秦岭山地松栎混交林种子雨动态及种子扩散研究

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锐齿槲栎(Quercusaliena var.acuteserrata)、油松(Pinustabuliformis)和华山松(Pinusarmandii)为秦岭山地次生林的主要建群种,其形成的混交林是秦岭地区广泛分布的森林群落类型之一,在稳定秦岭地区森林生态系统、维持生物多样性和发挥森林生态服务功能等方面有着不可替代的作用。种子雨和种子扩散是森林植物种群更新的关键环节。本研究以秦岭南坡锐齿槲栎、油松和华山松混交林为研究对象,在典型松栎混交林交错区设置1.2 hm~2样方并设计试验开展野外调查。首先,调查分析了松栎混交林木本植物种类组成和建群种幼苗更新特征及空间分布;其次,通过在样地内均匀布设种子收集器,测定了松栎混交林建群种种子雨的数量组成、动态变化及种子数量空间分布;最后,通过标签标记法研究分析了种子大小影响下松栎混交林锐齿槲栎种子扩散过程,探讨了啮齿动物介导下松栎林建群种种子扩散、命运以及其对扩散点微生境的选择机制。研究对于揭示松栎混交林建群种种子扩散规律,阐明松栎混交林的更新过程、演替机制和趋向具有重要意义。研究取得以下主要结论:(1)松栎混交林内木本植物种类组成独特且丰富,乔木层物种共计32种,隶属于16科26属,建群种为锐齿槲栎、华山松和油松。林下更新层木本植物种类繁多,共计45种,隶属于25科37属。锐齿槲栎天然更新能力较强,具有一定的更新优势,虽然幼苗的死亡率相对较高,但其幼苗更新密度高达1751株/hm~2,可以保证其顺利度过更新“瓶颈”,完成更新;华山松幼苗更新密度为544株/hm~2,而油松自我更新能力最差,仅为77株/hm~2,幼苗空间分布及资源占有力较弱,处于更新劣势地位。(2)松栎混交林建群种种子雨密度在年际间存在显著差异,种子雨数量均存在丰歉现象。不同树种种子雨时间动态变化存在明显差异,油松的种子雨高峰期较锐齿槲栎和华山松晚,虫蛀的种子要早于完好的种子掉落。不同树种的种子数量空间分布也存在差异,成树与种子数量分布之间并未呈现正相关关系。因此,各种类型传播媒介干扰下的种子二次扩散和负密度制约是构成种子和幼苗数量呈现不同空间分布的主要因素。(3)研究区参与种子扩散的小型啮齿动物主要有大林姬鼠(Apodemus peninsulae)、中华姬鼠(A.draco)和岩松鼠(Sciurotamias davidianus)。啮齿动物更倾向于综合诸多因素后作出相应的觅食策略,对锐齿槲栎大小种子均表现出积极的扩散行为。锐齿槲栎种子扩散过程受到种子大小的影响,啮齿动物偏爱于搬运和埋藏较大的锐齿槲栎种子,而远距离埋藏小种子,且表现出强烈的资源占用欲,对资源点的种子食物进行快速短距离地扩散。啮齿动物对松栎混交林内锐齿槲栎种子的二次扩散具有积极作用,是取食和扩散松栎混交林建群种种子的主要参与者,为种子的扩散、萌发和幼苗的建成奠定了一定基础。(4)啮齿动物对松栎混交林建群种的种子扩散存在较明显的微生境选择分化,有目的地将种子搬运至不同的微生境下,并非随机扩散。锐齿槲栎种子的扩散方式更为多样化,而华山松和油松种子扩散方式单一,且面临较大的动物的捕食压力。锐齿槲栎和华山松种子被搬运到取食点的种子比例基本呈现从微生境植被复杂到简单(灌丛—草丛—灌丛边缘—裸地)而逐渐减小的趋势。啮齿动物的扩散行为在一定程度上为松栎混交林种子萌发和幼苗成苗提供了条件,促进了各种群的天然更新。
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