周榮飛,吳義松,蔡煥滿,吳敏,吳素美,劉金亮,吳友貴
(1.錢江源-百山祖國(guó)家公園 慶元保護(hù)中心,浙江 慶元 323800;2.溫州大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,浙江 溫州 325035)
亞熱帶常綠闊葉林是世界上主要森林植被類型之一,主要分布在中國(guó),以中亞熱帶的常綠闊葉林最為典型[1-4]。亞熱帶常綠闊葉林區(qū)域約占中國(guó)國(guó)土面積的1/4,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,生物多樣性豐富,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能強(qiáng),對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)安全有著重要作用。由于長(zhǎng)期的人類干擾,中國(guó)亞熱帶常綠闊葉林絕大部分退化為次生林或被改造為人工林,老齡林或原生林幾乎喪失殆盡[1,5-7]。百山祖國(guó)家公園內(nèi)的五嶺坑區(qū)塊海拔為560~1 300.7 m,海拔跨度較大,該山地常綠闊葉林長(zhǎng)久未受較明顯的人為干擾,是目前我國(guó)罕見(jiàn)的保存完好的中亞熱帶原生常綠闊葉林,具有很高的研究?jī)r(jià)值。鑒于對(duì)原生常綠闊葉林的研究較少,研究原生常綠闊葉林的動(dòng)態(tài),有助于我們掌握原生常綠闊葉林的群落結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)特征、物種多樣性水平及其維持機(jī)制,對(duì)于常綠闊葉林的保護(hù)和管理具有重要的意義,目前已有文獻(xiàn)對(duì)五嶺坑原生常綠闊葉林進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)研究[8-11]。
本文通過(guò)對(duì)五嶺坑監(jiān)測(cè)樣地的數(shù)據(jù)分析,以期了解群落的木本植物死亡和補(bǔ)員總體情況;主要優(yōu)勢(shì)種群的年死亡率、年補(bǔ)員率、種群大小變化率、物種相對(duì)適合度;群落的胸高斷面積及平均胸徑的變化,為制定國(guó)家公園重要自然生態(tài)系統(tǒng)的原真性和完整性保護(hù)措施提供科學(xué)依據(jù),也能為其他單位的森林管理提供參考,同時(shí),還為森林資源二類調(diào)查常綠闊葉林小班測(cè)樹(shù)因子判讀以及森林資源年度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更新提供參考。
研究區(qū)位于百山祖國(guó)家公園內(nèi)的五嶺坑區(qū)塊,地理位置為119°3′10′′~119°4′38′′ E,27°32′26′′~27°34′1′′ N,面積為439.3 hm2。地處我國(guó)東南沿海的閩浙丘陵中山區(qū),以侵蝕地貌為主,山地坡度大多在30°以上,基巖為侏羅紀(jì)火成巖,海拔800 m 以下為紅壤,800 m 以上以黃壤為主。該地區(qū)主要?dú)夂蝾愋蜑閬啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候,屬“南嶺閩甌中亞熱帶”氣候區(qū),但由于區(qū)內(nèi)相對(duì)較高的海拔且植被較為茂密,再加上其獨(dú)特的地形和水文地理環(huán)境,氣候具有特殊性,主要特點(diǎn)為溫暖濕潤(rùn)、雨量充沛、溫度低、霧日多、相對(duì)濕度大[8]。
1.2.1 樣地設(shè)置 2012 年8 月,參照CTFS(Center for Tropical Forest Science)樣地建設(shè)方案,在五嶺坑原生常綠闊葉林的主要分布區(qū)內(nèi),建立3 個(gè)1 hm2(100 m×100 m)的樣地,分別命名為1、2、3 號(hào)樣地。將3 號(hào)樣地劃分為400 個(gè)5 m×5 m 小樣方,對(duì)所有胸徑≥1 cm 的木本植物進(jìn)行掛牌并記錄樹(shù)種名稱,測(cè)量其在所在小樣方(5 m×5 m)內(nèi)的坐標(biāo),在距離地表1.3 m 處用圍尺測(cè)量胸徑,并目測(cè)高度、冠幅、生長(zhǎng)狀況等。若植株距離地表1.3 m 以下有分枝,則同樣測(cè)量分枝的胸徑、高度、冠幅等[8]。調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn),1 hm2內(nèi)對(duì)角(西南和東北)的兩個(gè)30 m×30 m 樣方(劃分為36 個(gè)5 m×5 m 小樣方)的物種數(shù)占總物種數(shù)的90%,幾乎可以反映整個(gè)1 hm2內(nèi)的物種組成,因此,在保證取樣充分的前提下,為了節(jié)約調(diào)查成本,對(duì)于1、2 號(hào)樣地,僅選擇在每個(gè)樣地的西南角和東北角分別調(diào)查30 m×30 m 的樣方,西南角樣方命名為01,東北角樣方命名為02(表1)。
表1 五嶺坑常綠闊葉林樣地自然概況Table 1 Site condition of sample plots at evergreen broad-leaved forest in Wulingkeng Mountain
2017 年7 月,按2012 年的測(cè)量方法重新測(cè)量所有的樣方個(gè)體胸徑、樹(shù)高等指標(biāo),并調(diào)查記錄新增胸徑≥1 cm 的個(gè)體(補(bǔ)員個(gè)體),記錄死亡的個(gè)體。用羅盤儀測(cè)量坡向、坡度,用魚(yú)眼相機(jī)法測(cè)定平均郁閉度,用GPS測(cè)量樣地中心海拔高度[8]。
1.2.2 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)
(1)數(shù)據(jù)來(lái)源 木本植物采用調(diào)查獲得的樹(shù)種數(shù)量和胸徑數(shù)據(jù),分析群落主要樹(shù)種的補(bǔ)員和死亡動(dòng)態(tài)及種群大小變化趨勢(shì)。其中,補(bǔ)員個(gè)體是指在第二次調(diào)查中新出現(xiàn)的胸徑(DBH)≥1 cm 的個(gè)體;死亡個(gè)體是指在復(fù)查時(shí)找到后發(fā)現(xiàn)已經(jīng)死亡或無(wú)法找到的第一次調(diào)查時(shí)記錄到的胸徑≥1 cm 的植株。
(2)相關(guān)關(guān)系回歸分析 利用WPS 表格進(jìn)行死亡個(gè)體胸徑(2012 年初次調(diào)查時(shí)的胸徑)與徑級(jí)相關(guān)關(guān)系分析,計(jì)算公式和相關(guān)系數(shù),并用F值和相關(guān)系數(shù)表進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。
(3)功能型劃分 根據(jù)樹(shù)種的生長(zhǎng)型,將其分為喬木、小喬木、灌木三類;并根據(jù)樹(shù)種的生長(zhǎng)習(xí)性,將其分為常綠和落葉兩類[12]。
(4)年死亡率、年補(bǔ)員率、種群大小變化率、種群適合度計(jì)算 將2012 年時(shí)樣地中株數(shù)大于50 株的樹(shù)種(即主要樹(shù)種,共42 個(gè)樹(shù)種)作為研究對(duì)象,用標(biāo)準(zhǔn)化法計(jì)算年死亡率、年補(bǔ)員率、種群數(shù)量的變化和相對(duì)適合度。通過(guò)計(jì)算各個(gè)物種的年死亡率(M)和年補(bǔ)員率(R)參數(shù)來(lái)比較物種間的差異。
式中,N0和Nt分別為某一樹(shù)種在第一次和第二次調(diào)查時(shí)的個(gè)體數(shù),St是該樹(shù)種在第一次和第二次調(diào)查時(shí)都存活的個(gè)體數(shù),T為兩次調(diào)查的時(shí)間間隔。種群大小變化率采用年補(bǔ)員率和年死亡率的差值來(lái)表示,種群適合度用年補(bǔ)員率和年死亡率的比值來(lái)表示[13-14]。
2012—2017 年,在5 個(gè)樣方中,胸徑≥1 cm 的木本植物死亡株數(shù)為1 277 株,占2012 年個(gè)體總數(shù)(10 459 株)的12.21%,隸屬于93 個(gè)物種,占物種總數(shù)(142 種)的65.49%。死亡木本植物的最大胸徑為44.8 cm,最小胸徑為1.0 cm。樣地內(nèi)消失的胸徑≥1 cm 的物種有5 種(垂株花Styrax dasyanthus、毛果槭Acer nikoense、苦櫧Castanopsis sclerophylla、宜昌莢蒾Viburnum erosum和老鴉糊Callicarpa giraldii),占物種總數(shù)的2.08%,這5 種物種在2012年調(diào)查時(shí)皆為1 株。
將5個(gè)樣方內(nèi)所有死亡樹(shù)木的胸徑按2 cm徑階進(jìn)行整化,并繪制胸徑-株數(shù)分布圖(圖1)。從圖1 中可看出,胸徑為1.0~3.0 cm 的死亡樹(shù)木株數(shù)占絕大多數(shù),占死亡樹(shù)木總株數(shù)的64.18%;胸徑為>3.0~5.0 cm 的死亡樹(shù)木株數(shù)占死亡樹(shù)木總株數(shù)的20.14%;胸徑為>5.0~7.0 cm 的死亡樹(shù)木株數(shù)占死亡樹(shù)木總株數(shù)的6.13%。幼樹(shù)(胸徑1.0~7.0 cm)的死亡樹(shù)木總數(shù)超過(guò)90%。死亡樹(shù)木的徑級(jí)呈倒“J”形分布。將同徑級(jí)的死亡樹(shù)木株數(shù)相加,將死亡株數(shù)(N)和徑級(jí)(D:cm)做回歸分析,結(jié)果表明,死亡株數(shù)的自然對(duì)數(shù)與徑級(jí)呈負(fù)線性相關(guān)(即死亡株數(shù)與徑級(jí)呈指數(shù)負(fù)相關(guān)關(guān)系),經(jīng)F檢驗(yàn)和相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn),線性回歸關(guān)系均為極顯著相關(guān),其關(guān)系式可表示為:lnN=5.061-0.157D,(R2=0.769,F(xiàn)=43.90,P<0.01)。
圖1 死亡木本植物徑級(jí)分布Figure 1 Diameter class distribution of dead trees
2012—2017 年,5 個(gè)樣方合計(jì)補(bǔ)員412 株,隸屬于51 個(gè)物種,分別占2012 年個(gè)體總數(shù)和物種總數(shù)的3.94%和35.92%。補(bǔ)員木本植物的最大胸徑為5.4 cm,最小胸徑為1.0 cm。補(bǔ)員木本植物胸徑1.0~2.0 cm、>2.0~3.0 cm、>3.0~4.0 cm、>4.0~5.0 cm、>5.0~6.0 cm 的株數(shù)分別為345、53、10、2、1 株。
2012 年,將5 個(gè)樣方中樹(shù)木胸徑≥1 cm 的個(gè)體按功能型分,常綠樹(shù)種和落葉樹(shù)種分別為10 316 株和143 株;喬木、小喬木和灌木分別為3 847、3 776和2 836 株。
2017 年不同功能型樹(shù)種的死亡和補(bǔ)員情況見(jiàn)圖2。由圖2 可知,常綠樹(shù)種和落葉樹(shù)種的死亡比例分別為12.22%和11.19%,兩者差別不大;灌木、小喬木和喬木的死亡比例分別為15.27%、10.75%和11.39%,其中灌木的死亡比例明顯高于喬木和小喬木。
圖2 死亡和補(bǔ)員木本植物的生活型分布Figure 2 Different life form distribution of dead and new trees
常綠樹(shù)種和落葉樹(shù)種的補(bǔ)員比例分別占3.96%和2.10%,常綠樹(shù)種的補(bǔ)員比例高于落葉樹(shù)種;灌木、小喬木和喬木的補(bǔ)員比例分別為6.14%、3.73%和2.52%,灌木的補(bǔ)員比例明顯高于喬木和小喬木,小喬木的補(bǔ)員比例高于喬木。
胸徑≥1 cm 個(gè)體數(shù)量大于50 株的有42 種(樹(shù)種),其中喬木樹(shù)種19 種、小喬木樹(shù)種14 種、灌木樹(shù)種9種。它們的年死亡率、年補(bǔ)員率、種群數(shù)量變化率和相對(duì)適合度見(jiàn)表2。年死亡率最大的為黑山山礬(9.27%),此外,年死亡率大于5%的樹(shù)種還有矩葉鼠刺、烏藥和短尾越桔3 種灌木。年死亡率最小的為木荷(0.52%),年死亡率低于1%的還有厚皮香、樹(shù)參和石木姜子,這4 個(gè)樹(shù)種均為喬木樹(shù)種。主要樹(shù)種的平均年死亡率按功能型分,灌木(3.46%)>小喬木(2.82%)>喬木(1.98%)。
表2 常綠闊葉林42 個(gè)主要樹(shù)種的年死亡率、年補(bǔ)員率、年變化率和適合度Table 2 The annual mortality,new trees,population change rate and suitability of 42 main tree species in the sample plots
表2 (續(xù))
補(bǔ)員率最高的為三花冬青(2.45%),此外,補(bǔ)員率大于1%的還有3 個(gè)小喬木樹(shù)種(赤楠、鳳凰潤(rùn)楠、細(xì)枝柃)和5 個(gè)灌木樹(shù)種(具毛常綠莢蒾、烏藥、窄基紅褐柃、石斑木、短尾越桔)。沒(méi)有補(bǔ)員的物種有7 種喬木樹(shù)種(木荷、虎皮楠、少葉黃杞、米櫧、尾葉冬青、硬殼柯、山礬)。主要樹(shù)種的平均年補(bǔ)員率按功能型分,灌木(1.27%)>小喬木(0.70%)>喬木(0.48%)。
除了細(xì)枝柃和石木姜子的種群數(shù)量沒(méi)有發(fā)生變化外,其余40 種的種群數(shù)量均在減少,其中海桐山礬種群的變化率最大,為-8.77%,種群變化率低于-4%的還有4 種,分別為楊梅葉蚊母樹(shù)、少葉黃杞、米櫧、矩葉鼠刺。主要樹(shù)種的平均種群變化率按功能型分,灌木(-2.19%)>小喬木(-2.11%)>喬木(-1.50%)。
種群適合度最大的為細(xì)枝柃和石木姜子(1.00),種群適合度大于0.9 的還有5 種,分別為赤楠、厚皮香、三花冬青、具毛常綠莢蒾和窄基紅褐柃。沒(méi)有補(bǔ)員的7 種樹(shù)種的種群適合度為0。主要樹(shù)種的平均適合度按功能型分,灌木(0.42%)>小喬木(0.36%)>喬木(0.35%)。
從功能型上看,主要樹(shù)種的年死亡率、年補(bǔ)員率、種群變化率、適合度的平均值都表現(xiàn)出:灌木>小喬木>喬木。
將5 個(gè)樣方中胸徑≥1 cm 樹(shù)木的胸高斷面積和平均胸徑變化情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果見(jiàn)表3。由表3 可知,胸徑≥1 cm 樹(shù)木的胸高斷面積增長(zhǎng)比例為4.59%,其中,樹(shù)木胸高斷面積增長(zhǎng)比例最大的為101 樣方(6.82%)。102、201 和202 號(hào)樣方的樹(shù)木胸高斷面積增長(zhǎng)比例都較小。102 號(hào)樣方是由于樹(shù)木的枯死比例較高(19.78%),在一定程度上影響了樹(shù)木的胸高斷面積增長(zhǎng)比例。201 號(hào)樣方則是因?yàn)樗劳鰳?shù)木胸徑偏大,死亡個(gè)體胸徑≥10 cm的有12 株。202 號(hào)樣方雖然樹(shù)木的死亡率較低,但樣地內(nèi)死亡樹(shù)木有徑階26 cm、28 cm、30 cm 各1 株,僅這3 株大樹(shù)的死亡,就使面積900 m2樣地的胸高斷面積減少了5.70%。
表3 樣方活立木的胸高斷面積和平均胸徑變化情況Table 3 Changes of basal area and average DBH of living wood in the sample plots
5 個(gè)樣方中胸徑≥1 cm 樹(shù)木的平均胸徑增長(zhǎng)范圍為0.44~1.21 cm,平均增長(zhǎng)0.55 cm,增長(zhǎng)比例為6.78%。其中,樹(shù)木平均胸徑增長(zhǎng)最大的為102 號(hào)樣方,增長(zhǎng)了1.21 cm,增長(zhǎng)比例為11.53%。雖然102 號(hào)樣方樹(shù)木有近20%的死亡比例,但枯死木主要集中在較小的徑級(jí),小徑級(jí)樹(shù)木死亡多反而提高了活立木平均胸徑增長(zhǎng)比例。另外,102 號(hào)樣方中的樹(shù)木少,在較大死亡比例的情況下,樹(shù)木之間在空間、營(yíng)養(yǎng)等方面的競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)不激烈,保留木得以較快生長(zhǎng),這也與樣方中樹(shù)木平均胸徑增長(zhǎng)較快存在一定的關(guān)系。201、202 和3 號(hào)樣方樹(shù)木胸徑的平均增長(zhǎng)較小(0.44~0.52 cm),其中202 號(hào)樣方中樹(shù)木平均胸徑增長(zhǎng)僅為0.44 cm,這還是因?yàn)槎嘀甏髽?shù)死亡的原因,較大地減少了“密而小”小樣方樹(shù)木的平均胸徑。3 號(hào)樣方中的死亡個(gè)體胸徑≥10 cm 的樹(shù)木有29 株,其中胸徑最大樹(shù)木達(dá)到44.8 cm(甜櫧),從而較大地影響了樣方樹(shù)木的平均胸徑。
為了給森林資源二類調(diào)查常綠闊葉林小班測(cè)樹(shù)因子判讀提供參考,計(jì)算5 個(gè)樣方中胸徑≥5 cm 的活立木胸高斷面積、平均胸徑等變化情況,結(jié)果見(jiàn)表3。由表3 可知,5 個(gè)樣方中胸徑≥5 cm 的活立木胸高斷面積增長(zhǎng)比例為1.04%,其中,活立木胸高斷面積增長(zhǎng)比例最大的為101 號(hào)樣方(8.93%),增長(zhǎng)比例最小的為3 號(hào)樣方(0.23%),201 號(hào)樣方和202 號(hào)樣方活立木胸高斷面積的增長(zhǎng)比例較小(均為0.86%)。5 個(gè)樣方中胸徑≥5 cm的活立木的平均胸徑增長(zhǎng)范圍為0.25~1.31 cm,平均增長(zhǎng)0.47 cm,增長(zhǎng)比例為3.12%。相較于胸徑≥1 cm 的活立木,胸徑≥5 cm 活立木的平均胸徑增長(zhǎng)范圍更大,增長(zhǎng)比例更小。其中,活立木平均胸徑增長(zhǎng)最大的為102號(hào)樣方,增長(zhǎng)了1.31 cm;增長(zhǎng)最小的為3 號(hào)樣方,增長(zhǎng)了0.25 cm。
3.1.1 原生常綠闊葉林的死亡率和補(bǔ)員率 群落內(nèi)個(gè)體的死亡原因較為復(fù)雜,除了種群自身的生長(zhǎng)規(guī)律外,還有種間競(jìng)爭(zhēng)、環(huán)境因素、病蟲(chóng)害和人為干擾等諸多原因[15-17]。自然稀疏是指在個(gè)體密度高的植物群落中,隨著群落的生長(zhǎng),個(gè)體密度逐漸降低,直至達(dá)到平衡的現(xiàn)象,自然稀疏是群落的自我調(diào)節(jié)機(jī)能之一,通過(guò)密度調(diào)控把個(gè)體適應(yīng)、種群數(shù)量動(dòng)態(tài)、生物群落演替與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性聯(lián)系起來(lái)[18-20],只有通過(guò)死亡才能降低群落的密度,為存活個(gè)體提供足夠的生長(zhǎng)空間,維持生物量的增長(zhǎng),為了使群落獲得長(zhǎng)期的穩(wěn)定性,死亡比例必須逐漸升高,并最終超過(guò)出生比例,正是受到“密度制約效應(yīng)”和“非對(duì)稱競(jìng)爭(zhēng)”的影響,群落大小才會(huì)具有穩(wěn)定的平衡狀態(tài)[21]。群落具有較高的枯死比例,表明該群落具有較強(qiáng)的自我調(diào)控能力,具有一定的穩(wěn)定性[18]。林冠層喬木的死亡對(duì)于群落結(jié)構(gòu)的形成與維持起著重要作用,它能為某些動(dòng)植物提供獨(dú)特的生境,并影響群落的徑級(jí)、年齡結(jié)構(gòu)、林隙特征和不同層次植被的發(fā)育等[22]。
本研究中,群落具有較高的死亡率和較低的補(bǔ)員率,這與百山祖中山常綠闊葉林群落具有基本相同的特征[13],對(duì)于具體原因,本文沒(méi)有深入研究。但這可能是暫時(shí)的,因?yàn)檩^高的死亡率,尤其是大樹(shù)的死亡,會(huì)在原來(lái)較密的森林里形成較大的“林窗”,為周圍的種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)創(chuàng)造條件,必將迎來(lái)新一輪的較高補(bǔ)員率,只不過(guò)“林窗效應(yīng)”在短期內(nèi)未能顯現(xiàn),需要較長(zhǎng)的時(shí)間,可能出現(xiàn)在第二次或第三次復(fù)查中。相反,較高的補(bǔ)員率,隨著樹(shù)木的生長(zhǎng),因營(yíng)養(yǎng)、空間等可利用資源有限,“密度制約效應(yīng)”顯現(xiàn),非對(duì)稱競(jìng)爭(zhēng)加劇,也必將有新一輪的較高死亡率。因而,可以辯證地理解,死亡率和補(bǔ)員率是相對(duì)的,同時(shí)也是互為條件的。補(bǔ)員是森林更新的基礎(chǔ),只有新的個(gè)體補(bǔ)員,才能實(shí)現(xiàn)森林更新。同時(shí),死亡是森林更新的條件,只有老的個(gè)體不斷死亡,才能為新的個(gè)體生長(zhǎng)提供后續(xù)生長(zhǎng)條件。樹(shù)木的死亡和更新是自然現(xiàn)象,作為森林生態(tài)系統(tǒng)類型的自然保護(hù)區(qū),一般不需要采取特殊的措施進(jìn)行干預(yù),但要減少人為干擾,除了科研監(jiān)測(cè)人員外,嚴(yán)禁其他人員進(jìn)入。
3.1.2 不同徑級(jí)個(gè)體的死亡率 該常綠闊葉林群落死亡樹(shù)木的徑級(jí)呈倒“J”形分布,與活立木存在基本相同的分布[8]。幼樹(shù)(胸徑1.0~7.0 cm)的死亡總數(shù)超過(guò)90%,這與百山祖常綠闊葉林、武夷山米櫧林、海南島霸王嶺熱帶季雨林在中小徑級(jí)時(shí)的死亡率較高的結(jié)論相吻合[15,23-24]。這可能是因?yàn)橛讟?shù)的大量存在會(huì)造成激烈的種內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng),隨著徑級(jí)的增大,個(gè)體數(shù)量快速減少,即“活的多死的也多”。還可能是由于上層樹(shù)木的優(yōu)勢(shì)不斷的積累和放大,處于劣勢(shì)的下層林木個(gè)體密度較大,光照不足,種內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度較大,所以導(dǎo)致較高的死亡數(shù)量,這也表明群落內(nèi)有較強(qiáng)的自疏和它疏作用[18,20]。然而,常曉敏等研究認(rèn)為對(duì)于不同徑級(jí)的林木,各影響因子對(duì)樹(shù)木死亡的影響權(quán)重不同,胸徑<10 cm 時(shí),林木相對(duì)斷面積對(duì)樹(shù)木死亡的影響最大[16]。灌木樹(shù)種補(bǔ)員率較高,而喬木樹(shù)種補(bǔ)員率較低,這也說(shuō)明灌木樹(shù)種耐蔭性強(qiáng),在林下能夠更好地更新,這是森林下層恢復(fù)力高的表現(xiàn)[25]。
3.1.3 對(duì)森林蓄積量調(diào)查的參考 胸高斷面積是計(jì)量群落生物量的主要依據(jù)之一[12],而平均胸徑是衡量森林群落的一個(gè)重要指標(biāo),同時(shí)也是計(jì)算林分蓄積量、林木生物量的依據(jù)之一。在森林資源二類調(diào)查中,經(jīng)常采用估算樹(shù)種組成、平均胸徑、林分平均樹(shù)高、單位面積胸徑≥5 cm 的樹(shù)木株數(shù)的方法來(lái)測(cè)算林分蓄積量。以上測(cè)樹(shù)因子估算尤其是平均胸徑估算往往具有較大的難度,對(duì)于沒(méi)有豐富經(jīng)驗(yàn)的工作人員來(lái)說(shuō),只有通過(guò)在各種類型的森林中建立若干標(biāo)準(zhǔn)地,通過(guò)數(shù)據(jù)分析,來(lái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地所在森林的測(cè)樹(shù)因子加以確定,在此基礎(chǔ)上對(duì)類似森林的測(cè)樹(shù)因子進(jìn)行估算。森林中除了活立木胸徑在增大外,還有樹(shù)木死亡和樹(shù)木進(jìn)徑(胸徑<5 cm 者長(zhǎng)成胸徑≥5 cm)影響著林分的平均胸徑。死亡樹(shù)木分布如果大徑級(jí)比例較高,則會(huì)使平均胸徑有減少的趨勢(shì),如本研究的201、202 和3 號(hào)樣方;相反,死亡樹(shù)木分布如果小徑級(jí)比例較高,則使平均胸徑有增加的趨勢(shì),如本研究的102 號(hào)樣方。
一般除了人為干擾(如采伐)、自然災(zāi)害(如臺(tái)風(fēng)、病蟲(chóng)害發(fā)生)導(dǎo)致大樹(shù)被清除(或者死亡),天然異齡林不會(huì)有較大比例的進(jìn)徑,因而進(jìn)徑對(duì)平均胸徑的影響不會(huì)像死亡樹(shù)木的影響那么大。標(biāo)準(zhǔn)地是判讀林分測(cè)樹(shù)因子的參考,選擇標(biāo)準(zhǔn)地時(shí)不僅其樹(shù)高、胸徑要有代表性,樹(shù)木死亡情況也要有代表性。對(duì)于空間尺度不大的樣地來(lái)說(shuō),需要綜合考慮樹(shù)木死亡對(duì)林分平均胸徑的影響,做標(biāo)準(zhǔn)地時(shí)需要對(duì)樹(shù)木的死亡情況加以分析,這樣才能更加準(zhǔn)確地判讀整個(gè)林分的測(cè)樹(shù)因子,這在具體實(shí)踐中要引起注意。當(dāng)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的活生物量與總生物量開(kāi)始圍繞一個(gè)平均值波動(dòng)時(shí),即達(dá)到穩(wěn)態(tài)[12,26]。一個(gè)成熟穩(wěn)定的常綠闊葉林,其生長(zhǎng)相對(duì)較緩慢,在本研究中,5 年間,無(wú)論是對(duì)胸徑≥1 cm 還是胸徑≥5 cm 樹(shù)木的統(tǒng)計(jì),其平均胸徑增長(zhǎng)僅在(0.50±0.05)cm 左右,這也為森林資源年度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更新提供了參考。
2012—2017 年,在浙江五嶺坑原生常綠闊葉林群落5 個(gè)樣方中胸徑≥1 cm 的樹(shù)木死亡1 277 株,占2012年個(gè)體總數(shù)(10 459 株)的12.21%,隸屬于93 個(gè)物種,占物種總數(shù)(142 種)的65.49%。死亡植株個(gè)體數(shù)量與徑階之間存在極顯著的指數(shù)負(fù)相關(guān)關(guān)系。從功能型上看,灌木的死亡比例和補(bǔ)員比例明顯高于喬木和小喬木,小喬木的補(bǔ)員比例高于喬木。主要樹(shù)種的年死亡率、年補(bǔ)員率、種群變化率、適合度的平均值都表現(xiàn)出:灌木>小喬木>喬木。胸徑≥1 cm 的活立木胸高斷面積增長(zhǎng)比例為4.59%,平均胸徑增長(zhǎng)0.55 cm;而胸徑≥5 cm的活立木胸高斷面積增長(zhǎng)比例為1.04%,平均胸徑增長(zhǎng)0.47 cm。以上研究結(jié)果說(shuō)明,該亞熱帶原生常綠闊葉林群落個(gè)體死亡率較高,補(bǔ)員率較低,林下更新困難,林木生長(zhǎng)緩慢,種群動(dòng)態(tài)存在較大的種間差異。