大叶白腊的幼苗库主要由实生苗构成。大叶白腊的幼苗种群 中小个体丰富，它们生长速度很慢，在林下采取一种“坐一等”(sit一and一wait) 的策略。在三个树种中，五角枫幼苗主枝的伸长生长率最高，而且生长率与幼苗 的基径和生境的光照强度正相关。 通过以上研究，我们初步得出结论:竞争作用在研究的辽东栋一棘皮桦林主 要树种共存中起的作用很小;形成稳定长久的幼苗库是这些树种的主要繁殖策 略。因此，理解这些树种共存机制的关键在于这些树种幼苗库或幼树库的不同起 源，及幼苗和幼树对生境因子的不同生态响应所创造的丰富的更新生态位。 关键词:物种共存，空间分布格局，竞争作用，繁殖策略，幼苗库 【关键词】：物种共存 空间分布格局 竞争作用 繁殖策略 幼苗库
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（植物研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：Q948.1
【目录】：

• 中文摘要9-11
• 英文摘要11-15
• 第一章 植物群落物种共存机制的研究进展15-35
• 摘要15-18
• 1 种库理论18-19
• 2 生态位分化与物种共存19-21
• 2． 1 传统的生态位理论19-20
• 2． 2 更新生态位理论20
• 2． 3 资源比率／异质性假说20-21
• 3 竞争与物种共存21-23
• 3． 1 竞争共存21-22
• 3． 2 物种分布格局对共存的影响22
• 3． 3 斑块生境中的物种竞争共存22
• 3． 4 逆境和随机波动环境中的物种共存22-23
• 3． 5 贮存效应23
• 4 动因调节的物种共存23-26
• 4． 1 干扰理论23-24
• 4． 2 生物作用的影响24-26
• 5 生态漂变学说26
• 6 本文的研究内容和目的26-27
• 参考文献27-35
• 第二章 东灵山辽东栎-棘皮桦林主要树种空间格局分析35-57
• 摘要35-36
• 引言36-37
• 研究方法37-40
• 研究地概况37
• 数据采集37-38
• 数据分析38-40
• 研究结果40-47
• 树木的种群结构40-42
• 空间分布格局42
• 空间相关关系42-47
• 讨论47-50
• 主要树种的繁殖特性48-49
• 竞争作用49-50
• 参考文献50-54
• 附录54-57
• 第三章 东灵山辽东栎-棘皮桦林树种间的竞争作用与物种共存57-75
• 摘要57
• 引言57-58
• 研究方法58-62
• 研究地概况59
• 野外数据调查59
• 数据分析59-62
• 研究结果62-68
• 树木的大小级结构、生长和死亡62-67
• 树木的生长和竞争方式67-68
• 树种间的空间相关关系68
• 讨论68-70
• 树种的大小级结构与群落的发展动态68-69
• 暖温带落叶林树木的竞争作用与物种共存69-70
• 参考文献70-75
• 第四章 东灵山辽东栎-棘皮桦林主要树种繁殖过程与物种共存75-95
• 摘要75-76
• 引言76-77
• 研究方法77-80
• 研究地概况77-78
• 数据采集78-79
• 数据分析79-80
• 研究结果80-86
• 幼苗和幼树的密度及出现的频度80-82
• 幼苗的大小及主枝的伸长生长82-84
• 影响幼苗和幼树密度分布的因素84-85
• 影响幼苗主枝伸长生长的因素85-86
• 讨论86-90
• 幼苗和幼树的密度、生长与繁殖格局86-90
• 繁殖策略和物种共存90
• 参考文献90-95
• 第五章 东灵山不同演替阶段的辽东栎林幼苗统计学研究95-111
• 摘要95-96
• 引言96-97
• 研究方法97-100
• 研究地概况97-99
• 野外调查方法99
• 数据分析99-100
• 研究结果100-104
• 幼苗的大小级结构100
• 幼苗的类型100-102
• 幼苗的主枝伸长生长102-104
• 光照对幼苗生长的影响104
• 讨论104-107
• 参考文献107-111
• 结论111-112
• 结束语112-113
• 博士在学期间发表和接受的论文113-114
• 致谢114

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