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天山常绿阔叶林优势种群竞争状况研究 竞争是植物形态、生活史、植物群落结构和动态创造的主要动力之一。它是生态学的研究热点之一。一般是指2个以上有机体在所需的环境资源或能量不足的情况下,因争夺某种必需的资源或有限空间而发生的相互关系。竞争的结果往往是一个有机体阻碍了其他有机体的正常生长和发育,从而产生植物个体在生长发育上的差异。对常绿阔叶林竞争的研究是亚热带地区环境治理、生物多样性保护和维持的基础。进一步研究常绿阔叶林优势种群竞争,对阐明常绿阔叶林种群生态特性、群落形成及其稳定性与演替规律等都具有重要意义。本研究旨在通过对浙江天目山国家级自然保护区内的常绿阔叶林优势种群进行竞争研究,正确认识这些种群在常绿阔叶林中的地位和作用,以便深入研究亚热带常绿阔叶林的群落结构及演替进程,为常绿阔叶林的保护和可持续经营提供参考依据。 1 研究区域和方法 1.1 年生态系统和土壤植被分布特点 天目山国家级自然保护区位于浙江省西北部临安市境内,地理位置为30°18′30″~30°24′55″N,119°23′47″~119°28′27″E。地处中亚热带北缘向北亚热带的过渡地带,年平均气温为8.8~14.8℃,最冷月平均气温-2.6~3.4℃,极端最低气温-20.2℃,最热月平均气温19.9~28.1℃,极端最高气温38.2℃;≥10℃积温2 500~5 100℃;无霜期209~235 d;年均降水量1 390~1 870 mm;土壤以红壤、黄壤、棕黄壤为主。依据植物群落的种类组成、外貌结构和生态地理分布,可分成以下植被类型和群系组:常绿阔叶林(海拔870 m以下都有分布),常绿、落叶阔叶混交林(海拔850~1 110 m),落叶阔叶林(海拔1 110~1 380 m),落叶矮林(海拔1 380 m以上),竹林(海拔350~900 m)。常绿阔叶林是天目山地带性植被。 1.2 调查单元与边桩边界测定 踏查全林分,选定有代表性的地段设置样地。野外调查采用相邻网格(或格子)调查法,把面积100m×100 m样地分割成10 m×10 m的网格,以每个网格为调查单元。用全站仪围测样地边界,每隔10 m定边桩,测定边桩基部x,y,z坐标,填写样地边界测量表。 对每个样方(网格)进行每木检尺,将所有胸径≥5 cm的树木编号,并记录网格号、树号、树种、胸径、树高、枝下高和冠幅等测树因子,用全站仪测定每棵树木的x,y,z坐标,并将上述调查因子的数据分别输入计算机中。 1.3 优势种群的竞争指数的计算 群落的优势种采用优势度分析法确定。公式如下: 式(1)中:xi为前位树种(T)的相对基部面积(relative basal area,RBA),x为以优势种数量确定的优势种理想百分比,xj为剩余种(U)的百分比,N为总种数。如果群落只有一个优势种,则优势种的理想百分比为100%。如果有2个优势种,则它们的理想百分比为50%,如果有3个优势种,则理想百分比为33.3%,依次类推,分别计算d值。当d为最小值时前位种的种数(T)即为群落优势种数。计算时,基部面积可以是树干基部断面积,也可以是胸高断面积。本文采用胸高断面积。 优势种群的竞争指数: 式(2)中:Ic为某优势种群的竞争指数,其值越大,竞争越激烈;Ici为第i株对象木的竞争指数;Di为对象木i的胸径;Dj为竞争木j的胸径;Lij为对象木i与竞争木j的距离;n为第i株对象木周围的竞争木株数;N为某优势种群的对象木株数。 1.4 调查样地的确定 竞争影响范围根据树冠的接触和遮阳状况而定,因为植物个体越大,受影响和竞争的范围越大。一般认为,竞争影响范围由实际观测到林木间树冠交叉或重叠确定。常绿阔叶林中竞争木(胸径≥5cm)种类较多,竞争木株数也较多,此次调查的树冠半径一般为3~6 m,因此采用半径为6 m的样圆,计算结果较为合理。 当对象木i到最近邻体的距离大于它到样地边界的最近距离时需要进行边缘校正。本研究采用八邻域边缘校正。调查样地为100 m×100 m,所有的对象木分布在该样地内。当选取的对象木靠近样地边缘时,竞争木范围是根据坐标平移的办法来分别确定与原样地相邻、面积相等的8块样地,形成300 m×300 m的大样地。 2 结果与分析 2.1 常绿森林结构 根据调查结果进行统计,样地内胸径5 cm以上的林木共计1 794株82种,因此,常绿阔叶林结构复杂多样。本文采用Ohsawa优势度分析法确定群落的优势种群。表1为该常绿阔叶林的植物种群组成情况,及部分优势种群计算数据。 2.2 多年生阔叶优势种群与物种内种之间的竞争 2.2.1 不同品种群落的细叶青佐木纳米银属分析 本次共调查了1 794株胸径5 cm以上的树木,并通过统计分析,得到优势种群林木1 074株,其中常绿阔叶优势种群(细叶青冈,短尾柯和青冈)林木7