【摘要】：樹木構(gòu)型差異源于植物內(nèi)在的遺傳結(jié)構(gòu)和外在的生物競爭與環(huán)境塑造。樹木構(gòu)型多樣性對森林冠層空間配置和植物光水資源充分利用至關(guān)重要,是群落物種共存與生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力維持的主要機(jī)制。以往關(guān)于植物構(gòu)型配置和物質(zhì)投資策略的研究多基于物種特性,缺乏樹木鄰體效應(yīng)對植物構(gòu)型配置影響的全面認(rèn)識。鄰體的垂直遮蔭(shading)和水平擠壓(crowding)是影響樹木構(gòu)型和資源利用性狀變化的主要驅(qū)動力,但其因果聯(lián)系尚不明確。本論文以浙江天童1公頃常綠闊葉林固定樣地為對象,測量了每木個體的樹冠大小(面積、相對面積和厚度)、樹干尖削度(Stem taper)、枝條伸展方向和葉片分散度等樹木構(gòu)型特征,枝條分枝率(0級枝逐步分枝率、1級枝逐步分枝率、2級枝逐步分枝率和總體分枝率),單葉面積、比葉面積、葉片氮、磷含量等葉片經(jīng)濟(jì)性狀和小枝干材密度等木質(zhì)性狀,以及地形、土壤養(yǎng)分和水分含量。本文采用空間統(tǒng)計分析法,計算了每株目標(biāo)樹與周圍所有對其樹冠產(chǎn)生遮蔭作用鄰體的樹冠重疊面積,用以代表鄰體對其的遮蔭效應(yīng);同時按照胸徑大小,選擇目標(biāo)樹周邊同冠層對其產(chǎn)生擠壓作用的鄰體,計算單位面積內(nèi)的鄰體基徑面積之和與立木密度,代表對其的擠壓效應(yīng)。最后,利用混合線性效應(yīng)回歸模型,分別分析了鄰體遮蔭單獨(dú)以及與擠壓共同作用下,樹木構(gòu)型、枝條分枝率、葉片經(jīng)濟(jì)性狀和木質(zhì)機(jī)械性狀的響應(yīng)格局。在混合線性效應(yīng)回歸模型構(gòu)建中,將物種身份設(shè)為隨機(jī)變量,將鄰體遮蔭、擠壓、樹高、鄰體距離和環(huán)境變量設(shè)為固定變量。主要結(jié)果如下:1.鄰體遮蔭對樹木構(gòu)型、分枝率和葉片經(jīng)濟(jì)性狀等具有重要影響。鄰體遮蔭對樹冠面積、樹冠相對面積、樹冠厚度、樹干尖削度和葉片分散度變異的解釋率分別為:57%、44%、1%、6%和38%;對枝條逐步分枝率的R_b0:1的解釋率為2%;對葉片磷含量的解釋率為1%。除遮蔭面積外,樹木本身高度及其與鄰體的空間距離也影響著樹木構(gòu)型等特征。具體而言,樹高對樹冠面積、相對面積和樹冠厚度變異的解釋率分別為:1%、23%和67%;對枝條逐步分枝率的R_b2:3的解釋率為3%;對單葉面積和比葉面積的解釋率分別為0.2%和2%。另外,樹木構(gòu)型等特征的變化也與環(huán)境因素有關(guān)。具體來說,土壤養(yǎng)分狀況對樹冠面積、樹冠厚度和枝條伸展方向解釋率分別為:2%、0.4%和36%;對枝條逐步分枝率的R_b1:2的解釋率為1%;對單葉面積、比葉面積、葉片氮含量和小枝密度的解釋率分別為0.5%、3%、0.6%和6%。土壤水分條件對樹冠面積和枝條伸展方向的解釋率分別為1%和15%。2.當(dāng)進(jìn)一步同時考慮鄰體樹冠的擠壓效應(yīng)時,混合效應(yīng)線性模型發(fā)現(xiàn),鄰體的遮蔭和擠壓作用共同影響植物的構(gòu)型特征等,同時其對植物構(gòu)型的解釋度大于對枝條分枝率,葉片經(jīng)濟(jì)性狀和枝條機(jī)械性狀的解釋度。樹冠面積主要可以被鄰體總遮蔭面積(1.7%)、自身樹高(31.3%)和土壤養(yǎng)分狀況(0.8%)所解釋;相對樹冠面積被鄰體總遮蔭面積(1.6%)、單位面積內(nèi)的擠壓鄰體基徑面積之和(0.2%)、擠壓鄰體的立木密度(1.1%)和土壤養(yǎng)分狀況(0.6%)所解釋;樹冠厚度被單位面積內(nèi)的擠壓鄰體基徑面積之和(0.2%)、擠壓鄰體的立木密度(0.7%)和自身樹高(42.6%)所解釋;樹干尖削度被單位面積內(nèi)的擠壓鄰體基徑面積之和(0.2%)、擠壓鄰體的立木密度(2.4%)、自身樹高(0.7%)、土壤養(yǎng)分(0.6%)和水分(0.7%)所解釋;葉片分散度被單位面積內(nèi)的擠壓鄰體基徑面積之和(1.3%)和自身樹高(40.5%)所解釋。枝條逐步分枝率和總體分枝率基本不受鄰體遮蔭和擠壓作用的影響,僅逐步分枝率R_b0:1被鄰體總遮蔭面積(0.2%)、自身樹高(15.1%)和土壤養(yǎng)分(0.2%)所解釋。樹木單葉面積被土壤養(yǎng)分(0.8%)所解釋;比葉面積被自身樹高(1.0%)和土壤養(yǎng)分(1.7%)所解釋;葉片氮含量被自身樹高(0.3%)和土壤養(yǎng)分狀況(0.2%)所解釋;葉片磷含量被擠壓鄰體的密度(0.5%)和土壤養(yǎng)分狀況(0.2%)所解釋;小枝密度被自身樹高(0.2%)、土壤養(yǎng)分(1.2%)和水分(0.3%)所解釋。以上結(jié)果表明:鄰體遮蔭和擠壓作用對樹木構(gòu)型的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對枝條分枝率和葉片經(jīng)濟(jì)性狀等的影響。其中,鄰體遮蔭導(dǎo)致樹冠偏重于橫向投資,鄰體擠壓導(dǎo)致樹冠更偏向于縱向投資。綜上,本研究證明了鄰體遮蔭和擠壓作用對樹木構(gòu)型配置和投資策略產(chǎn)生相反的影響,從而導(dǎo)致了森林樹種的構(gòu)型和功能策略多樣性。本研究從鄰體效應(yīng)角度為森林樹木構(gòu)型的分異提供了新證據(jù),有助于深化群落物種共存理論。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S718.5
【圖文】：

( ) = ( )ζ ( )( ( π ) = ( )ζ ( )(自封袋中取出當(dāng)年生小枝，將當(dāng)年生葉片摘下，為減小誤差，用游上中下三個不同位置測量當(dāng)年生小枝的枝長和直徑，測量其濕重后烘干 48 小時至恒重，稱其重量。因為小枝體積小無法用排水法計算看做圓柱體，利用三個直徑均值和枝長計算出小枝體積，結(jié)合小枝小枝的密度(Twig wood density, TWD)。用野外帶回的植物枝條，測定0級枝枝條數(shù)(1級枝上連結(jié)0級枝枝枝條數(shù)(2 級枝上著生的 1 級枝枝條數(shù))、2 級枝枝條數(shù)(3 級枝上著生)。植物枝級的定義具體如下：當(dāng)年生枝或末梢枝條為 0 級枝，上 級枝，后逐次向內(nèi)推移，詳見 Strahler 法(BorchertandSlade,1981芝, 1999; 楊曉東, 2014)的枝分類體系。

圖 1-3 環(huán)境變量主成分分析的前兩軸Fig.1-3 The first two principal component analysis axes of environmental variables表 1-4 主成分分析的因子載荷Table 1-4 The eigenvector scores for environmental variableson the two PCA axes of target trees環(huán)境因子Environmental factors第一主成分 PC1(48.72%)第二主成分 PC2(18.32%)土壤體積含水量（SWCV） 2.16 2.76土壤 pH 值（pH） 2.64 2.70土壤總碳（TC） 3.81 -0.99土壤總氮（TN） 4.06 -0.29土壤總磷（TP） 1.41 -2.40腐殖質(zhì)層厚度（HD） 2.59 -1.35海拔（E） -3.18 -0.41坡度（S） -2.32 -1.95凹凸度（C） -3.44 -1.42.6 研究方法

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2729765