阔叶红松林粗木质残体对幼苗更新的影响

To explore the effects of coarse woody debris (CWD) on regeneration dynamics of major tree species' seedlings, we develop a study based on a forest dynamic plot of a typical mixed broad-leaved Korean pine forest. By using the single factor analytical method and multivariate statistical analysis, this project will analyze the effects of the characteristics of CWD (e.g. Species composition, diameter-class distribution, existing forms, decay class, dynamics of nutrients) on regeneration of seedlings. Based on the geographic information system (GIS), geostatistical and spatial pattern analysis methods, we will study the correlation between regeneration patterns of seedlings and spatial distribution patterns of CWD characteristics, and analysis key factors of CWD characteristics. The regeneration of seedlings which grow on different CWD under forest gap and closed canopy will be studied. Since the CWD as an important factor of habitat heterogeneity for maintaining community-level diversity, we will assess its relative contributions to negative density dependence (NDD), explore the reproductive strategies and process of ecology of regeneration of seedlings. The effect of the forming and decaying process of CWD on the regeneration of seedlings will reveal in this study. The results will provide scientific theoretical basis for the mechanism of species coexistence, structure and function of ecosystem, effective protection and reasonable utilization of the typical mixed broad-leaved Korean pine forest, and revegetation of secondary forest.

本研究以典型阔叶红松林大型森林动态监测样地为依托，通过长期定位调查的方法，探索粗木质残体(CWD)对阔叶红松林主要组成树种幼苗更新的影响，即采用单因子分析和多元统计分析的方法，分析阔叶红松林CWD基础特征(物种组成、径级分布、存在形式、腐烂等级和养分动态等)对不同树种幼苗更新的影响；利用地理信息系统、地统计学和空间格局分析方法，探索阔叶红松林CWD基础特征的空间分布格局与幼苗更新格局的关联性，分析出其控制因子；分析不同林冠条件下CWD(树冠和林隙下的CWD更新和非CWD更新)对不同树种幼苗更新的影响；检测CWD对幼苗更新负密度制约假说影响的强度，探索不同树种幼苗更新的繁殖策略和生态学过程，揭示阔叶红松林CWD的形成与腐烂过程对幼苗更新的意义，为阐明阔叶红松林的维持和物种共存机制提供理论基础，并为进一步探讨原始林生态系统结构与功能，合理地保护与经营阔叶红松林以及次生林的恢复提供科学依据。

依托于小兴安岭凉水9hm2森林动态监测样地，分析了土壤和粗木质残体的养分，监测了林内的光环境、林隙的分布，以及幼苗、幼树的动态。采用单因素方差分析和广义线性混合模型等方法分析了生物和非生物环境对幼苗更新的影响。结果表明：1）林隙对11种幼苗的建立具有显著的促进作用。在林隙内稠李、枫桦、裂叶榆、龙芽楤木、珍珠梅、山槐和红皮云杉的幼苗新增显著高于非林隙，而稠李、裂叶榆、龙芽楤木、珍珠梅和山槐幼苗的死亡数量显著高于非林隙；林隙对冷杉、春榆、红皮云杉、花楸和山槐幼苗的高生长具有促进作用。2）地形对8个主要乔木幼苗的分布有显著的影响，其中暴马丁香、冷杉、色木槭、春榆、花楷槭、紫椴和青楷槭幼苗与其成树分布基本一致，而红松幼苗的空间分布与成树分布有所不同。暴马丁香、冷杉、裂叶榆、青楷槭和紫椴幼苗的死亡与地形显著相关。暴马丁香、春榆、红松、冷杉、水曲柳、色木槭和紫椴新增幼苗与地形显著相关。3）枫桦和绣线菊仅更新在粗木质残体上，鼠李、山刺玫、山葡萄和香杨仅更新在森林地面上。生长在粗木质残体和森林地面上的更新幼苗密度差异显著，而其幼树密度差异极显著；粗木质残体上的乔木、灌木、喜光树种、中性树种和耐荫树种的更新幼苗、幼树的密度均与森林地面上的更新幼苗、幼树的密度差异极显著。大部分树种的更新苗生长在Ⅲ、Ⅳ腐烂等级的粗木质残体上。4）在阔叶红松林负密度制约在种间存在很大差异，并且负密度制约作用于种群的不同生活史阶段，是温带典型阔叶红松林维持生物多样性的重要机制。5）生物邻体因子对树木存活的效应存在种间变异，邻体半径可以影响生物邻体效应种间变异的侦测，但在任何一个邻体半径下，同种邻体密度指数效应的种间变异程度均大于异种邻体平均亲缘关系差异性指数。地形因子对树木存活的效应存在空间变异，空间尺度可以影响地形效应空间变异的侦测，但在任何一个空间尺度下，海拔高度效应的空间变异程度均大于凹凸度及山体阴影。