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Population Structure and Dynamics of Dominant Species of Main Forest Community in Daqinggou Nature Reserves

大青沟自然保护区主要森林群落优势种的种群结构与动态



全 文 :书西北植物学报!
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基金项目国家自然科学基金" %#!,"#"& #&内蒙古自治区高等学校科研项目" 1234##!"% # 作者简介刘贵峰"
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#!女!博士!教授!主要从事植物多样性研究
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大青沟自然保护区主要森林群落
优势种的种群结构与动态
刘贵峰!程伟燕!刘玉平!张淑娟
"内蒙古民族大学 农学院!内蒙古通辽
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#

!
选择大青沟国家级自然保护区的水曲柳群落(蒙古栎群落和大果榆群落进行野外群落学调查!采用空间代 替时间的方法!以种群径级结构代替年龄结构编制了优势种水曲柳种群(蒙古栎种群和大果榆种群的静态生命表! 绘制其存活曲线(死亡率曲线(消失率曲线和危险率函数曲线!分析种群数量动态变化结果表明"
#
#水曲柳和蒙
古栎的存活曲线为
@==A=
B"
型!表明其种群目前总体上正处于一种动态稳定状态&大果榆的存活曲线为
@==A=
B
#
型!表明大果榆幼体死亡率高!以后的死亡率低而稳定"
!
#水曲柳种群死亡高峰除了在第
龄级较高外!基本 呈随龄级增加死亡率增大的趋势&蒙古栎种群的死亡高峰出现在幼年阶段和老年阶段&大果榆种群有两个死亡高 峰!一个出现在第
龄级!一个出现在第
%
龄级"
%
#种群生存分析表明!
%
个种群的生存率单调下降!累计死亡率
单调上升!水曲柳和蒙古栎种群危险率函数随着龄级的增加而不断增大!大果榆种群具有前期锐减(中期稳定和后
期衰退的特点
关键词大青沟自然保护区&群落类型&种群结构&种群动态 中图分类号
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保护区不同群落类型的乔木(灌木和草本植物进行
了调查!以分析大青沟自然保护区不同群落类型内
优势种的种群结构与动态
#
!
研究区概况
大青沟自然保护区位于内蒙古自治区东部通辽
市科尔沁左翼后旗甘旗卡西南
!X7 处!地理位置 为 #!!\#%] & #!!\#(]6 ! !$(]
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!\$&]1 !总面积达 & #&%O7 ! 在保护区内分布有大(小青沟两大沟壑! 大青沟长 !"X7 !沟深 "
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沟坡平均
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宽平均
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!坡度平均
!&两沟内水流汇
合后流入柳河!沟内水面宽
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7 !水深不超过 # 7 海拔高度沟上 !!( & !(%7 !沟下 #+% & !""7 ! 为该区海拔最低的地方沟外为一望无际!此起彼 伏的沙丘!沙丘一般高度在 #"7 以下)#(* 在对大青沟自然保护区进行全面踏查的基础 上!选择不同的群落类型进行野外群落学调查在 大青沟自然保护区的沟底(沟中和沟顶!分别分布着 水曲柳" !"#%&()#&*(+"%,#[:
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#群落和大果榆"
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#群落在不同群落类型
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析(静态生命表的编制和存活曲线的绘制
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研究方法
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调查方法
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月!在大青沟自然保护区的沟底(
沟中和沟顶!不同群落类型内!选择
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!"7_!"
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调查样地每个
!"7_!"7
样地划分为
#,

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7_(7
的小样方!在其中进行木本植物的调查!分
别测量乔木坐标(胸径(树高(冠幅(枝下高!测量灌
木高度(基径和冠幅在每个
!"7_!"7
调查样
地内!选择
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#7_#7
小样方!进行草本植物的
调查在上述调查完成后还测定各样地的坡向(坡
度(坡位(海拔高度等环境因子
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年龄结构分析方法
年龄结构是种群的重要特征!它可以提供种群
过去及现在的更新状况)#,*种群年龄结构的分析
是探索种群动态的有效方法许多学者在研究工作
中用大小"径级#结构分析法替代年龄结构!效果良
好)#"!#+)!!*根据样地调查所得胸径数据资料!结合
各个优势种生活史特点!将水曲柳种群划分为
#"

径级!蒙古栎种群划分为
# 个径级!大果榆种群为 + 个径级第 # 径级胸径为 " & >7
!之后每级间隔
>7 !即
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为第
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径级!
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为第
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级!以此类推以径级代表龄级!即第
#
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龄级!第 ! 径级对应第 " 龄级!以此类推!统计各 龄级株数!分别编制水曲柳种群(蒙古栎种群和大果 榆种群的静态生命表 @*B ! 静态生命表 @*B*A ! 静态生命表的编制 ! 静态生命表一般包含 如下内容 是单位时间年龄等级的中值&
#

龄级内现有个体数& 1

龄级开始时标准化存活
个体数"一般转化为
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龄级
间隔期内标准化死亡数&
6
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期间死亡率&
7

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的个体数&
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龄级到超过
龄级的个体总数&
.
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生命表数据的处理
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静态生命表用同一时
期收集的种群所有个体的径级编制而成!反映的是
世代重叠种群的年龄动态历程中的瞬间状态!而不
是对同生种群的全部生活史连续变化!在生命表中
会出现死亡率为负的情况!不能满足编制生命表的
前提条件据此!本研究采用匀滑技术)!%)!(*对数据
进行处理!然后编制出优势种的静态生命表
@*C
!
生存分析方法
为了更好地分析大青沟自然保护区水曲柳种群(
蒙古栎种群和大果榆种群的结构形式!阐明其生存规
律!本实验引入生存分析中的
个函数用于 % 个种群 生命动态分析!即生存函数 : " ; #(积累死亡率函数 ! " ; #(死亡密度函数 < " ; #(危险率函数 ! " ; # ) !,)!& * 在生 命表这
个函数常用下列公式估算 = : % ` = 3# = 3! + = 3% " = 3% 为存活频度# !! = ! % #` = : % = <% " ; % # ` = : %# = : % + % ` = : %# = 6% + % " + % 为区间长度!= 6% 为 死亡频率#& !! = ! % " ; % # ` ! = 6% + % " #D = 6% # % ! 结果与分析 B*A ! 种群的径级结构 年龄结构是种群的重要特征之一!种群年龄结 构的分析是探索种群动态的有效方法由于乔木种 群个体年龄难于确定!所以采用以立木胸径代替年 龄对大青沟自然保护区水曲柳种群(蒙古栎种群和 大果榆种群的年龄结构进行分析!结果如图 # 从 图 # 可以看出!蒙古栎和大果榆的年龄结构呈倒, 2 - 型分布!说明其更新良好&而水曲柳在第
龄级数量
最多!但在第
"
(
#
(

龄级数量较少!说明由幼苗转
化为幼树比例较低!死亡率较高
B*@
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生命表
根据静态生命表的编制方法和样地调查数据!
编制
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个种群的静态生命表"表
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#由表
#
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可知
%
个种群个体的存活数都随着年龄的增加而降
低!但其死亡的强度或速率并不一致蒙古栎种群
最长为
# 个龄级!水曲柳为 #" 个龄级!大果榆最短 为 + 个龄级 B*B ! 存活曲线 存活曲线能够反映种群个体在各年龄级的存活 状况!依据存活个体数即可推算特定龄级的死亡率 @==A= B 把存活曲线分成 % 种类型! G 型"又称 E 型# 存活曲线呈凸型!表示种群的大多数个体均能实现 其平均的生理寿命!在达到平均寿命时!几乎同时死 亡& " 型"又称 Z 型#存活曲线呈对角线型!表示各 龄级具有相同的死亡率& # 型"又称 J 型#存活曲线 呈凹型!表示幼体死亡率高!以后的死亡率低而稳 定)!5*本研究以径级为横坐标!以存活数量的自然 对数为纵坐标!绘得水曲柳种群(蒙古栎种群和大果 榆种群的存活曲线图"图 ! ! E #选用 ! 种数学模型 对 @==A= B" 型和 @==A= B# 型进行检验!即用指数 方程 > #`. Wb用以描述 @==A= B" 型存活曲线!幂函 数 >`#
W用以描述
@==A=
B#
型存活曲线!运用

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#(蒙古栎"
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#和大果榆"
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#种群年龄结构
以径级代替龄级!各群落龄级与径级详见表
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#为纵坐标!以龄级 为横坐标!绘得种群的死亡率曲线和消失率曲线"图 ! ! Z ( J #从图中可以看出!死亡率与消失率曲线变 化趋势基本一致水曲柳种群的高峰在第 ( ( ) ( * 和
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龄级
较高外!基本呈现随着龄级增加死亡率增大的趋势
表明该种群幼苗幼树缺乏!种群要保证持续发展需
要补充相应的幼苗幼树!否则!种群将走向衰退&蒙
古栎种群的死亡高峰出现在幼树阶段和老年阶段
在大青沟自然保护区!蒙古栎种群生长周期最长&大
果榆种群的死亡高峰出现在幼年阶段和老年阶段
在大青沟自然保护区!虽然大果榆生长状况一般!但
林下幼苗很多!更新状况较好
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个生存函数估算值见表 # & % 从表 # & % 中可以看出!种群死亡率与危险率动态趋势基 本一致积累死亡率单调增加!生存率单调下降 其增加或下降的幅度是前期高于后期!说明幼龄种 群死亡率较高生命期望的极大值与死亡密度的极 小值相对应
个函数估计值说明
%
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率单调下降!累计死亡率单调上升!水曲柳和蒙古栎
种群危险率函数随着龄级的增加而不断增大!大果
榆种群具有前期锐减(中期稳定和后期衰退的特点
! 讨 ! 论 种群的年龄结构(生命表(存活曲线(死亡率曲 线是种群生物学特性与环境因素共同作用的结 果)%"*种群的存活曲线有 @==A= B
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法本文采用
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的检验估算方法!即
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个龄级!为最稳定
的种群大果榆种群虽然年龄结构最短!为
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级!但更新幼苗极为丰富而水曲柳种群由于幼苗
幼树较少!大树较多!更新困难!需要对其分布生境
进行保护
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在种群生命表分析中有着很高的实际应用价值!在
说明种群结构与动态变化上显得更合理(直观具
体)#%!&*应用生存函数对水曲柳(蒙古栎和大果榆
种群分析表明!危险率曲线呈波浪状!变动幅度较
大!生存率函数与存活曲线的变化形式基本一致
生存率及积累死亡率曲线则反映了种群在特定径级
上的生存及死亡率死亡密度函数曲线较好地说明
了生命期望曲线的起伏!两者呈互补形式!生命期望
曲线的凸点往往与死亡密度曲线的凹点相对应
个函数的应用说明生存分析理论在生态学中具有广 泛应用前景 参考文献! ) # * ! LE1I L "王 ! 巍#! FGHJ[ "刘灿然#! REdc "马克平#! .;#1*c? M :98Q.?0/QP:>Q:P=80TT B 087.>/?<-.",(1%#/;& 0 .&(%(.0QU?WP?8T)9=8A=T T=>.T:?:/?P=/Q/.0@?0<br; 9.0 ; R?:0Q8.0 ! 1?PQO=P0JO.08 ) 2 * *E,;#F/;#&%,#:%&%,# "植物学报#! #555 ! CA "
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