基于树木年轮分析的火干扰下云南松天然林种群动态研究

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云南松是我国西南地区特有的具有重要生态学与经济学价值的针叶树种。其主要分布区域滇中高原具有的火成生态系统的特征,火干扰是该区域重要的生态因子之一。探究火干扰如何影响云南松种群对于理解云南松的分布与发展至关重要。本研究以云南省大理白族自治州云龙县云龙天池国家级自然保护区内的云南松天然林为研究对象。选取两个不同坡面,分别设置3个30m*30m样方,对样方内共814株乔木植株进行全样本调查,其中包含云南松植株753株;对样方内310株云南松植株进行了年轮样品采样;通过“树轮-火疤”分析以重建两个坡面的火干扰历史,并分析云南松种群年龄结构及径向生长与火干扰的关系。以此为依据,探讨火干扰对云南松种群动态的影响,以及云南松种群的维持机制。本研究主要结论如下:⑴云南松种群年龄结构特征:两个坡面的调查样地几乎为云南松纯林,两个坡面的云南松天然林种群年龄结构均呈现不连续的多峰结构,种群增长的数量高峰间断分布。天池南侧坡面云南松种群呈现一定程度的衰退趋势,北侧坡面云南松种群呈现增长趋势。⑵云南松天然林的过火历史:树轮火疤样品分析表明,云龙天池国家级自然保护区内云南松天然林存在周期性过火。本次研究所调查的林地至少经历三次火干扰。湖两侧森林林火发生时间有所不同。天池南侧坡面过火年份约为1919年、约1942年与约1975年,过火时间间隔为23年~33年;三次火干扰均为地面火,有一定数量的植株在过火后存活。北侧坡面过火年份约为约1929年、约1958年与约1975年,过火周期约间隔17~29年;三次过火均为地面火,有一定数量的植株在过火后存活。⑶云南松天然林年龄结构与火干扰的关系:云南松天然林年龄结构的不连续多峰结构与火干扰有一定的相关性,明显的个体数量高峰出现于火干扰发生后,个体数量高峰出现后,云南松种群个体补充数量急剧下降。个体数量高峰的出现对火干扰有一定的依赖性。⑷间隔较短的火干扰可能导致两次火干扰之间更新少或只有较少的该时段内更新植株存活;但即使在长时间无火干扰发生的条件下,种群内自疏现象的存在也会导致云南松存活个体减少。⑸天池两侧坡面云南松径向生长:天池两侧坡面云南松轮宽年表表明,两个种群的云南松植株径向生长变化趋势有一定的相似性,但生长高峰和低谷值出现的年份略有差异,两个坡面云南松轮宽指数(RWI)有较大差异。⑹天池两侧坡面的云南松天然林植株径向生长对火干扰事件抵抗力指数及恢复力指数:两侧坡面不同年龄植株的抵抗力与恢复力指数均不相同。两个坡面内不同的云南松个体径向生长对火干扰均有一定程度的抵抗能力,火干扰对云南松径向生长总体呈现抑制趋势,地表火的发生使得云南松的径向生长量出现下降,但并未导致其径向生长停滞,过火后五年云南松的径向生长量尚不能恢复至过火前五年水平。云南松天然林种群存在周期性火干扰;云南松对生境火干扰有一定的抵抗力及恢复力,可以在经历火干扰后维持一定存活率,存活植株径向生长受火干扰抑制,火干扰发生后五年云南松径向生长尚不能恢复至火干扰前五年水平;云南松天然林在火干扰后出现大量更新,火干扰可能清除了一部分幼龄植株;即便长期无火干扰发生的情况下,云南松种群内自疏现象等可能导致云南松存活个体减少,同时由于新个体补充速率较慢,可能会使得云南松种群逐渐呈现衰退趋势。火干扰维持着云南松天然林的长期持续存在。
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