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        林窗對(duì)小尺度生態(tài)系統(tǒng)的影響

        2019-12-09 01:59:47石宗維楊天友盧志宏
        安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2019年21期
        關(guān)鍵詞:生態(tài)系統(tǒng)

        石宗維 楊天友 盧志宏

        摘 要:林窗是是一種普遍的自然現(xiàn)象,是深林生態(tài)系統(tǒng)的重要生態(tài)因子之一,對(duì)幼苗更新、物種多樣性、土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及微生物具有重要的影響。該文綜述了林窗對(duì)幼苗更新、植物多樣性、土壤養(yǎng)分、微生物等小尺度生態(tài)系統(tǒng)的影響,以供參考。

        關(guān)鍵詞:林窗;小尺度;生態(tài)系統(tǒng)

        中圖分類號(hào) S687文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731(2019)21-0069-02

        林窗是森林發(fā)育過(guò)程中因高大喬木死亡、倒伏等現(xiàn)象形成的不連續(xù)的、1個(gè)或多個(gè)林冠層出現(xiàn)間斷的現(xiàn)象,這是一種動(dòng)態(tài)平衡,是必不可少的生態(tài)因子,是一種普遍存在的擾動(dòng)[1]。這種干擾一般來(lái)講是小尺度的,使局部的光環(huán)境發(fā)生變化,從而使溫度、濕度等因子發(fā)生了改變[2-3]。林窗打破了原有的資源分配格局,使林窗內(nèi)部微生境和林下生境產(chǎn)生差異[4-5]。土壤條件的變化,使埋藏其間的種子萌發(fā)規(guī)律也發(fā)生了一定的變化,對(duì)幼苗生存和生長(zhǎng)產(chǎn)生影響,利弊關(guān)系因物種而發(fā)生變化[6-8],是森林更新的重要途徑[5]。

        1 林窗對(duì)幼苗更新的影響

        林窗對(duì)幼苗更新的影響多集中在靜態(tài)研究方面[9-10]。喻陽(yáng)華等[5]系統(tǒng)研究赤水河上游次生林林窗后發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)頻度最高的是優(yōu)勢(shì)種的幼苗;陳國(guó)鵬等[10]研究指出閩江冷杉也有類似情況,唐鳳華等[11]研究認(rèn)為林窗有利于杜鵑幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。喻陽(yáng)華等[5]研究指出,在80~160m2的面積內(nèi)有利于森林更新,低于該面積則不利于更新,而馬尾松、柏木等優(yōu)勢(shì)種由于個(gè)體數(shù)量多,分布廣,能夠萌發(fā)的種子多,幼苗出現(xiàn)的頻度最高。耦合分析土壤養(yǎng)分、幼苗種類及密度,發(fā)現(xiàn)80~160m2的林窗有利于森林更新[5]。程偉等[16]、康東偉等[17]、譚留夷等[18]均研究指出岷江冷杉種群在更新過(guò)程中,幼苗死亡率極高,僅有10%可存活,箭竹、苔蘚等均可以限制甚至破壞其幼苗生長(zhǎng)[10]。張小鵬等[15]研究指出,諸如蒙古櫟、色木槭等物種在林窗中萌發(fā)生長(zhǎng)更占優(yōu)勢(shì),甚至是一種“林窗依賴樹種”。陳國(guó)鵬等[10]研究發(fā)現(xiàn),林窗提高了種子的發(fā)芽率,是林下幼苗的6.45倍,高達(dá)1.3萬(wàn)株/hm2,因而競(jìng)爭(zhēng)也更加激烈,累計(jì)死亡率隨之升高。林窗內(nèi)物種更容易受到環(huán)境的篩選,彼此的競(jìng)爭(zhēng)也更加劇烈,林窗內(nèi)在8齡級(jí)出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng),林下為9齡級(jí)。林窗提高了幼苗密度和內(nèi)稟增長(zhǎng)率,而環(huán)境容納量是固定的,因而增強(qiáng)了對(duì)種群周期性波動(dòng)的控制,維持了穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境[16]。現(xiàn)有的研究都認(rèn)為,林窗有利于幼苗更新,同時(shí)也增加了競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度,這種不間斷發(fā)生的生態(tài)因子,也促進(jìn)了森林的更新與發(fā)育。

        2 林窗對(duì)植物多樣性的影響

        林窗的發(fā)生改變了光照、溫度、濕度等一系列環(huán)境因子,有利于灌木、草本的生長(zhǎng)發(fā)育,因而其種類高于林下[17],是林內(nèi)和林窗之間豐富度差異的主要原因[15,18]。蔡小英[19]和蔣倩等[20]研究指出,Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)均高于林下。李蘇閩等[21]研究指出,林窗邊緣的Shannon-Wiener指數(shù)高于林窗中心和林下,而閆淑君[22]研究認(rèn)為自林窗中心向外逐漸降低。造成這2種相反結(jié)論的原因可能是研究地點(diǎn)、研究對(duì)象不同,也可能主要的生態(tài)因子存在差異。殷天穎等[23]在研究林窗內(nèi)灌木層多樣性時(shí)的結(jié)論與蔡小英等的類似,Shannon-wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)隨著林窗面積存的增加而增加,兩者存在著一種正相關(guān)關(guān)系[24-25]。

        3 林窗對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

        林窗的發(fā)生是由樹木死亡、倒伏等引起的,在短時(shí)間內(nèi)改變土壤的覆蓋狀態(tài),引起土壤營(yíng)養(yǎng)成分的變化規(guī)律。魏大平等[26]研究指出,馬尾松土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量比隨林窗的增加呈拋物線的趨勢(shì)發(fā)生變化。蔣倩等[27]研究指出,在80~160m2范圍的土壤養(yǎng)分含量最高,80m2以下則較低,表層土壤速效鉀含量較高。馮雪萍等[28]在研究格氏栲天然林時(shí)也有類似的發(fā)現(xiàn)。He等[29]研究發(fā)現(xiàn)林窗的低于林下含量。根據(jù)不同文獻(xiàn)的描述,存在2種不同的研究結(jié)果,應(yīng)該與研究的森林類型、面積、地理位置以及觀察的季節(jié)等因素有關(guān)。林窗的發(fā)生也對(duì)地表的附生物產(chǎn)生影響,如地表苔蘚。王壯研究指出,林窗中苔蘚中Na、Zn、Ca和Fe的含量較高,且林窗中心位置含量值最大,而Mg元素含量變化無(wú)明顯的規(guī)律;土壤微量元素、Zn、Mn等重金屬元素含量變化規(guī)律與苔蘚中的元素變化規(guī)律類似[30]。

        4 林窗對(duì)微生物的影響

        林窗對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響,導(dǎo)致土壤微生物種類、含量也發(fā)生了相應(yīng)的變化。在300~1000m2的林窗內(nèi),土壤細(xì)菌數(shù)量較高[26],小林窗微生物種類較高[31]。林窗直接改變了林下原有的物質(zhì)平衡,導(dǎo)致凋落物中的微生物落結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生變化,減小了豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)[32]。

        5 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,林窗是一種自然現(xiàn)象,是森林生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中的必須因子,在物種更新、維持物種多樣性方面具有積極的作用。林窗面積對(duì)物種更新具有不同的影響,林窗對(duì)幼苗更新、多樣性變化及土壤養(yǎng)分和微生物的影響,不同的學(xué)者、不同研究對(duì)象的結(jié)論存在一定的差異,其中蘊(yùn)含的生態(tài)學(xué)規(guī)律還需要今后進(jìn)一步深入的、持續(xù)的研究,從而發(fā)現(xiàn)普適的生態(tài)學(xué)機(jī)制。

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        (責(zé)編:張宏民)

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