紫金山国家森林公园枯倒木空间分布特征与驱动因素分析
文献综述
- 课题的研究意义
枯立木是森林经营管理过程中十分重要的一部分。枯立木是指林地上已死的树木或大部分叶、枝已枯落的立木。造成树木枯死的原因有很多，主要分为自然和人为两种原因。一般来说，自然原因有以下几方面：立木本身的遗传性不良；生长环境恶劣；年老；病虫害侵染；植物寄生，以及雷电、风、冰等灾害。人为原因主要是割脂、剥树皮等机械损伤。枯立木的存在具有一定的危害，一方面会造成严重的病虫害，且极其容易传染；另一方面，经过一定的时间，枯立木倾倒，对人类造成安全威胁，极其危险。
枯倒木在森林动态和群落构建过程中发挥重要作用,同时它也受到多种生态学过程的综合影响。通过对森林枯立木、倒木的空间分布特征、危害性以及驱动因素进行研究,有助于更好的了解树木死亡的原因、树木种群动态规律以及森林群落构建等生态学问题。
紫金山作为国家级森林公园，拥有森林面积三万余亩，占南京城市森林面积的15.6%。紫金山国家森林公园保留了大量古树名木，是南京重要的风景资源。很大一部分风景林分布于各景点附近，尤其是一部分天然林，缺乏人类的干预和管理，出现枯倒木、立木，在给游客观赏的同时，也很容易产生危险。病虫害在枯立木中更容易发生，并且传染性强，对健康树木威胁极大。
因此，必须对景区风景林枯立木的分布特征以及造成树木枯死的原因进行深入研究，进而从源头上控制枯立木的数量，更合理地管理枯立木，进而更好的对森林进行经营和管理。
- 国内外研究现状
中国科学院研究生院（武汉植物园）的吴浩以八大公山25ha样地为例，研究了亚热带常绿落叶阔叶混交林枯立木空间格局并分析了树木死亡的驱动因子。该研究基于八大公山25 ha样地所有木本植物枯立木(DBHge;10 cm)的野外调查数据,利用单变量和双变量成对关联函数g(r)对枯立木空间分布格局、枯立木与活立木之间关联性进行分析；利用Torus转换检验法进行枯立木生境关联分析；通过广义线性混合模型(GLMM)分析邻体密度与地形因子对树木死亡的影响。八大公山样地内枯立木呈聚集分布,为非随机死亡,生境(地形)对于树木的死亡影响较小,树木死亡主要由种内或种间竞争驱动。研究结果表明：物种间相互作用对于亚热带森林树木死亡的影响大于环境作用；种内负密度制约效应和种间竞争等生态作用(或过程)对该亚热带森林群落构建中的物种共存和生物多样性维持起着十分重要的作用[1]。
近年来，有关粗死木质残体的研究主要围绕数量特征、贮量、分解、碳库、空间分布及养分含量等方面[12-20]。王磊、何东进等人对天宝岩自然保护区长苞铁杉（Tsuga longibracteata Cheng）林枯倒木数量特征进行研究。在前期研究［3］的基础上，细化海拔梯度，通过对枯倒木径级分布规律、腐烂等级分布、高度/长度分布以及材积分布等方面特征的研究，深入了解森林的动态演替规律，为开展枯倒木上幼苗更新提供基础环境依据，也为科学管理天然长苞铁杉林以及有效保护森林生态系统提供科学指导。王磊等人在天宝岩自然保护区长苞铁杉林中选取代表性地段，首先在不同海拔梯度的长苞铁杉林中设置7块20mtimes;30m的样地，每块样地采用5mtimes;5m相邻格子法进行调查，逐株登记高度、胸径等信息。按照方法[7]确定径级结构并进行数据处理,按公式[7]计算蓄积量。最终结果表明：(1)天宝岩长苞铁杉林枯倒木主要由小径级木组成，且数量随着海拔的升高呈先降低后上升的趋势，中径级枯倒木所占比例呈现出先升高后降低的趋势，而大径级枯倒木数量最少；(2)枯倒木的高度/长度主要集中在l～6 m，随着高度/长度的增加，各海拔分布的枯倒木所占比例均减小；(3) 不同腐烂等级枯倒木材积的变化趋势为IIIgt;IVgt;IIgt;Vgt;I；(4)不同径级枯倒木材积的分布呈现中径级较大，大径级次之，小径级较小的趋势[2]。
紫椴（Tilia amurensis Rupr.）作为东北地区重要的造林树种和蜜源植物，其生态价值和经济价值都十分显著。由于紫椴苗期出现匍匐现象，致使紫椴人工更新十分困难，加之长期以来过量采伐和轻视经营抚育，导致野生紫椴种群的数量和质量逐年下降，蓄积大幅减少[8]。目前对紫椴种群的研究更趋向于树种竞争、空间分布格局等[8-11] ，而对于紫椴天然次生林中活立木及枯立木的结构特征鲜有报道。刘月、许丽颖等人通过分析两种干扰模式(未择伐、择伐)下紫椴次生林中枯立木和活立木的数量及空间结构特征,探究林分生长状态、演替过程以及枯立木形成的主要原因,为紫椴次生林的生长、保护以及经营提供依据。研究发现：(1)在择伐林分中,紫椴和色木槭（Acer pictumThunb. ex Murray）以及其他活立木占优势地位的树种在枯立木中也同样占优势地位,而未择伐林分中,紫椴在活立木和枯立木中占优势,但色木槭只在活立木中占优势,枯立木中并不多见。(2)两个林分中小径阶的活立木和枯立木均占优势,径阶结构均大致呈倒J型。两个林分活立木高度级结构大致呈左偏山峰状,而枯立木大致呈倒J型,小个体枯立木所占比例较大,因此可以分析出两个林分枯立木形成主要的原因是林木间竞争。(3)由空间结构参数三元分析可知,两个林分中呈随机分布、高度混交且占优势的活立木较多。而大多数枯立木处于随机分布、劣势状态,且周围林木均为其他树种或仅有1株为同树种。(4)通过枯立木结构参数四元分布可知,两个林分枯立木总体呈现随机分布,具有很强的种间混交,且大小分化很明显。四元分布能反映出该状态下的枯立木周围存在3～4株活立木。以上结论进一步说明林木种间竞争是该种林分枯立木形成的主要原因[4]。
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