【摘要】：水杉是中國特有世界著名的孑遺植物,素有“活化石”之稱。水杉自被重新發(fā)現(xiàn)以來,一直都是我國政府保護(hù)和監(jiān)測管理的重點(diǎn),被列為一級保護(hù)植物。目前,由于氣候的變化、環(huán)境的破壞和人為的干擾等因素,導(dǎo)致水杉原生種群正走向衰退乃至滅絕的邊緣。因此,本研究通過對湖北省星斗山國家級自然保護(hù)區(qū)水杉原生種群棲息地的野外調(diào)查數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)和樹木生長數(shù)據(jù)等,采用不同的研究方法,對水杉原生種群的生長、變化和適宜性進(jìn)行研究,為水杉原生種群的保護(hù)提出合理對策。以期為水杉原生種群生境的保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。得到如下主要結(jié)果:1、通過對水杉原生種群棲息地的65年的氣候資料進(jìn)行分析了解到的自然狀況,當(dāng)?shù)氐臍鉁爻尸F(xiàn)升高的趨勢,而降水量、平均相對濕度、平均風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)都呈下降的趨勢。冬季氣溫上升是年平均氣溫增加的主要因素;受冬季1月極端高溫和秋季10月極端低溫的主要影響,年極端高溫和低溫均呈現(xiàn)上升的趨勢。平均高溫的上升主要是受春季5月高溫天氣較多調(diào)控,平均低溫的增加是受冬季2月低溫天氣減少的影響。春季和8月的平均相對濕度減少是年平均相對濕度減少的主要因素;同時(shí),春季和8月的降水量減少也是最明顯的,平均風(fēng)速在春季下降的最為顯著,日照時(shí)數(shù)方面冬季12月減少的最大。2、利用水杉樹木年輪分別建立標(biāo)準(zhǔn)化、差值和自回歸三種年表,分析各年表與氣候因子之間的相關(guān)性;發(fā)現(xiàn)除當(dāng)年氣候因子影響外,上年氣候也對水杉當(dāng)年的生長具有一定的影響,氣溫對水杉徑向生長的影響最為顯著。從季節(jié)方面看,春季氣候因子對水杉年輪生長的影響占主導(dǎo)地位,極端高溫和平均高溫的升高促進(jìn)了水杉的生長,極端低溫的升高、平均低溫和平均相對濕度的降低限制了水杉的生長。從月氣候因子角度看,5-9月的氣候因子對水杉生長的影響所占比重較大,平均相對濕度和降水量的降低對水杉的徑向生長具有阻礙作用,平均風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)與水杉樹輪生長相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)僅有個(gè)別月份具有相關(guān)性。3、依據(jù)水杉樹輪年表與氣候因子的相關(guān)程度,建立氣候重建模型,通過對模型進(jìn)行檢驗(yàn)可以看出模型的效果較好,可以在一定程度上反映研究區(qū)域內(nèi)的氣候變化趨勢。同時(shí),從關(guān)系模型中了解到,水杉的主要生長季為每年的5-9月,同時(shí),冬季的低溫促進(jìn)水杉的休眠,為生長季積蓄能量,模型是利用經(jīng)過篩選后的氣候因子建立的經(jīng)過篩選的因子最終確定的模型具有較好的擬合效果,可以對水杉的徑向生長進(jìn)行有效預(yù)測。4、利用水杉樹輪數(shù)據(jù),建立徑向生長模型,評選出的最優(yōu)生長模型是D=61.44*(1-e-0.01*T)0.86,模型具有良好的擬合效果,對水杉的生長過程進(jìn)行分析的結(jié)果表明,樹齡在50年之內(nèi)的水杉依然存在旺盛的生命力。樹高胸徑模型中多變量的復(fù)合模型預(yù)測精度高于單變量模型。模型4(h=17.7508+0.0042d2+0.0001d3)、模型22(h=128 1449e-49.9808/d+69.7668)模型51(h=e15.3671-3 07371nH-0-9 5212/t-28 31741nN/d+544 2804/dt+206 7969/d)和模型52(h=0.4994H00.0507(BA)0.3521N0.0196e0.1972/t+8.6632/d)是最好的四個(gè)模型。這其中模型4是線性模型,其他三個(gè)是非線性模型,樹齡雖然不是研究樹高胸徑關(guān)系中最重要的變量,但在模型的選擇中考慮樹齡可以提升樹高的預(yù)測精度,通過利用隨機(jī)森林算法對立木、立地和環(huán)境特征因子進(jìn)行降維,發(fā)現(xiàn)立木數(shù)據(jù)中的胸徑、樹高、冠幅、樹齡和立地?cái)?shù)據(jù)中的經(jīng)度、緯度、海拔和坡向8個(gè)因子對水杉原生種群生長狀態(tài)分類的效果最佳且可有效保證分類精度。隨機(jī)森林和SVM兩種分類法相結(jié)合與多源信息組合能夠有效對水杉的健康類型進(jìn)行分類預(yù)測。5、水杉原生種群生境的適宜性進(jìn)行評價(jià)研究結(jié)果表明;層次分析法得到的權(quán)重中人居活動(dòng)因子權(quán)重最高,其次為海拔因子。水杉生存的最適宜區(qū)域主要分布在保護(hù)區(qū)西南部的河谷地帶,東北部是水杉原生種群的適宜區(qū)域。不適宜的地區(qū)主要為中部的人居活動(dòng)區(qū)域和四周的高山,全部保護(hù)區(qū)最適宜、適宜和不適宜區(qū)域分別占保護(hù)區(qū)面積的 26.95%、41.01%和 32.04%。6、根據(jù)水杉原生種群的調(diào)查結(jié)果結(jié)合對水杉種群具有影響的因素,研究提出應(yīng)加強(qiáng)對水杉中區(qū)的監(jiān)測管理,提高群眾的保護(hù)意識,增加保護(hù)專項(xiàng)基金,實(shí)行承包責(zé)任制,實(shí)施生態(tài)移民,建立專業(yè)的水杉保護(hù)科研團(tuán)隊(duì),定期組織學(xué)術(shù)交流,使水杉種群得到有效保護(hù)。綜上所述,水杉原生種群生境的氣候變化趨勢雖然相對較弱,但依然對水杉的生長具有一定的影響。通過氣候因子可以對水杉的生長進(jìn)行有效預(yù)測,適應(yīng)性等級劃分結(jié)果表明;人為干擾和海拔高度對水杉適宜等級的劃分具有重要影響,應(yīng)加強(qiáng)對水杉保護(hù)的監(jiān)管力度,杜絕人為干擾,提高群眾的保護(hù)意識,恢復(fù)保護(hù)區(qū)的自然環(huán)境。本研究為今后水杉原生種群的保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù),也為其他物種的保護(hù)提供了參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S718.5
【圖文】：

北緯３０°０４＇￣３０°１４＇，東起忠路鎮(zhèn)的老屋基，西至汪營鎮(zhèn)的高筍塘，北至汪營鎮(zhèn)的交椅逡逑臺，南起忠路鎮(zhèn)龍?zhí)龄�，片區(qū)面積２５７６８公頃，全保護(hù)區(qū)總面積６８３３９公頃（劉毅等，逡逑２００６；徐靜靜，２０１４）。水杉原生種群位于湖北省星斗山自然保護(hù)區(qū)的西部片區(qū)（圖２－１）。逡逑保護(hù)區(qū)因山巒阻隔，氣候溫暖濕潤，小氣候明顯，加之山川縱橫，地形復(fù)雜，形逡逑成包括水杉、銀杏、珙桐、秀杉（７？＂＋ｍｗ７／？７．／／川／＼／＜狐0和紅杉（７ｋｍｗ／７／＿？ｍｓ７：ｖ）在內(nèi)的逡逑珍稀、瀕危、古老、孑遺、特有植物群落，為一大批起源于第三紀(jì)，經(jīng)歷了第四紀(jì)冰逡逑川侵襲的遺留下來的古生物提供了少有的避難所。２００３年６月經(jīng)國務(wù)院［２００３］５４號逡逑文件批準(zhǔn)設(shè)立星斗山國家級自然保護(hù)區(qū)。逡逑１０８°２Ｔ３０＂Ｈ邐１Ｉ０°５８＇（ＴＥ邐ＩＩ３°２８＊３０＂Ｅ邐１１５。５９＊０”卜：逡逑邐邋邋邋＼邐Ｎ邐＾逡逑７邐Ａ邋ｓ逡逑ｌ邐－Ｗ＿．邐？邋Ｓ逡逑ｌ－八逡逑＾邐ｌ逡逑？邐，邋Ａ邋｜逡逑Ｉ邐ｓ＞邐ｇ逡逑．邋Ｖ邋．邋＂邋丨目逡逑Ｉ０８°２７，３０＂Ｅ邐ＩＩ０Ｓ５８＇０＂Ｅ邐丨〗３°２８，３０＂Ｅ邐ＩＬ＾．ＷＥ逡逑？ｆｉ逡逑圖２－１研究區(qū)域逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ逡逑２．邋１自然環(huán)境逡逑２．１．１地質(zhì)地貌逡逑保護(hù)區(qū)在地質(zhì)構(gòu)造上為“八面山弧形構(gòu)造”，是一個(gè)相對獨(dú)立的單元地帶。地層全逡逑１５逡逑

水杉原生種群生境適宜性評價(jià)與保護(hù)對策研究有所提升，在１９６１年達(dá)到當(dāng)時(shí)的年均最高的１７．４口，８０年代整體氣溫較低，９０年代的前期平均氣溫相對較前１０年呈現(xiàn)上升的態(tài)勢，其中，在２００７年出現(xiàn)了邋１７．５下降，但與歷年平均值基本持平總體上有輕微的上升，致（王翠等，２０１８），但相對升高速率較低，這也是星斗山結(jié)果。逡逑１８逡逑

３．３．２極端氣溫變化特征逡逑３．３．２．１年極端氣溫變化特征逡逑星斗山自然保護(hù)區(qū)自２０世紀(jì)５０年代以年極端高溫和極端低溫呈上升趨勢，逡逑極端高溫上升趨勢高于極端低溫。如圖３－４所示，年極端高溫的上升趨勢的傾向率逡逑為０．１１邋口／ｌＯａ，２００７年出現(xiàn)最高值２９．７□，丨９８９年出現(xiàn)最低值為２６．５□，從２０世逡逑紀(jì)５０年代到８０年代極端高溫一直呈現(xiàn)下降的趨勢，９０年代以后開始上升，２１世逡逑紀(jì)２０年代又開始回落。最高的２１世紀(jì)１０年代比最低的２０世紀(jì)８０年代高出１．６口，逡逑總體上呈現(xiàn)出現(xiàn)下降后升高，之后又下降的趨勢，但變化并不顯著。逡逑２６逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2796730