桂林岩溶石山青冈栎群落生态学研究(1).pdf

广西师范大学 硕士学位论文 桂林岩溶石山青冈栎群落生态学研究 姓名：胡刚 申请学位级别：硕士 专业：野生动植物保护与利用 指导教师：梁士楚 20070501 I 桂林岩溶石山青冈栎群落生态学研究桂林岩溶石山青冈栎群落生态学研究 姓名：胡刚姓名：胡刚 指导老师：梁士楚指导老师：梁士楚 教授教授 专业：野生动植物保护与利用专业：野生动植物保护与利用 研究方向：野生植物生物学研究方向：野生植物生物学 年级：年级：2004 级级 中 文 摘 要中 文 摘 要 青冈栎（Cyclobalanopsis glauca）是岩溶生态系统顶级群落的建群种，在岩 溶森林生态系统中具有重要的地位和作用本文在野外调查的基础上，应用数量 生态学方法，从植物区系、种群和群落生态学的角度，对青冈栎群落进行了较为 系统、全面的研究，包括群落的结构、组成、分类与排序、物种多样性及种群结 构、种群空间格局、种间关系、优势种生态位等目的在于分析植物群落与环境 的生态关系，旨在为岩溶区退化生态系统的植被恢复与重建提供科学的理论依 据 （1）桂林岩溶石山青冈栎群落，主要片断分布于保存较好的“风水山” 根 据 15 个样地的调查统计表明：青冈栎群落高 12～16m，垂直层次结构较简单， 可明显分为乔木层、灌木层和草本层，层间植物较发达，其中，乔木层又可分为 2 个亚层。

青冈栎群落植物组成共有 63 科 104 属 128 种，其中种数最多的为大 戟科（10 种） ，次为茜草科、蔷薇科和芸香科乔木层种类 36 种，其中常绿的 19 种，落叶的 17 种，体现了其常绿落叶阔叶混交林性质灌木层共有植物 76 种，组成种类较乔木层丰富草本层的种类有 24 种，以莎草科和百合科占优势， 其中又以苔草（Carex sp.）优势最明显96 个种子植物属有 11 个分布区类型和 5 个变型，其中属于热带分布的有 59 属，占属总数的 65.56%，属于温带分布的 有 31 属，占总属数的 34.44%，热带区系成分在群落中占明显优势群落外貌是 以小型叶、单叶、革质、非全缘的高位芽植物组成为特征 （2） 采用 6 种多样性指数以及种-多度分布模型分析了青冈栎群落物种多样 性特征结果表明，这些指标均能较好地反映群落结构，生境等特性，也能体现 出该群落结构组成的特殊性青冈栎木本植物的物种多样性以 P3 样地最大，其 次为 P9 和 P11，草本植物的多样性以 P4 样地最高，P9 次之，P6 较低木本植 物的物种丰富度，多样性指数明显大于草本层不同样地多样性的变化与各样地 的生境条件优劣等因素有关。

在青冈栎群落的垂直结构上，物种多样性表现为灌 II 木层>草本层>乔木层或灌木层>乔木层>草本层两种乔木层种类较为单一，优 势种明显；灌木层种类与数量较多；草本层受群落郁闭度与生境严酷性的影响， 往往种类稀少从种-多度分布检验结果看，乔木层和草本层植物都符合对数级 数分布，说明该层富集种少，稀疏种多，群落的均匀度相对较小灌木层近似对 数正态分布，体现了灌木层种类组成中常见种较多，而十分丰富或稀有的种类较 少 （3）分析了青冈栎种群的结构特征，绘制了种群的径级结构、高度结构与 存活曲线，结果表明，青冈栎种群幼苗个体比例大，但死亡率极高，因而其由存 活曲线 DeeveyⅢ过渡到 DeeveyII 型，表明其属于稳定型种群以种群径级结构 代替年龄结构，运用 Ripley 点格局和分形维数分析了演坡山青冈栎种群不同龄 级个体的空间分布格局动态结果表明，由于小生境分布的斑块性，龄级Ⅰ个体 主要呈集群分布，而龄级Ⅱ至龄级Ⅵ均以随机分布为主；就尺度而言，青冈栎种 群在较小尺度上以集群分布为主，而在较大尺度上呈随机分布，这主要与青冈栎 本身的繁殖特性和生境的异质性特征密切相关， 体现了种群对岩溶石山严酷生境 条件的适应对策。

通过计盒维数分析可以看出，不同龄级（生长发育阶段）种群 的计盒维数各不相同，其中龄级Ⅳ的计盒维数最大，龄级Ⅵ的计盒维数最小，各 龄级计盒维数介于 0.7～1.1 之间 种群分布格局的计盒维数能够揭示出种群格局 的空间占据程度及其尺度变化规律 （4）应用双向指示种分析（TWINSPAN）和除趋势对应分析（DCA）对青 冈栎群落进行数量分类与排序 通过 TWINSPAN 分类， 将青冈栎群落 60 个样方 划分为 8 个群丛类型，并分别论述了各群丛类型的基本特征DCA 排序与 TWINSPAN 分类产生了较一致的结果，DCA 排序较好地体现了各群丛类型与环 境因子间的相互关系，DCA 第一排序轴主要反映了坡度的变化梯度；DCA 排序 图的对角线基本体现了坡向的变化梯度结果表明，坡度的变化是影响岩溶石山 青冈栎群落物种组成与分布的重要生态因子 （5）运用 22 列联表的 χ2检验方法对群落 22 个优势种进行种间的联结性 检验，利用 Jaccard 指数、Ochiai 指数和 Dice 指数测定种对间的关联度，并应用 Pearson 相关系数和 Spearman 秩相关系数刻画了种对间的数量变化关系。

结果表 明，χ2检验中有 100 个种对为正联结，110 个种对为负联结；Pearson 相关系数检 验有 105 个种对为正相关，126 个种对为负相关；Spearman 秩相关系数检验有 114 个种对为正相关，117 个种对为负相关，表明正、负联结(或相关)的种对数相 近Spearman 秩相关系数检验的灵敏性要高于 χ2检验和 Pearson 相关系数，使 用 Spearman 秩相关系数得出的结果较好岩溶石山生境的异质性程度对青冈栎 群落种间关系的波动有明显影响 III （6）通过 Levins 生态位宽度，生态位相似比例以及 Pianka 重叠指数分析青 冈栎群落 22 个优势种的生态位宽度与生态位重叠结果表明，各层的建群种或 优势种的生态位宽度最大，如乔木层青冈栎的生态位宽度为 0.886，灌木层红背 山麻杆为 0.476，草本层苔草为 0.413这主要由于这些物种的生态幅较宽，是主 要建群种或各层优势种，对环境具有广泛的适应性生态位重叠与生态位宽度有 关，具较宽生态位的种群一般与其他种群具有较高的生态位重叠，另外，具有相 似生境要求和相似生物学特征的种群间也具有较大的生态位重叠。

例如紫凌木与 香槐等种群的生态位宽度越大，物种对生态因子的适应幅度就越大，在群落内 的分布幅度也就越大，对各种资源的利用也越强生态位重叠越大，种群间的生 态相近性越大，利用资源的相似性程度越高生态位宽的种群对生态位窄的种群 可能有较高的重叠值，反之则较低绝大多数种间的生态位重叠值集中在 0～0.4 之间，表明青冈栎群落优势种间的竞争不是很激烈，对利用资源的相似性程度并 不高，其主要由于青冈栎群落为岩溶石山成熟群落类型，在长期的发育过程中， 在岩溶石山严酷环境的压力下，种间关系趋向于互补，竞争减弱 （7）采用 Hegyi 单木竞争指数模型，定量地研究了青冈栎的种内、种间竞 争关系结果表明，青冈栎所受到的竞争强度随着林木径级的增大而逐渐减小， 种内竞争明显较种间竞争剧烈青冈栎种内和种间竞争强度的顺序为：青冈栎种 内>石山樟>亮叶槭>圆叶乌桕>光叶海桐>翅荚香槐>梧桐>黄连木>铁屎米>粗康 柴 整个林分和青冈栎种内的竞争强度与对象木胸径的关系近似服从幂函数关系 （ B CIAD−=） ，而伴生树种的竞争强度与对象木胸径的关系近似服从对数函数 关系 （lnCIABD=+） 当青冈栎的胸径达到 25cm 以上时，竞争强度变化不大， 所得的模型较好地预测了青冈栎种内与种间的竞争强度。

关键词：关键词：青冈栎群落；生态学；岩溶石山；桂林 IV Ecological Study of Cyclobalanopsis glauca Community on the Karst Hills of Guilin Author: Hu gang Supervisor: Prof. Liang Shi-chu Major: Wild life conservation and utilization Research direction: Wild plant biology Grade: 2004 Abstract Cyclobalanopsis glauca is one of the constructive species of climax community in karst areas, and plays a very important role in forest ecosystem. In this paper, based on the data collected from 15 plots, the population and community characteristics of C. glauca were systematically and comprehensively studied by applying various methods of quantitative ecology. The main study contents included community structure and composition, classification and ordination, species diversity, population structure and spatial distribution pattern, intraspecific and interspecific competition, interspecific relationship and niche breadth and niche overlapping of dominant population, etc. The aims of this study were to reveal the ecological relationships between plant community and environment, and to provide some theory bases that could be applied in the ecological restoration and reestablishment of degraded ecosystem in karst areas. （1）In the karst hills of Guilin, Cyclobalanopsis glauca community mainly distributs fragmently in some well preserved holy hills. 15 plots were set up and investigated in the field. The results show that the height of C. glauca community was from 12m to 16m; the vertical structure was simpler, and obviously divided into three layers: arborous, shrub and herb; arborous layer could be subdivided into two layers and interstratum plant was developed. There were totally 128 species belonging to 104 genera of 63 families in C. glauca community, Eu。