發(fā)布時間：2018-04-05 16:18

  本文選題：栓皮櫟　切入點：氣候變化　出處：《中國林業(yè)科學(xué)研究院》2017年博士論文

【摘要】：植被分布格局是植被對氣候長期適應(yīng)的結(jié)果,而現(xiàn)時氣候的快速暖化將對植被分布、群落結(jié)構(gòu)以及種群動態(tài)等產(chǎn)生顯著影響。目前關(guān)于植被限界動態(tài)的研究多集中于緯度和海拔等單一梯度,但缺乏對三維地理尺度(緯度、經(jīng)度和海拔)種群動態(tài)與成因的相關(guān)研究。本文以我國廣布種栓皮櫟(Quercus variabilis)為研究對象,首先利用最大熵(Maxent)模型模擬和預(yù)測過去(6000年前)、當(dāng)前(1950-2000)和未來(2050年)氣候情境下栓皮櫟潛在分布格局及其主導(dǎo)氣候因子,然后經(jīng)實例調(diào)查,比較和分析緯度、經(jīng)度和海拔梯度上天然種群更新動態(tài)(種群密度、年齡結(jié)構(gòu)、死亡率、更新率和轉(zhuǎn)化率)、個體生長(徑向生長和高生長)以及空間格局的差異,并利用冗余分析和線性混合效應(yīng)模型結(jié)合生物(林分狀況)和非生物因子(土壤、氣象等)共同探討栓皮櫟分布限界的地理格局及其潛在環(huán)境解釋,為預(yù)測森林植物群落對全球氣候變化的響應(yīng),以及森林恢復(fù)和經(jīng)營奠定了重要的理論基礎(chǔ)。主要結(jié)果如下:(1)栓皮櫟分布模擬�，F(xiàn)實氣候條件下東亞栓皮櫟適生區(qū)(適宜和低適宜生境)面積占總研究區(qū)面積的21.88%,其中適宜生境面積占5.69%,隨著全球氣候的波動性變化,栓皮櫟適宜生境有逐漸向秦嶺和大巴山脈、四川、重慶和云貴高原等區(qū)域集中,并使該分布中心的面積逐漸擴大;影響栓皮櫟分布的主要氣候因子為最冷月最低氣溫、最冷季平均氣溫和年降水量,三者的貢獻(xiàn)率分別為48.6%、21.4%和14.2%。(2)種群結(jié)構(gòu)與更新動態(tài)。在水平梯度上,北部、中部和西部區(qū)域種群呈進(jìn)展型種群,而南部和東部區(qū)域種群呈衰退型種群;幼苗和相對幼苗密度以及最高等級更新苗密度(SR)均呈現(xiàn)出由中部向分布邊緣遞減的變化趨勢,尤其是南部和東部邊緣種群;海拔梯度上,低海拔和中海拔種群屬于進(jìn)展型種群,而高海拔屬于衰退型種群,且幼苗和幼樹密度均隨著海拔高度的增加而減小。然而成年樹總胸高斷面積和密度在緯向、經(jīng)向和海拔梯度上均沒有明顯變化趨勢。此外,在水平和垂直梯度上,萌生和實生幼苗密度均呈現(xiàn)較一致的變化趨勢,說明栓皮櫟種群依靠有性和無性繁殖共同維持種群的發(fā)展,且二者表現(xiàn)出一定的協(xié)同關(guān)系。(3)個體生長。緯向和經(jīng)向梯度對栓皮櫟生長具有顯著的影響,而海拔梯度對其影響較小。緯向梯度上,晚材和全材的徑向生長(平均年輪寬度、生長速率和斷面積生長量)均隨緯度的增加而增大,而高生長無明顯的緯向差異。經(jīng)向梯度上,晚材徑向生長和高生長均呈顯著遞減的變化趨勢,而早材和全材無明顯的經(jīng)向差異。海拔梯度上,早材和全材的徑向生長以及高生長均沒有明顯海拔差異,而高海拔區(qū)域晚材徑向生長要顯著大于低海拔。各地理梯度栓皮櫟種群胸徑與年齡關(guān)系均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。(4)個體生長對氣候的響應(yīng)。分布最北端(北京),栓皮櫟徑向生長主要受到當(dāng)年4月和6月降水以及當(dāng)年6月最高溫的影響,而北部其他區(qū)域(河北臨城,LC和河南濟源,JY)和中部(河南寶天曼,BTM)徑向生長對氣候的響應(yīng)較相似,均表現(xiàn)出與上年9月和當(dāng)年春季溫度呈顯著正相關(guān)關(guān)系;但與上年9月降水呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。與北部種群相比,南部種群早材和全材受氣候的影響較小(晚材除外)。西部(TS、MX和SL)和中部(BTM)栓皮櫟徑向生長(早材和全材)均與上年和當(dāng)年9月降水呈顯著正相關(guān)關(guān)系,而東部(NJ和JZ)均與降水無顯著相關(guān)關(guān)系。東部(JZ和MX)早材和全材徑向生長多與溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,而晚材多與溫度呈正相關(guān)關(guān)系。海拔梯度上栓皮櫟生長格局及其對氣候的響應(yīng)均沒有明顯差異,其徑向生長均表現(xiàn)出與上一年6月和當(dāng)年春季和初夏溫度呈顯著正相關(guān)關(guān)系,而與上一年9月溫度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;高海拔與上年冬季降水呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,而中、低海拔區(qū)域均與降水無顯著相關(guān)關(guān)系。(5)空間格局。在水平環(huán)境梯度上,北部區(qū)域成年樹呈隨機分布,而中部、南部和東部區(qū)域均呈集群分布,幼樹在南部和東部均呈隨機分布,其他區(qū)域均為集群分布。幼樹和成年樹聚集強度均表現(xiàn)為中部高于邊緣區(qū)域;在海拔梯度上,幼年和成年樹均呈集群分布(低海拔成年樹除外),幼樹和成年樹的聚集強度均為中海拔高海拔和低海拔,且幼樹的聚集強度均高于成年樹。(6)種群更新和個體生長的環(huán)境解釋。在大區(qū)域尺度上,影響栓皮櫟種群更新的主要環(huán)境因子為郁閉度、年降雨量和土壤pH值,且均表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)關(guān)系;個體生長主要受到溫度、降水、大樹密度、總胸高斷面積和土壤Ca、Mg的影響,均表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng);晚材生長主要受到溫度和土壤(Ca、Mg、和N)的影響。因此,競爭(郁閉度、大樹密度和總胸高斷面積)和土壤因子(pH、Ca和Mg)是栓皮櫟種群生長和更新地理變異的直接影響因子,而氣候作為間接的驅(qū)動因子通過影響競爭等生物作用對樹木生長和更新產(chǎn)生影響,尤其表現(xiàn)在南部、東部區(qū)域,并支持低的邊緣競爭限制假說(lower-margin-competition)和脅迫梯度假說(stress-gradient hypothesis),而且在未來氣候變暖的背景下,很可能會加重這一現(xiàn)象,引起南部、東部以及高海拔區(qū)域種群逐漸衰退,導(dǎo)致種群限界收縮,相比北部、西部以及中、低海拔區(qū)域種群變化不明顯,同時這一結(jié)果與我們模型預(yù)測結(jié)果基本相一致。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S718.54

【參考文獻(xiàn)】

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1 高文強;王小菲;江澤平;劉建鋒;;氣候變化下栓皮櫟潛在地理分布格局及其主導(dǎo)氣候因子[J];生態(tài)學(xué)報;2016年14期

2 王立龍;王亮;張麗芳;劉玉洋;徐世健;;不同生境下瀕危植物裸果木種群結(jié)構(gòu)及動態(tài)特征[J];植物生態(tài)學(xué)報;2015年10期

3 樊登星;余新曉;;北京山區(qū)栓皮櫟林優(yōu)勢種群點格局分析[J];生態(tài)學(xué)報;2016年02期

4 李W，

本文編號：1715537