基于点格局的天然次生林空间格局变化及机制研究

The spatial pattern of stands provides important clues to reveal community dynamics, population structure, species coexistence and biodiversity, and is of great significance to the study of the seed transmission mechanism of forest species, the utilization of forest resources, the generation of forest gaps and the growth and development of undergrowth vegetation and other forest community succession and development. In recent years, there have been a lot of studies on the spatial pattern of stand tree species and its correlation, and even the competition mechanism, but few studies focus on the spatial-temporal dynamic changes of the spatial pattern of stand. The research takes the spruce secondary forest as the research object, on the basis of the existing fixed sample plot with continuous dynamic monitoring, combining the forest spatial analysis technology and field experiment, this research attempts to explore the dynamic change of spatial pattern of main tree species in different life strategies stages, analyze the influence of spatial pattern of stand tree species in sample plot area, and improve the mechanism and approach of spatial pattern accuracy analysis method, eventually establish affect tree species distribution pattern dynamic coupling relationship of space and time. In order to understanding the stand of species coexistence, community succession and other long-term ecological process and mechanisms, it will provide more accurate information and reference.

林分空间格局在揭示群落动态、种群结构、物种共存和生物多样性等方面提供了重要线索，对于研究森林树种的种子传播机制、林分资源利用、林隙的产生及林下植被的生长发育等森林群落演替发展意义重大。近年来，分析林分树种空间格局及其关联，甚至是竞争机制的研究已经很多，而对林分空间格局的时空动态变化的研究相对较少。本研究以地该区云杉次生林群落为研究对象，在已有连续动态监测的固定样地的基础上，将森林空间分析技术、野外实验相结合，试图探索主要树种不同生长阶段的空间格局的动态变化、分析样地面积对林分树种空间格局的影响以及提高空间格局精度分析方法的机制和途径，最终建立影响树种分布格局动态变化的时空耦合关系，为进一步认识林分的物种共存、群落演替等长期生态学过程及机制提供更为准确的信息和参考依据。

天然林以复杂的结构和功能以及丰富多样的物种组成，使得其本身具备极强的自我恢复能力，其中，云杉次生林作为华北地区最具代表性的地带性植被之一，通过研究该林分空间格局变化，能够在阐明群落动态、种群结构和生物多样性等方面提供重要线索，对于揭示森林树种的种子传播、林分资源利用、林隙的形成及林下植被的生长发育等生态机制也具有重要作用。基于此，项目以庞泉沟自然保护区云杉次生林群落为研究对象，利用空间格局量化方法并结合统计学中的典型相关分析等技术理论，重点围绕云杉次生林枯落物及土壤理化性质对林分空间格局的响应特征、林分空间结构对云杉次生林冠层及林内光照分布的影响、基于样地整合技术的林分空间格局及种间关联性研究。同时，采用相对影响法，将林分人为干扰强度进行等级划分，分析了不同干扰强度下林分空间结构对灌草层物种多样性的影响以及针阔混交林乔木层主要树种的空间格局及种间关联性。研究结果对云杉次生林林下枯落物及土壤层理化性质对林下更新幼苗幼树空间格局的响应、主林层林木空间结构和冠层结构与林内光照的相关性、不同面积样地和零模型的选择对林分主要树种空间格局及种间关联的影响、不同干扰强度下林分林分的空间结构和灌草层物种多样性动态变化等进行了深入阐述。同时，项目在实施过程中，调查取得了包括云杉次生林4hm2固定样地数据、3块1hm2天然针阔混交林样地固定数据、枯落物及土壤数据、半球面林冠影像关键数据。综上，研究为揭示林分空间结构与枯落物及土壤层相互关系、林分空间结构与森林冠层结构及林下光环境影响的地上-地下耦合机制、抽样面积大小对林分树种空间格局响应机制、干扰对林分乔木树种空间结构和林下灌草层物种多样性的影响等方面，提供一定的理论基础和技术依据，并在方法上提高了林木空间格局分析的精度，也为进一步认识华北寒温性云杉次生林的物种共存、群落演替等长期生态学过程及机制提供更为准确的信息和参考依据。