论文摘要
山地常绿落叶阔叶混交林是我国特有的森林植被类型。鄂西南地处我国东南低山丘陵向西部高原的过渡地带,常绿落叶阔叶混交林是鄂西南山地森林植被的主体。由于长期的过度采伐利用,面积不断缩小,功能持续下降,生态问题日益突出。以往我国对山地常绿落叶阔叶混交林的研究较少,主要集中在自然群落的分类和特征描述上,对人为干扰后各类退化群落生态恢复过程与机理了解甚少。本文应用植物群落学、恢复生态学和森林培育学等原理和方法,以鄂西南木林子不同恢复时期、不同采伐方式和不同恢复方式所形成的各类群落为对象,通过大量的野外调查、田间试验、资料收集和统计分析,系统研究不同恢复类型群落的恢复过程,并进行综合评价,提出相应的恢复技术策略,以解决鄂西南山地常绿落叶阔叶混交林恢复的理论与技术问题。这不仅可以丰富常绿落叶阔叶混交林研究内容,促进植被生态学和森林培育学等学科的发展,还为亚热带山地森林恢复提供理论依据和技术指导,具有十分重要的理论和实践意义。历经5年研究,得出以下主要结论;（1）系统研究了常绿落叶阔叶混交林恢复过程中群落结构动态。生活型谱和叶性质分析表明,自然恢复35年,或择伐后恢复14年群落能基本恢复成山地常绿落叶阔叶混交林的外貌;群落种类组成和重要值分析表明,随着群落的恢复,乔木树种数表现出先增加后略降低的趋势,灌木树种数在恢复早期较少,恢复中后期较多,草本植物与灌木树种相反,恢复早期种数较多,恢复中后期较少。群落中落叶树种重要值逐渐减少,而常绿树种逐渐增加。不同采伐方式和不同恢复方式群落的物种组成和重要值受人为干扰方式、强度和频度的影响而发生不同的变化,强度干扰（皆伐和人工恢复）的群落草本植物比例和落叶树种重要值较大,中轻度干扰（择伐和人工促进天然恢复）的群落乔灌木比例和常绿树种重要值较大;高度级和径级结构分析表明,随着群落的恢复,群落高度级和径级数不断增加,立木比例总体上随着高度级和径级增加而下降,在恢复早期这一变化趋势更明显。采伐和恢复方式的不同可引起群落结构发生不同程度的变化,并决定于干扰和恢复的复合效应。择伐恢复群落高度级和径级结构明显优于皆伐恢复群落,并与对照接近。人工恢复的柳杉林低高度级和低径级立木比例低,结构不稳定,人工杉檫混交林、人工促进天然恢复林和天然恢复林立木比例基本上表现出随高度级径级增加而减少的趋势,结构趋于合理。（2）系统研究了常绿落叶阔叶混交林恢复过程中物种多样性变化。在自然恢复过程中,林木层物种多样性指数变化趋势为;先升高,恢复到60年时达到最大,随后下降。林下木本植物层则呈波动性下降趋势;择伐增加了环境的异质性,多样性指数高于皆伐和对照;不同恢复方式群落中人工柳杉林多样性指数最低,明显低于人工杉檫混交林、人工促进天然恢复林和天然恢复林;群落物种多样性表现出在恢复中期和中等干扰程度最大,其结果支持了“中度干扰假说”。（3）系统研究了常绿落叶阔叶混交林恢复过程中树种生态位动态。生态位宽度分析表明,随着群落的恢复,优势落叶树种生态位表现出下降趋势,优势常绿树种则呈上升趋势。皆伐恢复群落优势落叶树种生态位为8.375,明显高于择伐（2.951）和对照（2.561）,而优势常绿树种生态位为1.374,明显低于择伐（7.515）和对照（7.097）,择伐与对照间没有明显差异。不同恢复方式群落中,人工柳杉林中柳杉生态位最高,人工杉檫混交林中杉木和檫木生态位最高,人工促进天然恢复林中檫木生态位最高,天然恢复林中大穗鹅耳枥最高。优势落叶树种生态位表现出人工柳杉林和人工杉檫混交林明显低于人工促进天然恢复林和天然恢复林,优势常绿树种生态位以人工柳杉林最低,明显低于其它恢复方式群落。生态位重叠分析表明,随着群落的恢复,优势落叶树种与其它树种的生态位重叠值呈波动性下降趋势,优势常绿树种总体上表现为波动性上升趋势,群落全部树种间生态位重叠程度总体上呈小幅度波动性下降之势。皆伐恢复群落中优势落叶树种与其它树种的生态位重叠值明显高于择伐与对照,优势常绿树种明显低于择伐与对照,择伐与对照接近。群落全部树种间生态位重叠程度表现出皆伐＞择伐＞对照,皆伐明显高于择伐与对照。不同恢复方式群落中优势落叶树种与其它树种间生态位重叠值表现出人工杉檫混交林明显高于其它恢复方式群落。优势常绿树种则表现出人工柳杉林和人工杉檫混交林低于人工促进天然恢复林和天然恢复林。群落全部树种间生态位重叠值差别不大,在0.280-0.394之间,人工柳杉林最低,人工杉檫混交林最高。相同或相似生活型的演替早期种间的较高生态位重叠,意味着种间对资源利用的相似性和竞争关系,后期演替种与其它树种间的生态位重叠,表示在水平空间上是重叠的,在垂直空间上是分化的,这不仅不是竞争,而是一种互利共生,是不同树种对有限环境资源充分利用的一种机制。（4）研究了常绿落叶阔叶混交林恢复过程中林分生长动态。随着群落的恢复,林分蓄积量和生物量均不断增加。当恢复到60年时,林分中落叶阔叶用材树种蓄积量最高,随后减少,可对其择伐利用;不同采伐方式群落林分蓄积量和生物量均表现出皆伐＜择伐＜对照,择伐明显高于皆伐;不同恢复方式群落林分蓄积量和生物量均表现出人工柳杉林＞人工杉檫混交林＞人工促进天然恢复林＞天然恢复林,合理的人为正干扰能明显促进林分生长。（5）分析了常绿落叶阔叶混交林恢复过程中天然更新动态。随着群落的恢复,树种天然更新能力总体上表现出增加趋势;不同采伐方式群落树种天然更新能力表现出择伐＞对照＞皆伐;不同恢复方式群落中,人工杉檫混交林、人工促进天然恢复林和天然恢复林天然更新能力明显优于人工柳杉林。（6）研究了环境胁迫下木荷、锥栗、水青冈和青冈等4个更新树种幼苗的形态响应与适应。从林窗边缘到林窗中央,木荷幼苗主要形态因子和生物量的数值逐渐增加,反映了木荷幼苗的喜光特性;锥栗、水青冈幼苗在弱光环境下各生长指标都较低,锥栗幼苗的变幅比水青冈大,青冈幼苗在3种光环境没有明显差异。锥栗幼苗的形态可塑性大,水青冈幼苗次之,青冈幼苗没有表现出明显的形态可塑性。锥栗为喜光阳性树种,水青冈为后期耐荫种,青冈为适应性强的耐荫种;幼苗生物量与苗高、地径的变化趋势遵从幂函数W=a（D2H）b模型;处于林窗中央生境的木荷幼苗质量指数最大,明显高于林窗边缘。锥栗、水青冈、青冈幼苗在全光下质量指数最高,锥栗、水青冈表现出显著性差异,青冈幼苗没有明显差异。（7）研究了常绿落叶阔叶混交林恢复过程中土壤生态过程。随着群落的恢复,土壤物理和化学性质基本上是向良性方向发展,且以上层土壤（0-20cm）变化较明显;择伐对林地土壤性质的影响较小,而皆伐影响较大;人工促进天然恢复林和天然恢复林土壤肥力水平较高,人工恢复柳杉林则较低。（8）构建了包括植被和土壤两大因素的12个评价指标,采用主成分分析方法对不同恢复类型群落的恢复效果进行了综合评价,评价结果符合木林子植被恢复实际。采用主成分分析方法对常绿落叶阔叶混交林生态恢复效果进行综合评价是可行的。（9）分析了常绿落叶阔叶混交林恢复的影响因素和可能性,确定了恢复目标和恢复途径,并提出了恢复技术策略。
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摘要ABSTRACT1 绪论1.1 研究背景1.2 生态恢复研究概述1.2.1 生态退化及其成因1.2.1.1 生态退化的概念及退化过程1.2.1.2 退化生态系统的类型1.2.1.3 生态退化的成因1.2.2 生态恢复的内涵与基本策略1.2.2.1 生态恢复的内涵1.2.2.2 生态恢复的目标与标准1.2.2.3 生态恢复的步骤与措施1.2.3 生态恢复研究与实践现状1.2.3.1 国外生态恢复研究概况1.2.3.2 国内生态恢复研究概况1.2.4 生态恢复研究的发展趋势1.2.4.1 生态恢复研究存在的问题1.2.4.2 生态恢复研究的发展趋势1.3 森林植被恢复研究进展1.3.1 森林退化的概念及其基本特征1.3.2 森林植被恢复的概念与基本策略1.3.3 森林植被恢复研究现状1.3.4 森林植被恢复研究的发展趋势1.4 森林植被恢复的理论基础1.4.1 森林演替理论1.4.2 森林干扰理论1.4.3 森林培育理论1.5 常绿落叶阔叶混交林研究概况1.5.1 常绿落叶阔叶混交林概念和自然分布1.5.2 常绿落叶阔叶混交林群落学特征研究1.5.3 常绿落叶阔叶混交林其它方面的研究1.5.4 木林子常绿落叶阔叶混交林研究简况1.6 本研究的目的意义2 研究区域概况及研究思路2.1 自然概况2.1.1 地理位置2.1.2 地形地势2.1.3 地质土壤2.1.4 气候特点2.1.5 自然植被2.2 常绿落叶阔叶混交林干扰体系及其退化类型2.2.1 常绿落叶阔叶混交林干扰体系2.2.1.1 自然干扰2.2.1.2 人为干扰2.2.2 退化常绿落叶阔叶混交林类型2.2.2.1 过伐林2.2.2.2 次生林2.2.2.3 次生灌丛2.2.2.4 草丛2.2.2.5 人工林2.3 研究内容和技术路线2.3.1 研究内容2.3.2 总体研究思路2.3.3 技术路线2.4 群落调查方法3 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中群落结构动态3.1 引言3.2 研究方法3.3 结果与分析3.3.1 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中群落生活型和叶性质变化3.3.1.1 不同恢复时期群落植物生活型和叶性质变化3.3.1.2 不同采伐方式群落植物生活型和叶性质比较3.3.1.3 不同恢复方式群落植物生活型和叶性质比较3.3.2 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中群落种类组成和重要值变化3.3.2.1 不同恢复时期群落种类组成和重要值的变化3.3.2.2 不同采伐方式群落种类组成和重要值比较3.3.2.3 不同恢复方式群落种类组成和重要值比较3.3.3 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中群落高度级和径级结构变化3.3.3.1 不同恢复时期群落高度级和径级结构变化3.3.3.2 不同采伐方式群落高度级和径级结构比较3.3.3.3 不同恢复方式群落高度级和径级结构比较3.4 小结4 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中物种多样性变化4.1 引言4.2 研究方法4.3 结果与分析4.3.1 不同恢复时期群落物种多样性变化4.3.2 不同采伐方式群落物种多样性比较4.3.3 不同恢复方式群落物种多样性比较4.4 小结5 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中主要树种生态位动态5.1 引言5.2 研究方法5.3 结果与分析5.3.1 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中主要树种生态位宽度变化5.3.1.1 不同恢复时期群落主要树种生态位宽度变化5.3.1.2 不同采伐方式群落主要树种生态位宽度比较5.3.1.3 不同恢复方式群落主要树种生态位宽度比较5.3.2 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中主要树种生态位重叠变化5.3.2.1 不同恢复时期群落主要树种间生态位重叠变化5.3.2.2 不同采伐方式群落主要树种间生态位重叠比较5.3.2.3 不同恢复方式群落主要树种间生态位重叠比较5.4 小结6 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中林分生长动态6.1 引言6.2 研究方法6.3 结果与分析6.3.1 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中林分生长状况6.3.1.1 不同恢复时期群落林分生长变化6.3.1.2 不同采伐方式群落林分生长比较6.3.1.3 不同恢复方式群落林分生长比较6.3.2 常绿落叶阔叶混交林主要树种生长过程分析6.3.2.1 光皮桦生长过程分析6.3.2.2 檫木生长过程分析6.3.2.3 枫香生长过程分析6.3.2.4 锥栗生长过程分析6.3.2.5 水青冈生长过程分析6.3.2.6 青冈生长过程分析6.3.2.7 木荷生长过程分析6.3.3 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中林分生物量变化6.3.3.1 不同恢复时期林分生物量变化6.3.3.2 不同采伐方式群落林分生物量比较6.3.3.3 不同恢复方式群落林分生物量比较6.4 小结7 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中天然更新研究7.1 引言7.2 研究方法7.3 结果与分析7.3.1 不同恢复时期群落天然更新研究7.3.2 不同采伐方式群落天然更新研究7.3.3 不同恢复方式群落天然更新研究7.4 小结8 环境胁迫下更新树种幼苗的形态响应与适应8.1 引言8.2 研究方法8.3 结果与分析5.3.1 环境胁迫下幼苗的形态可塑性响应8.3.1.1 林窗中不同生境幼苗的形态可塑性响应8.3.1.2 不同光环境幼苗的形态可塑性响应8.3.2 环境胁迫下幼苗生物量分配及回归模型8.3.2.1 林窗中不同生境幼苗的生物量分配及回归模型8.3.2.2 不同光环境幼苗的生物量分配及回归模型8.3.3 环境胁迫下幼苗质量评价8.3.3.1 林窗中不同生境幼苗质量评价8.3.3.2 不同光环境幼苗质量评价8.4 小结9 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中土壤生态过程研究9.1 引言9.2 研究方法9.3 结果与分析9.3.1 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中土壤物理性质的变化9.3.1.1 不同恢复时期群落土壤物理性质的变化9.3.1.2 不同采伐方式群落土壤物理性质的比较9.3.1.3 不同恢复方式群落土壤物理性质的比较9.3.2 常绿落叶阔叶混交林恢复过程中土壤化学性质的变化9.3.2.1 不同恢复时期群落土壤化学性质的变化9.3.2.2 不同采伐方式群落土壤化学性质的比较9.3.2.3 不同恢复方式群落土壤化学性质的比较9.4 小结10 常绿落叶阔叶混交林生态恢复效果综合评价10.1 引言10.2 研究方法10.3 结果与分析10.3.1 不同恢复时期群落生态恢复效果评价10.3.2 不同采伐方式群落生态恢复效果评价10.3.3 不同恢复方式群落生态恢复效果评价10.4 小结11 常绿落叶阔叶混交林恢复与重建技术策略11.1 退化常绿落叶阔叶混交林的主要特点11.2 影响常绿落叶阔叶混交林恢复的主要因素11.3 常绿落叶阔叶混交林恢复的可能性11.4 退化常绿落叶阔叶混交林恢复目标11.5 退化常绿落叶阔叶混交林恢复途径11.5.1 天然恢复11.5.2 人工促进天然恢复11.5.3 人工恢复11.6 退化常绿落叶阔叶混交林恢复技术策略11.6.1 过伐林11.6.2 次生林11.6.3 次生灌丛11.6.4 草丛11.6.5 人工林11.7 小结12 结论与讨论12.1 主要研究结论12.2 研究特色与创新12.3 研究展望参考文献附录1 本论文中出现的植物名录附录2 作者简介附录3 导师简介附录4 读博期间发表的论文致谢
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