針闊混交林的邊緣效應(yīng)——環(huán)境因子

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1、針闊混交林的邊緣效應(yīng)——環(huán)境因子的空間分布分析花瑩曾敏會張益張箭柳善達(dá)陳磊宋君君張宏明（東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院長春130024）[摘要]：對長白山露水河地區(qū)針闊混交林與人參撂荒地交界區(qū)域，運用樣帶法進(jìn)行了邊緣效應(yīng)——環(huán)境因子空間分布的調(diào)查研究。研究結(jié)果表明，從林緣帶垂直深入林內(nèi)，光照強(qiáng)度、溫度、濕度、風(fēng)速等氣候因子強(qiáng)度呈現(xiàn)出不同程度的變化，光照強(qiáng)度和溫度均呈下降趨勢，而濕度呈上升趨勢，且隨著距離的增加，邊緣效應(yīng)逐漸減弱，這種變化趨勢越來越小，最終趨于一致；而隨著林內(nèi)的深入，土壤溫度逐漸降低，水分含量逐漸增加，同樣其

2、介電常數(shù)也隨著水分增加而增加。本文從小氣候和土壤兩方面分析環(huán)境因子的空間分布對邊緣效應(yīng)的重要影響，對實現(xiàn)長白山區(qū)針闊混交林帶植物多樣性保護(hù)以及森林恢復(fù)管理等具有重要的生態(tài)學(xué)意義。[關(guān)鍵詞]：針闊混交林邊緣效應(yīng)環(huán)境因子土壤小氣候1引言森林邊緣，由于環(huán)境因子的梯度變化形成了從林緣到森林群落中心的空間異質(zhì)性梯度，使林緣具有邊緣效應(yīng)，從而為物種入侵、生長和更新提供了充足的資源和環(huán)境。邊緣效應(yīng)具有物種組成、配置和動態(tài)方面的特殊性質(zhì)，在很大程度上影響和控制了森林物種多樣性和群落更新過程。環(huán)境因子的空間分布在邊緣效應(yīng)的研究中具有重

3、要意義。林緣(Forestedge)是一個典型的生態(tài)過渡區(qū)(Ecotone)，以高生物多樣性和迅速變化的光環(huán)境為顯著特征，主要因砍伐、林火等干擾而形成。實驗樣地為針闊混交林與多年人參撂荒地林緣，光照因子變化劇烈，形成不同的光環(huán)境，致使大氣溫度、地表溫度、空氣濕度以及風(fēng)速等氣候因子也隨之發(fā)生巨大變化。邊緣效應(yīng)(Edgeeffect)是一個自然界中普遍存在的規(guī)律。20世紀(jì)30年代，野生動物學(xué)家Leopold首先提出了邊緣效應(yīng)的概念，將生態(tài)交錯帶內(nèi)物種種類和個體數(shù)量多于鄰近生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)象稱為邊緣效應(yīng)[1]。此后，許多生態(tài)學(xué)

4、家又根據(jù)不同的研究對象、目的和角度，賦予邊緣效應(yīng)不同的定義[2]。1985年，我國著名生態(tài)學(xué)家王如松和馬世駿將前人的研究結(jié)果加以總結(jié)和豐富，提出了目前為大多數(shù)學(xué)者所接受的邊緣效應(yīng)的定義：在兩個或多個不同性質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)（或其他系統(tǒng)）交互作用處，由于某些生態(tài)因子（物質(zhì)、能量、信息、時機(jī)或地域）或系統(tǒng)屬性的差異和協(xié)和作用而引起系統(tǒng)某些組分及行為（如種群密度、生產(chǎn)力和多樣性等）的較大變化[3]。邊緣效應(yīng)的概念自提出起便受到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，隨著生物多樣性以及景觀生態(tài)學(xué)研究的逐步深入，邊緣效應(yīng)的研究也進(jìn)入了一個全新的領(lǐng)域

5、。 近年來，由于人類的過度活動，片段化的森林代替了大面積的自然森林，森林邊緣地帶逐漸增加，使得森林生態(tài)系統(tǒng)受到邊緣效應(yīng)的影響也越來越大[4][5]。邊緣效應(yīng)的存在使林緣到森林群落內(nèi)部各種環(huán)境因子產(chǎn)生梯度變化，從而對生態(tài)系統(tǒng)中的動植物種類、數(shù)量以及分布產(chǎn)生影響。同時，邊緣效應(yīng)的存在使得林緣生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性較低，極易導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)的退化[6][7]。因此，對于森林生態(tài)系統(tǒng)邊緣效應(yīng)的研究具有極其重要的生態(tài)學(xué)意義。本文以長白山西北麓針闊混交林帶為研究對象，通過測定并分析其林緣各種環(huán)境因子的空間分布，探究其與邊緣效應(yīng)的內(nèi)

6、在聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上，還從小氣候及土壤兩個方面對長白山露水河紅松王針闊混交林邊緣進(jìn)行了環(huán)境因子分布動態(tài)變化的研究，為森林營造和優(yōu)化管理提供科學(xué)依據(jù)。2樣地自然概況及研究方法本實驗選擇的實驗樣地位于吉林省撫松縣露水河紅松王（42°20′N-42°40′N,127°29′E-128°02′E），海拔720m~1100m，位于長白山西北麓，為針闊混交林帶，地勢比較平坦，起伏不大。該區(qū)溫帶大陸性氣候顯著，冬季風(fēng)向更替明顯，常年西風(fēng)主導(dǎo)。年平均氣溫1.5℃，最高氣溫33.2℃，最低氣溫-44.1℃，≧10℃年積溫2200℃。降水

7、多集中在7~8月份，年降水量800mm~1040mm，土壤以暗棕壤為主。該區(qū)植物生長茂盛，動物種類繁多，群落結(jié)構(gòu)層次分明，生物多樣性豐富。實驗樣地為紅松王針闊混交林與多年人參撂荒地林緣，整體呈東西走向。實驗時（2011年7月12日上午9:00~下午4:00）天氣晴朗，溫度25~27℃，西風(fēng)2~4級。以長白山區(qū)露水河紅松王地區(qū)針闊混交林群落為樣地，從群落邊界開始向森林內(nèi)部方向設(shè)置垂直于群落邊緣的三個5m×40m平行樣帶，每個樣帶間隔30m。在每個樣帶內(nèi)均勻布置3個5m×5m的灌木樣方（分別距林緣1m、15m、30m），

8、于10:30am~14:30pm每隔60min測一次大氣溫度、濕度、光照強(qiáng)度及風(fēng)速等小氣候指標(biāo)并記錄；在每個灌木樣方內(nèi)再設(shè)置3個1m×1m的草本樣方，分別于9:30am~1:30pm各測一次土壤溫度、濕度、介電常數(shù)及電導(dǎo)率等土壤指標(biāo)。實驗儀器主要有：照度計，測地面及胸高處光照強(qiáng)度；小型氣象站，測定林內(nèi)空氣溫度、濕度以及風(fēng)速等；POGO便攜式土壤