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辽宁仙人洞国家级自然保护区森林群落稳定性评价

宋文璐 张华 伏捷 张俊 杜维新 苑知言 赵海涵

宋文璐, 张华, 伏捷, 张俊, 杜维新, 苑知言, 赵海涵. 辽宁仙人洞国家级自然保护区森林群落稳定性评价[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210330
引用本文: 宋文璐, 张华, 伏捷, 张俊, 杜维新, 苑知言, 赵海涵. 辽宁仙人洞国家级自然保护区森林群落稳定性评价[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210330
SONG Wenlu, ZHANG Hua, FU Jie, ZHANG Jun, DU Weixin, YUAN Zhiyan, ZHAO Haihan. Evaluation of forest community stability in Xianrendong National Nature Reserve, Liaoning[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210330
Citation: SONG Wenlu, ZHANG Hua, FU Jie, ZHANG Jun, DU Weixin, YUAN Zhiyan, ZHAO Haihan. Evaluation of forest community stability in Xianrendong National Nature Reserve, Liaoning[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210330

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辽宁仙人洞国家级自然保护区森林群落稳定性评价

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210330
基金项目: 辽宁省教育厅自然科学研究项目(LJ2020019);国家自然科学基金资助项目(41271064)
详细信息
    作者简介: 宋文璐(ORCID: 0000-0002-9617-7470),从事区域生态与环境研究。E-mail: swl147896@163.com
    通信作者: 张华(ORCID: 0000-0001-7423-561X),教授,博士,博士生导师,从事植物地理学和恢复生态学研究。E-mail: zhanghua0323@sina.com
  • 中图分类号: Q948.15

Evaluation of forest community stability in Xianrendong National Nature Reserve, Liaoning

  • 摘要:   目的  研究辽宁仙人洞国家级自然保护区9个典型森林群落稳定性,探讨其主要影响因素。  方法  以保护区9个典型森林群落的样地调查数据为数据源,比较各森林群落种群更新潜力、群落基本特征、物种多样性、种群生态位重叠、凋落物特性和土壤肥力差异,以此6项指标共44个因子构建群落稳定性评价体系,应用模糊数学中隶属函数值法对各森林群落稳定性状况作出评价。  结果  ①赤松Pinus densiflora +麻栎Quercus acutissima-地锦Parthenocissus tricuspidata +青花椒Zanthoxylum schinifolium-两型豆Amphicarpaea edgeworthii +白花碎米荠Cardamine leucantha群落种群更新潜力、物种多样性和土壤肥力最好,赤松-牛叠肚Rubus crataegifolius +青花椒-矮丛薹草Carex callitrichos var. nana群落生长发育基本特征平均值最高。9个群落种群生态位重叠情况相似,槲树Q. dentata +麻栎-花木蓝Indigofera kirilowii +榛Corylus heterophylla-菴闾Artemisia keiskeana +矮丛薹草群落凋落物层蓄积量和持水性最高。②9个森林群落的稳定性排名由高到低依次为赤松+麻栎-地锦+青花椒-两型豆+白花碎米荠群落、槲树+麻栎-花木蓝+榛-菴闾+矮丛薹草群落、麻栎+栓皮栎Q. variabilis-青花椒+榛-矮丛薹草群落、赤松-三桠乌药Lindera obtusiloba +照山白Rhododendron micranthum-矮丛薹草群落、赤松-青花椒-矮丛薹草群落、蒙古栎Q. mongolica +赤松-牛叠肚+照山白-矮丛薹草群落、蒙古栎-牛叠肚-矮丛薹草群落、赤松-牛叠肚+青花椒-矮丛薹草群落、槲树+赤松-榛-矮丛薹草群落。③6项森林群落稳定性评价指标中,第一主成分中种群更新潜力、物种多样性和土壤肥力的荷载系数最大。  结论  辽宁仙人洞国家级自然保护区9个典型森林群落稳定性存在显著差异,其主要影响因素为森林群落种群更新潜力、物种多样性以及土壤肥力。表10参31
  • 表  1  森林群落调查样地基本情况

    Table  1.   Basic situation of the sample plots in the forest communities

    样地
    编号
    群落名称群落类型北纬
    (N)
    东经
    (E)
    海拔/
    m
    坡度/
    (°)
    坡向/
    (°)
    郁闭度
    1 赤松-青花椒-矮丛薹草群落 针叶林   39°58′55.5″ 122°57′48.48″ 176.6 14 198 0.70
    2 蒙古栎+赤松-牛叠肚+照山白-矮丛薹草群落 针阔混交林 39°59′24.4″ 122°56′19.13″ 231.8 26 230 0.85
    3 蒙古栎-牛叠肚-矮丛薹草群落 落叶阔叶林 39°59′22.5″ 122°56′18.1″ 229.8 26 278 0.89
    4 赤松-牛叠肚+青花椒-矮丛薹草群落 针叶林   39°59′19.4″ 122°56′15.6″ 243.4 21 308 0.68
    5 赤松-三桠乌药+照山白-矮丛薹草群落 针叶林   39°59′42.8″ 122°56′05.3″ 239.3 19 259 0.65
    6 赤松+麻栎-地锦Parthenocissus tricuspidata +青花椒-
    两型豆Amphicarpaea edgeworthii +白花碎米荠
    Cardamine leucantha群落
    针阔混交林 39°59′09.1″ 122°57′33.7″ 161.9 30 113 0.75
    7 槲树+麻栎-花木蓝Indigofera kirilowii +榛-菴闾+
    矮丛薹草群落
    落叶阔叶林 39°59′01.4″ 122°57′46.0″ 175.0 25 218 0.75
    8 麻栎+栓皮栎-青花椒+榛-矮丛薹草群落 落叶阔叶林 39°59′02.5″ 122°57′58.2″ 211.5 27 219 0.65
    9 槲树+赤松-榛-矮丛薹草 针阔混交林 39°58′58.6″ 122°57′58.6″ 201.8 31 220 0.70
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    表  2  森林群落种群更新潜力

    Table  2.   Regenerative potential of the forest population

    样地
    编号
    幼苗比
    例/%
    幼树比
    例/%
    标准化数据
    平均值
    样地
    编号
    幼苗比
    例/%
    幼树比
    例/%
    标准化数据
    平均值
    样地
    编号
    幼苗比
    例/%
    幼树比
    例/%
    标准化数据
    平均值
    112.6217.54460.26414.494.08210.34717.070.00152.52
    29.721.34113.37516.131.06165.13855.977.83655.09
    37.292.08106.29626.1425.24733.48916.7916.69480.77
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    表  3  森林群落基本特征

    Table  3.   General characteristics of the forest communities

    样地
    编号
    郁闭度平均树
    高/m
    平均胸
    径/cm
    平均树
    龄/a
    物种种
    数/种
    标准化数据
    平均值
    10.709.2714.2225.7140794.38
    20.8510.3312.7124.6431783.55
    30.8911.6313.1622.2635824.52
    40.6811.2618.0336.1935902.02
    50.658.6413.3537.2045848.27
    60.759.5517.3633.0736868.13
    70.759.5713.9333.1328795.22
    80.658.8012.9625.1631717.87
    90.707.4110.7524.8225652.28
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    表  4  森林群落物种多样性指数

    Table  4.   Species diversity indexes of the forest communities

    林层指数不同样地的多样性指数FP
    123456789
    乔木层  H 0.91 0.62 0.11 0.34 0.78 1.28 1.39 0.93 1.09
    D 0.48 0.43 0.05 0.16 0.40 0.65 0.72 0.57 0.66
    J 0.66 0.89 0.16 0.25 0.44 0.66 0.86 0.85 0.99
    Ea 0.62 0.87 0.41 0.47 0.57 0.71 0.86 0.88 0.98
    Ma 0.70 0.24 0.22 0.74 1.12 1.61 0.95 0.51 0.45
    灌木层  H 1.54±0.19 ab 1.51±0.12 b 1.49±0.42 b 1.38±0.25 b 1.94±0.10 a 1.91±0.31 ab 0.83±0.47 c 1.55±0.53 ab 1.28±0.34 b 4.915 <0.001
    D 0.75±0.04 ab 0.74±0.03 ab 0.66±0.12 b 0.65±0.10 b 0.83±0.02 a 0.79±0.08 ab 0.46±0.26 c 0.74±0.14 ab 0.64±0.12 b 4.002 0.002
    J 0.90±0.08 ab 0.86±0.07 ab 0.74±0.11 b 0.77±0.10 b 0.90±0.03 ab 0.82±0.07 ab 0.84±0.11 ab 0.92±0.04 a 0.80±0.08 b 2.847 0.015
    Ea 0.83±0.11 ab 0.81±0.10 ab 0.61±0.08 b 0.66±0.12 b 0.82±0.04 ab 0.71±0.14 b 0.80±0.16 ab 0.87±0.08 a 0.74±0.11 ab 3.068 0.010
    Ma 1.71±0.70 ab 1.49±0.30 ab 1.74±0.80 ab 1.56±0.58 ab 2.26±0.25 a 2.27±0.80 a 0.92±0.66 b 1.71±0.92 ab 1.28±0.49 b 2.203 0.051
    草本层  H 1.71±0.52 ab 1.50±0.16 b 1.55±0.25 ab 1.45±0.26 b 1.95±0.35 a 1.34±0.28 b 1.65±0.38 ab 1.44±0.38 b 1.53±0.26 ab 1.494 0.194
    D 0.72±0.18 a 0.71±0.06 a 0.72±0.09 a 0.73±0.09 a 0.82±0.07 a 0.71±0.08 a 0.75±0.10 a 0.65±0.13 b 0.74±0.07 a 0.953 0.487
    J 0.79±0.15 b 0.84±0.06 ab 0.82±0.08 b 0.81±0.06 b 0.89±0.05 ab 0.94±0.07 a 0.82±0.05 b 0.72±0.10 b 0.90±0.07 ab 3.140 0.008
    Ea 0.66±0.15 b 0.74±0.09 ab 0.73±0.11 ab 0.93±0.36 a 0.81±0.09 ab 0.90±0.12 a 0.74±0.04 ab 0.63±0.11 b 0.83±0.11 ab 2.040 0.069
    Ma 2.16±0.72 ab 1.71±0.26 ab 1.72±0.36 ab 1.38±0.44 b 2.32±0.73 a 1.61±0.43 b 1.79±0.69 ab 1.66±0.63 ab 1.65±0.50 ab 1.374 0.241
    标准化数
    据平均值
    767.53 738.20 576.61 627.84 827.03 862.28 774.82 769.48 815.92
      说明:H. Shannon-Wiener指数;D. Simpson指数;J. Pielou指数;Ea. Alatalo指数;Ma. Margalef指数。同一行中不同字母表示差异显著(P<0.05),     相同字母表示差异不显著
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    表  5  森林群落种群生态位重叠指数分布格局

    Table  5.   Distribution pattern of niche overlap index of the forest communities

    样地
    编号
    灌木层草本层标准化数
    据平均值
    Oik=00<Oik≤0.30.3<Oik≤0.60.6<Oik≤0.9Oik>0.9Oik=00<Oik≤0.30.3<Oik≤0.60.6<Oik≤0.9Oik>0.9
    135.9023.0829.496.415.1355.2710.5415.1010.268.83620.16
    237.1820.5132.056.413.8558.8216.3415.693.275.88556.04
    320.0030.4830.4816.192.8646.3218.4224.212.638.42617.82
    435.1631.8721.986.594.4061.4312.8611.903.3310.48568.91
    528.6826.4730.8813.240.7456.0815.8715.344.508.20573.29
    648.9418.7819.057.675.5668.635.886.543.9215.03581.55
    747.2213.8927.782.788.3335.0924.5621.6411.117.60684.30
    819.7022.7342.4215.150.0045.0316.3726.327.025.26602.97
    921.8245.4520.007.275.4542.8620.8829.672.204.40598.57
      说明:Oik=0表示群落内种群生态位重叠值为0的种对占全部种对的比例;0<Oik≤0.3表示群落内种群生态位重叠值在此范围的种对     占全部种对的比例
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    表  6  森林群落凋落物特性

    Table  6.   Litter characteristics of the forest communities

    样地
    编号
    凋落物蓄积量/(t·hm−2)最大持水率/%最大持水量/(t·hm−2)标准化数
    据平均值
    未分解层半分解层合计未分解层半分解层未分解层半分解层合计
    12.26±0.79 d2.08±0.26 c4.34±1.05 d175.54±25.73 b176.24±36.46 b3.97±1.49 d3.67±0.56 c7.63±1.86 d285.51
    26.14±1.21 b9.64±2.66 a15.78±2.10 a348.50±154.58 ab282.72±70.07 ab21.40±7.91 b27.25±10.05 a48.65±13.64 ab854.47
    34.71±0.22 c5.31±0.42 b10.03±0.57 bc343.30±18.57 ab306.29±49.50 ab16.17±1.12 bc16.26±3.39 b32.43±4.02 bc666.81
    41.86±0.35 d1.01±0.38 c2.87±0.65 d191.29±21.48 b349.69±21.47 a3.56±0.79 d3.53±1.14 c7.09±1.50 d344.49
    55.60±1.34 bc8.66±1.74 ab14.26±2.19 ab251.49±42.77 b290.09±8.51 ab14.08±3.42 c25.12±4.71 a39.20±3.04 b734.58
    65.14±0.12 bc7.13±1.26 ab12.27±1.21 b348.29±41.26 ab301.46±15.81 ab17.90±1.64 bc21.50±3.28 ab39.40±4.55 b746.50
    78.02±0.27 a8.31±3.66 ab16.33±3.90 a369.74±46.76 a352.00±210.80 a29.65±3.05 a29.25±5.17 a58.90±4.29 a970.28
    84.56±0.57 c3.24±0.70 bc7.80±0.45 c385.47±38.37 a293.46±49.04 ab17.58±1.70 bc9.51±0.73 bc27.09±2.35 c609.33
    94.69±0.59 c5.75±1.60 b10.45±2.08 bc284.81±17.51 ab197.72±17.66 b13.36±1.16 c11.37±4.22 bc24.73±5.36 c553.62
    F19.6498.80419.1484.9941.72418.48711.97124.750
    P<0.01<0.01<0.01<0.010.161<0.01<0.01<0.01
      说明:不同小写字母表示不同样地间差异显著(P<0.05)
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    表  7  森林群落土壤肥力

    Table  7.   Soil fertilities of the forest communities

    样地编号土壤容重/(g·cm−3)土壤比重/(g·cm−3)有机质/%有效钾/%碱解氮%有效磷/%标准化数据平均值
    10.93±0.03 c2.67±0.12 a3.74±0.72 c2.40±0.09 ab0.50±0.06 bc0.04±0.01 c707.28
    21.11±0.07 a2.65±0.05 a2.97±1.04 c2.37±0.22 ab0.46±0.06 c0.03±0.01 c683.19
    30.98±0.07 bc2.75±0.08 a4.21±1.05 bc2.00±0.14 bc0.56±0.03 bc0.03±0.00 c706.72
    40.92±0.05 c2.72±0.06 a5.14±0.44 bc2.08±0.05 b0.61±0.03 ab0.04±0.01 bc754.71
    50.68±0.06 d2.63±0.07 b7.81±1.07 a1.98±0.01 bc0.71±0.05 a0.05±0.00 b805.70
    60.91±0.10 c2.68±0.02 a7.38±3.31 a1.84±0.24 bc0.69±0.16 ab0.09±0.02 a888.54
    71.22±0.15 ab2.65±0.08 a3.51±0.40 c2.65±0.08 a0.47±0.03 c0.04±0.00 c746.22
    81.10±0.08 ab2.67±0.16 a5.32±0.42 b2.44±0.07 a0.60±0.02 b0.05±0.00 b812.33
    91.06±0.01 b2.74±0.06 a2.85±0.05 c1.66±0.49 c0.34±0.03 d0.02±0.01 c601.62
    F11.7781.32011.6267.3549.64523.214
    P<0.010.265<0.01<0.01<0.01<0.01
      说明:不同小写字母表示不同样地间差异显著(P<0.05)
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    表  8  森林群落各指标隶属函数值及平均值

    Table  8.   Subordinate function values of community stability

    样地编号种群更新潜力群落基本特征物种多样性种群生态位重叠凋落物特性土壤特性平均值
    数值排序数值排序数值排序数值排序数值排序数值排序数值排序
    10.5640.5760.6760.5020.0090.3760.445
    20.0180.5370.5770.0090.8320.2880.376
    30.0090.6940.0090.4830.5650.3770.357
    40.1751.0010.1880.1080.0980.5340.348
    50.0960.7830.8820.1370.6640.7130.544
    61.0010.8621.0010.2060.6731.0010.791
    70.0770.5750.6941.0011.0010.5050.642
    80.8820.2680.6850.3740.4760.7320.563
    90.6030.0090.7430.3350.3970.0090.349
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    表  9  主成分分析结果

    Table  9.   Results of principal components analysis

    主成分特征值贡献率/%累积贡献率/%
    11.9031.6631.66
    21.6126.8558.51
    31.3622.6681.17
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    表  10  森林群落稳定性影响因素载荷矩阵

    Table  10.   Component matrix for forest community stability factors

    影响因素
    主成分荷载
    123
    种群更新潜力 0.79−0.31−0.42
    群落基本特征 0.050.950.12
    物种多样性  0.82−0.330.16
    种群生态位重叠−0.14−0.420.55
    凋落物特性  0.14−0.070.90
    土壤肥力   0.750.560.20
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-27
  • 修回日期:  2021-07-27

辽宁仙人洞国家级自然保护区森林群落稳定性评价

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210330
    基金项目:  辽宁省教育厅自然科学研究项目(LJ2020019);国家自然科学基金资助项目(41271064)
    作者简介:

    宋文璐(ORCID: 0000-0002-9617-7470),从事区域生态与环境研究。E-mail: swl147896@163.com

    通信作者: 张华(ORCID: 0000-0001-7423-561X),教授,博士,博士生导师,从事植物地理学和恢复生态学研究。E-mail: zhanghua0323@sina.com
  • 中图分类号: Q948.15

摘要:   目的  研究辽宁仙人洞国家级自然保护区9个典型森林群落稳定性,探讨其主要影响因素。  方法  以保护区9个典型森林群落的样地调查数据为数据源,比较各森林群落种群更新潜力、群落基本特征、物种多样性、种群生态位重叠、凋落物特性和土壤肥力差异,以此6项指标共44个因子构建群落稳定性评价体系,应用模糊数学中隶属函数值法对各森林群落稳定性状况作出评价。  结果  ①赤松Pinus densiflora +麻栎Quercus acutissima-地锦Parthenocissus tricuspidata +青花椒Zanthoxylum schinifolium-两型豆Amphicarpaea edgeworthii +白花碎米荠Cardamine leucantha群落种群更新潜力、物种多样性和土壤肥力最好,赤松-牛叠肚Rubus crataegifolius +青花椒-矮丛薹草Carex callitrichos var. nana群落生长发育基本特征平均值最高。9个群落种群生态位重叠情况相似,槲树Q. dentata +麻栎-花木蓝Indigofera kirilowii +榛Corylus heterophylla-菴闾Artemisia keiskeana +矮丛薹草群落凋落物层蓄积量和持水性最高。②9个森林群落的稳定性排名由高到低依次为赤松+麻栎-地锦+青花椒-两型豆+白花碎米荠群落、槲树+麻栎-花木蓝+榛-菴闾+矮丛薹草群落、麻栎+栓皮栎Q. variabilis-青花椒+榛-矮丛薹草群落、赤松-三桠乌药Lindera obtusiloba +照山白Rhododendron micranthum-矮丛薹草群落、赤松-青花椒-矮丛薹草群落、蒙古栎Q. mongolica +赤松-牛叠肚+照山白-矮丛薹草群落、蒙古栎-牛叠肚-矮丛薹草群落、赤松-牛叠肚+青花椒-矮丛薹草群落、槲树+赤松-榛-矮丛薹草群落。③6项森林群落稳定性评价指标中,第一主成分中种群更新潜力、物种多样性和土壤肥力的荷载系数最大。  结论  辽宁仙人洞国家级自然保护区9个典型森林群落稳定性存在显著差异,其主要影响因素为森林群落种群更新潜力、物种多样性以及土壤肥力。表10参31

English Abstract

宋文璐, 张华, 伏捷, 张俊, 杜维新, 苑知言, 赵海涵. 辽宁仙人洞国家级自然保护区森林群落稳定性评价[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210330
引用本文: 宋文璐, 张华, 伏捷, 张俊, 杜维新, 苑知言, 赵海涵. 辽宁仙人洞国家级自然保护区森林群落稳定性评价[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210330
SONG Wenlu, ZHANG Hua, FU Jie, ZHANG Jun, DU Weixin, YUAN Zhiyan, ZHAO Haihan. Evaluation of forest community stability in Xianrendong National Nature Reserve, Liaoning[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210330
Citation: SONG Wenlu, ZHANG Hua, FU Jie, ZHANG Jun, DU Weixin, YUAN Zhiyan, ZHAO Haihan. Evaluation of forest community stability in Xianrendong National Nature Reserve, Liaoning[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210330

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