贵州赤水河中下游毛竹林立竹...级的龄级变化规律及影响因素_张喜.pdf

基金项目:贵州省林业局特色林业产业课题(特林研 )贵州省科技厅重大专项课题()第一作者:张喜 博士 研究员 主要从事森林生态学和竹林经营学研究:贵州赤水河中下游毛竹林立竹径级的龄级变化规律及影响因素张 喜 周亚琦 苏文会 姜 霞 黄仕平(贵州省林业科学研究院 贵阳 贵州省新时代竹产业研究院 贵州赤水 贵州师范大学 贵阳 国际竹藤中心 北京 贵州省赤水市林业局 贵州赤水)摘 要:利用“空间替代时间”的方法在赤水河中下游调查了 个样地 分别植被层和土壤层测定 和 个指标组成评价指标体系 研究了毛竹林立竹径级的龄级变化规律及影响因素 结果表明:)不同龄级立竹间平均胸径的差异性显著 平均胸径随龄级降低呈波动式增加 平均胸径间相关性极显著 相关系数及贡献率随龄级降低而增加)不同龄级立竹的平均胸径与植被层、土壤层以及植被土壤系统因子的多元线性回归模型相关性极显著 植被层及植被土壤系统因子的相关系数随立竹龄级降低而增大、土壤层因子的相关系数趋势性则相反)及 度竹林平均胸径与植被层、土壤层、以及植被土壤系统因子的多元线性回归模型相关性极显著 除土壤 层及植被土壤系统极少数因子外及度竹林平均胸径的植被层、土壤层、以及植被土壤系统因子贡献率的趋势性一致、数值大小不同 研究结果可为制定提高毛竹林径级的经营措施提供科学依据关键词:毛竹林 龄级 胸径 植被层 土壤层 赤水河中下游:./.():().:).)网络首发时间：2023-07-12 17:30:13网络首发地址：https:/ .).:()毛竹()是我国竹类植物中分布范围最广、面积最大、经济价值最高的竹种之一 具有生长快、产量高和材质好等特点是林业生态建设和产业发展的重要树种之一 毛竹在贵州省主要分布于赤水河流域 其次分布于黔东南的清水江流域、铜仁市的梵净山山地等海拔 的河谷两侧和山麓等地 贵州省毛竹林面积占竹林总面积的/以上 是贵州省农村产业革命中竹产业的主推竹种之一贵州省开展毛竹林栽培及经营试验研究始于 世纪 年代 黔中地区试验点主要分布于贵阳、平坝和麻江等地 至今仍保留着一些零星分布、小面积的毛竹人工林 但主要研究则是以赤水市葫市国有林场为中心展开的 研究内容涉及毛竹林类型及影响因素、演替格局、林分结构及土壤理化指标变化、林分结构与产量的关系、出笋成竹规律及不同抚育措施的影响 施肥、采伐强度、不同抚育措施组合、不同经营模式对毛竹林分质量的影响 毛竹林光能利用率、水源涵养功能、林下养殖、植物多样性和地形要素与水源涵养功能和土壤肥力指标的相关性等方面 这些研究从不同地域、不同侧面分析了毛竹林生产力及影响因素 但缺乏从生态系统角度分析影响毛竹林生产力的植被土壤系统因素以及不同龄级立竹对这些因素响应趋势的分析立竹径级是竹林结构及其生产力的重要基础性指标 其变化规律以及对植被土壤系统的响应尚未见报道 这影响着对毛竹林结构与功能规律的认识 本文以赤水河中下游毛竹林为对象 采用“空间替代时间”的方法研究了不同龄级立竹序列及其组成林分的平均胸径变化规律及影响因素旨在为丰富毛竹林科学经营理论提供关键经营技术依据 研究区概况及研究方法 研究区概况赤水河为我国长江上游支流 分布于云、贵、川 省接壤地区 全长 流域面积为 万 赤水河在贵州境内的大地构造单元为扬子准地台上扬子台褶带 地层均系沉积岩组成除赤水市和习水县的一部分广布侏罗系、白垩系地层外 仁怀市、桐梓县和红花岗区等地以寒武系、奥陶系、志留系、三叠系地层分布较多 地上和地下碳酸岩分布普遍 研究区海拔高度一般为 地貌以中山峡谷和低中山河谷为主 属中亚热带湿润气候区 地带性植被为亚热带常绿阔叶林 岩溶植被为常绿落叶阔叶混交林 毛竹林主要集中分布于赤水河中下游地区其中赤水市是 年国家林业部命名的“中国十大竹乡”之一 调查方法选择赤水河中下游及一级支流习水河和桐梓河流域 对贵州省森林资源二类调查数据库中的毛竹林小班数据进行分析归类 选择经营水平相对一致、立地因子及林分质量有较大变幅的 个小班进行调查 野外工作在同一年夏季完成 调查样地面积为 其内乔木层划分为 样方 个 选择林内植物发育及凋落物堆积程度好、中、差 个等级各设调查样方 个 灌木层样方面积为 、草本层植物及凋落物样方面积为 记录调查样地的海拔高度、坡向、坡位和坡度 记载乔木层物种、胸径、高度、株数 立竹年龄(度)、径级间隔的株数 灌木层物种、地径、高度、株数草本层物种、高度、株数 在调查样地中部选择代表性地段挖掘土壤剖面 记录 层及 层剖面厚度、根量和石砾量 分层提取土壤环刀 枚和 左右土样 袋 带回室内分析 数据分析 植物生物量及多样性测定样地毛竹、其它乔木及灌木生物量采用相应种(组)模型推算 草本植物和凋落物生物量采用收获法测定 植物多样性指数选择及计算 方 法 为:指 数:/指 数:()()指 数:指 数:()指数:其中:为物种数、为某物种、所有物种的株数 为调查样方面积/土壤理化指标选择及测定土壤物理指标包括土壤密度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度 土壤肥力指标包括有机质量、值、阳离子交换量和交换性盐基总量以及土壤氮、磷和钾全量、水解氮量、有效磷量和速效钾量 测定方法执行 森林土壤分析方法及修订版 毛竹林不同龄级立竹及其组成林分平均胸径对植被土壤系统响应的分析 毛竹层是植被土壤系统的组成单元 也是被研究的对象 在样地内依据立竹龄级建立时间序列 计算立竹的平均胸径 利用因子分析法减少植被层、土壤层、以及植被土壤系统的指标量 利用多元线型模型法分析相应因子对龄级序列立竹及其组成林分平均胸径的贡献率 数据分析使用 软件和 软件因子分析矩阵:多元线型模型:因 子贡献率():其中:、分别为样地变量、因子数量及立竹龄级序列量 的因子作为自变量 进而分析其对立竹平均胸径的贡献率 结果与分析 立竹径级的龄级变化规律及影响因素由表 可见 毛竹林不同龄级立竹间平均胸径差异显著()其中度竹平均胸径显著小于、及度竹的相应值 平均胸径年际间波动性变化是大小年的反映 也受孕笋及出笋成竹期水热条件变化的影响 平均胸径的变动系数随立竹龄级降低呈减小趋势 表明林分质量及经营水平有提高趋势 度竹林平均胸径大于 度竹林的相应值 但二者间差异不显著()这与组成龄级的立竹平均胸径有关也与其株数占总株数的比例有关表 毛竹林不同龄级立竹径级结构 指标不同年龄径级结构/林分径级/变幅 平均值/变动系数/注:、和 分别表示毛竹、度竹、及度竹林平均胸径 下同 平均值后小写字母相同者表示差异不显著()、不同者表示差异显著()由表 可知 毛竹不同龄级立竹间平均胸径呈极显著正相关()相关系数随龄级降低而增大、度竹和前一年母竹间平均胸径的相关系数较大 度竹和 度竹间平均胸径的相关系数较小 分析发现 度竹与、度竹间平均胸径的多元线性回归模型相关性极显著()、度竹的贡献率分别为 、和 表明立竹龄级越小 对度竹平均胸径的贡献率越大 蓄留大径级母竹是持续提高林分生产力的重要手段之一度竹和 度竹林间平均胸径呈极显著正相关()多元线性回归模型的相关性极显著()表明提高竹林平均胸径是提高度竹平均胸径的重要途径表 毛竹不同龄级立竹间平均胸径的相关系数及与度竹平均胸径的回归系数 径级龄级序列中立竹间平均胸径的相关系数与度竹平均胸径回归系数龄级模型偏回归系数林分模型回归系数 模型常数 注:表示相关性极显著()影响立竹径级的植被层因素立竹径级受毛竹种群影响 也受其所组成的植被层影响 选择调查样地中毛竹及其它乔木平均胸径、高度及密度 毛竹、度竹株数及总株数 灌木层植物地径、高度及密度草本层植物高度及密度 乔木层、灌木层及草本层植 物 指 数、指 数、指数、指数和 指数 毛竹、乔木、灌木、草类和凋落物生物量及总生物量共计 个指标进行主成分分析共获得 个因子变量 累计方差贡献率达 所获因子变量较好地描述了原有变量状况(表)乔木、毛竹、灌木 和 草 类 方 差 贡 献 率 分 别 为 、和 其中毛竹方差贡献率较大表 毛竹林植被层因子分析 主成分公共因子特征代号因子解译方差贡献率/累计值/载荷率的指标乔木多样性 乔木 ()乔木()乔木()乔木()和乔木()灌木多样性 灌木()灌木()灌木()和灌木()老竹株数比 毛竹()毛竹()毛竹()毛竹()毛竹密度()和毛竹生物量()竹林结构 毛竹平均胸径()毛竹平均高度()毛竹生物量()和凋落物生物量()乔木结构 乔木平均胸径()乔木平均高度()乔木生物量()和林分总生物量()灌木结构 灌木平均地径()灌木平均高度()和灌木生物量()新竹株数比 毛竹()毛竹()毛竹()和毛竹密度()草类多样性 草类()草类()草类()和草类()草类综合 草类()草类()草类()草类()草类密度()和草类生物量()灌木综合 灌木()和灌木()灌木密度()注:括号内数值为指标载荷率单位为下同、和 分别代表 指数、指数、指数、指数和 指数 由表 可知不同龄级立竹、及 度竹林平均胸径与竹林结构因子呈极显著正相关()、与新竹株数比因子呈极显著负相关()表明竹林径级越大、生物量越多不同龄级立竹及组成竹林平均胸径越大 度立竹株数越多、竹林密度越大不同龄级立竹及组成竹林平均胸径越小符合竹林生长的一般规律 随着立竹龄级降低平均胸径与竹林结构、乔木多样性、草类多样性因子的相关系数增大但与乔木结构、老竹株数比、灌木多样性因子的相关系数减小新竹径级主要受竹林结构、乔木多样性、草类多样性因子的影响 除竹林结构、新竹株数比因子外 及 度竹林平均胸径与植被层其它因子的相关性不显著()趋势性各异规律性不明显表 不同龄级立竹平均胸径与植被因子的相关系数 径级植被层因子 注:表示相关性极显著()回归分析显示不同龄级立竹、及 度竹林平均胸径与植被层因子多元线性回归模型的相关性极显著()其中竹林结构因子的偏相关性显著()相关系数随立竹龄级降低而增大表明植被层因子对新竹径级的影响较大竹林结构、新竹株数比、乔木多样性、灌木多样性及草类综合因子对不同龄级立竹平均胸径的贡献率表现 出 相 同 的 趋 势 性 分 别 为 、除乔木多样性因子外其他因子的贡献率随立竹龄级降低而增大 各因子对度竹平均胸径的贡献率排序呈现出竹林()灌木()乔木()草类()的变化趋势(图)平均胸径主要受竹林和灌木因子的影响图 植被层因子对不同龄级立竹平均胸径的贡献率 及 度竹林平均胸径与植被层因子的偏回归系数趋势性一致大小有别 各因子对及 度竹林平均胸径的贡献率呈现出竹林(和 )灌 木(和)乔木(和 )草类(和)的变化趋势(图)平均胸径主要受竹林和灌木因子的影响 影响立竹径级的土壤层因素毛竹种群受植被层影响也受土壤层的影响选择调查样地中海拔高度、坡向、坡位、坡度土层()厚度、土壤 层及 层厚度、根量和石砾量土壤密度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度土壤有机质量、值、阳离子交换量和交换性盐基总量土壤氮、磷和钾全量及有效量等共计 个指标进行因子分析 共获得 个因子变量累计方差贡献率达 因子较好地描述了原有变量状况其中土壤层、土壤 层和 层方差贡献率分别为 、和 (表)土壤 层和 层厚度分别为 、图 植被层因子对不同龄级竹林平均胸径的贡献率 土层厚度的方差贡献率大小与研究区毛竹鞭系量在土层中的分布相一致由表 可知不同龄级立竹、及度竹林平均胸径与土层磷钾量及盐基量、层全钾量及土层石砾量因子呈极显著正相关()研究区石砾量在土壤 层及 层含量分别为、高石砾量增加了土壤孔隙度有利于竹鞭及鞭根生长但因受壤中流及母岩分解的影响高石砾量也会导致土壤磷钾量及交换性盐基量较低成为制约立竹径级的重要土壤因子除土壤 层全钾量及土层石砾量因子外土壤其他因子与立竹平均胸径的相关系数随立竹龄级降低呈减小趋势表明新竹径级主要受竹林因子的影响 度竹平均胸径与土层磷钾量及盐基量、层全钾量及土层石砾量呈极显著正相关()与 层氮量及孔隙度呈极显著负相关()土壤 层是鞭根的主要分布层高石砾量或高孔隙度导致矿质元素流失量增大影响立竹径级的大小 及 度竹林平均胸径与土壤相应因子的相关性呈一致性变化趋势数值大小有异平均胸径与土层磷钾量及盐基量、层全钾量及土层石砾