黑石頂森林群落演替過程多樣性及穩(wěn)定性的變化

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1、中山大學(xué)博士學(xué)位論文黑石頂森林群落演替過程多樣性及穩(wěn)定性的變化姓名：王永繁申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：植物學(xué)指導(dǎo)教師：余世孝2003.4.26中山大學(xué)博士學(xué)位論文：黑石頂森林群落演替過程多樣性及穩(wěn)定性的變化摘要應(yīng)用時(shí)窒聾投洼，將黑石頂自然保護(hù)區(qū)森林植被劃分成5個(gè)不同的演替階段：①馬尾松(Pin“jmassoniana)群落(P1)；②早期針闊葉混交林群落(P2)；⑨中期針闊葉混交林群落(P3)；④后期針闊葉混交林群落(P4)：⑤常綠闊葉林群落(P5)。在充分考慮尺度效應(yīng)(包括取樣尺度、參數(shù)尺度等)和空間異質(zhì)性的情況下，對(duì)森林群落演替過程中物種多樣性的變化進(jìn)行了

2、探討。提出了一個(gè)新的包含一個(gè)控制參數(shù)的群落多樣性測(cè)度指數(shù)一DIV多樣性指數(shù)；修正了Ricotta等(1998)的錯(cuò)誤，系統(tǒng)地建立了尺度增加的過程中，群落均勻度變化的預(yù)測(cè)方法。應(yīng)用May(1972)的控制論模型和黨承林(1998a)植物群落冗余結(jié)構(gòu)理論，研究了森林群落演替過程穩(wěn)定性的變化。對(duì)Schluter(1984)方差檢驗(yàn)法中，應(yīng)用物種出現(xiàn)與否的二元數(shù)據(jù)和物種多度數(shù)據(jù)之間測(cè)度結(jié)果的差異所隱含的生態(tài)學(xué)意義進(jìn)行了解釋。，f1．物種多樣性的變化l、(J)a多樣性的尺度依賴性：分別采用物種豐富度指數(shù)、Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)及Pielou均勻度指數(shù)

3、，研究了黑石頂森林群落演替過程群落n多樣性的動(dòng)態(tài)特征，結(jié)果表明，物種豐富度指數(shù)在演替過程中一直穩(wěn)步增長(zhǎng)，Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)由馬尾松群落至混交林后期階段逐漸增加，在常綠闊葉林階段呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。演替的各個(gè)階段，群落的。多樣性都表現(xiàn)出對(duì)取樣尺度的敏感依賴性；而且由于空間異質(zhì)性的影響，群落不同區(qū)域相同取樣面積的a多樣性也有差異。以取樣面積作為尺度參數(shù)，每個(gè)取樣面積在群落的不同區(qū)域作5次重復(fù)，5次重復(fù)的平均值作為該尺度的多樣性測(cè)度值，繪制a多樣性隨尺度增加的變化曲線。結(jié)果表明，取樣面積≤30×30m2時(shí)，各個(gè)演替階段群落

4、的多樣性空間變化曲線彼此交錯(cuò)，沒有表現(xiàn)出規(guī)律性的變化；取樣面積≥30×30mz時(shí)，a多樣性在各個(gè)尺度上都表現(xiàn)出隨著演替的進(jìn)展而逐漸增加的規(guī)律，在混交林后期階段達(dá)到最高值，演替至常綠闊葉林階段，除物種豐富度指數(shù)基本保持不變外，其它多樣性指數(shù)都有明顯的下降。每個(gè)尺度重復(fù)取樣的情況下，群落演替各階段物種豐富度指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)與取樣面積之間存在分形關(guān)系，分形維數(shù)分別介于O．8781．032和一0．115～O．007之間，顯示出統(tǒng)計(jì)意義上的規(guī)律性變化。(2)群落均勻度的分形分析：修正了Frontier(1987)及Ricotta等(1998)的錯(cuò)誤，重新

5、定義了有效物種豐富度指數(shù)A(----2Ⅳ)與物種豐富度指數(shù)s之間分形關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，其中H為Shannon指數(shù)；分析了A與S之間分形關(guān)系的生態(tài)學(xué)意義，認(rèn)為分形維數(shù)D是在取樣尺度不斷增加的過程中，群落均勻度測(cè)度值向其逼近的一個(gè)理論值；系統(tǒng)地建立了利用A與S在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的擬合直線方程，對(duì)群落均勻度的變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。應(yīng)用上述分析方法對(duì)黑石頂森林群落生坐查蘭豎主堂絲堡塞!苧墨一一——演替系列進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在每個(gè)尺度有5次重復(fù)取樣的情況下，演替的各個(gè)除段矗姆s之閡焱爨鴦尺度上都存在極顯著的冪律關(guān)系，分形緞數(shù)鼢分裂為；O．5306(PI)、0．739

6、2(P2)、0．8330(P3)、0．7902(P4)、0．7644(P5)，在瀨交林中期階段(群落P3)達(dá)到最大值，向兩側(cè)表現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)a(3)多樣揀綜會(huì)捂數(shù)：采瘸分裂含蠢一令交純參數(shù)翡Renyi多樣{璧指數(shù)、Hill多樣性指數(shù)、內(nèi)稟多樣性及平均種。個(gè)體多樣性測(cè)度指數(shù)，對(duì)群落演替過程的多樣性交化進(jìn)彳于研究，繪制群落多樣性隨參數(shù)增加的變化曲線。4個(gè)多樣性綜合指數(shù)的測(cè)度結(jié)采襲瑗爨了翱儆靜交純溪律，獲罵蓬松群落商混交秫后麓除羧的演替遙程中，群落多樣性在所有參數(shù)尺度上郝在逐漸增加；由混交林慝期逃一步囪常綠周葉林發(fā)展時(shí)，平均種，個(gè)體多樣性指數(shù)的測(cè)度結(jié)果是多樣性沒

7、有明妲增加，而其它3個(gè)指數(shù)的測(cè)度結(jié)果瑟

8、j顯示多祥往有銹箍的下降。(4)DIV多樣性指數(shù)；提感了一個(gè)耨的囂落d多櫸性測(cè)度方法。意義攜季孛多S櫸鰉攆數(shù)餅礦=2S-Z(1／N．)8，式中S為群辮甥耱數(shù)，嫩蔻耱i豹個(gè)體數(shù)，癢為i=1辯個(gè)體數(shù)敏感狡度的控制參數(shù)。物種豐富度指數(shù)是DIV多樣性指數(shù)中參數(shù)a=0時(shí)鮑一令特鍘。農(nóng)平垂坐標(biāo)上繪燃各令群辮DIV多樣性擺數(shù)毽髓參數(shù)a媾煙黲交仡曲線，當(dāng)a=3時(shí)，DIV變化曲線基本已達(dá)到穩(wěn)定。測(cè)度結(jié)果媛示，由馬尾松群落演替楚早期混交林階段，多樣性有明顯的增加；由混交林早期階段向中期階段演鏊時(shí)，多攆性略有增煙，經(jīng)苓鬟著；演鷙至混交棒癌

9、麓，多櫸往譽(yù)次崮現(xiàn)較大福度的增加，而常綠闊葉林群落的DIV多櫸性變