红树植物半人工小群落的生态学研究

红树植物半人工小群落的生态学研究内容摘要：

林 业 科 学 研 究　1998, 11( 3) : 289～294 　　 Forest Resear ch 　 　　 红树植物半人工小群落的生态学研究* ——不间伐的灌木环境对乔木种群的 适宜度及群落改造决策 郑松发　郑德璋　廖宝文　李　云　郑馨仁　王恭礼 　　摘要　采用种群保存及生 长指标综合指数, 以间伐灌木后引进的乔木种群作为对 照标准, 以直 接引进的乔木种群作为主要研 究对象, 进行不作间伐的灌木环境对于乔木种群的适宜 度对比分析; 再运用 灰色局势决策理论 和方法, 以乔 木种群优势和良好 的林相、 尽 快发挥防风消 浪效果、改造后 所形成的半人工小群落合理的 乔灌比例和最大的生产力、 合理的乔木种群结构、群落的可持续性更 新和长 期发挥效益等方面 进行多目标综合决策 , 从中选出 了改造我国普遍存 在的次生桐 花树+ 角 果木灌木群落的较好乔木树种 和确定较佳的改造方式。 结果表明: 不作任何间伐的灌木环境对三个 乔木种 群的适宜度大小依 次为: 红海榄 > 木榄> 海莲; 相对于直接引 进方式而言, 块状间 伐灌木后 引进乔 木种群的改造方式 可明显提高乔木种群 的保存和生长发育 效果; 以直 接引进乔木 种群的方 式改造桐花树+ 角果木灌木群 落, 按乔木种群的优劣次序可排列为: 红海榄→红树→木榄→海莲。 　　关键词　红树乔木种群　 灌木环境　适宜度　群落改造　灰色局势决策 　 　前文[ 1] 已系统地研究了海莲[ Br uguiera sex angula ( L our ) P oir ] 、 木榄[ B . gy mnor rhiz a ( L . ) L am k] 、 红海榄( Rhiz op hora styl osa Griff ) 、红树( R . ap iculat a Blum ) 四个乔木种群以直 接的方式, 即对引入部位不作任何清理的方式, 被人工引进一个次生桐花树( A egiceras cor nicul atum Blanco ) + 角果木[ Ceriop s t agal ( Perr . ) C . B . Rob . ] 灌木群落后对于原群落及其种群 的扰动强度、扰动机制和两个灌木种群受扰动后表现出来的某些生态学特性, 解决了利用这些 乔木种群对此类灌木实行有目的且有效的人为调控问题。然而, 还有下列 3 个问题必须解决: ( 1) 不作任何间伐的灌木群落环境对乔木种群的适宜度如何? ( 2) 进行次生灌木群落改造时是 否有必要伐除部分灌木后再引进乔木种群? ( 3) 从提高群落的防护效益和增加产量的目标出 发, 采用直接引进方式改造此类灌木群落需采用哪种乔木最佳?这些问题的探讨在红树林研究 领域内尚未见报道。 它们的解决, 无疑对于了解各引入的乔木种群在高密度灌木( 2 a 以上的灌 2 木密度约 29 株/ m , 若包括 2 a 以下将达 75 株/ m 2 ) 环境的选择压力下所表现出来的生物、生 态学特性, 科学地进行此类次生灌木群落的改造和乔木群落的恢复, 节约人力和物力, 有着十 分重要的指导意义和实际应用价值。 1　材料和方法 　　( 1) 在建立的四个小群落( 群落概况及地点见参考文献[ 1] 中设立面积为 800 m 2 的样地各 一个。 对引入的各乔木种群进行每木调查, 测定其树高、 地径( 以胚轴顶端发芽处为测量部位) 、 　　1997—02—17 收稿。 郑松发副研究 员, 郑德璋, 廖宝文, 李云( 中国林业科学研究院热带 林业研究所　广州　510520) ; 郑馨仁, 王恭礼( 海南 省东寨港国家级红树林保护区) 。 * 本 文为“八五”国家科技专题“红树林主要树种造林和 经营技术研究”和 1992～1995 年国家自然科学基 金项目“红树 林植被恢复的人为调控研究”的重要内容之一; 海南岛东寨港保护区陈焕雄、陈光禄、黄 仲琪大力协助野外调查, 谨此一并致 谢! 　　　　　 　　　　　　　　　　　林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　11 卷 290 冠幅, 计算保存率。各样地中分别有木榄 349 株, 红海榄 335 株, 红树 330 株, 海莲 236 株。 ( 2) 根据测得的树高、 地径和冠幅, 分别计算平均值, 再在各小群落中分别找到最接近这 3 个平均值的样树 2 株, 将其伐倒, 分枝杆和叶子称重, 再分别抽取一定量的样品, 在 85 ℃的烘 箱中烘至恒重, 以估计各小群落乔木种群地上部分生物量。 ( 3) 灌木种群生物量及其有关指标的测量方法见参考文献[ 1] 。 ( 4) 在同一灌木群落的另一处改造试验林中, 调查块状和带状疏伐灌木后引进的 3 个乔木 种群——木榄、 红海榄和海莲, 共调查 27 块和 27 带( 块和带大小分别为 6 m ×8 m 和 2 m×30 ) 1 080 株, 每个种群 9 块和 9 带共 360 株, 调查内容包括树高、 地径和保存率。 m ( 5) 考虑到调查时直接引进的乔木种群与块状及带状间伐灌木后引进的相同乔木种群的 年龄不同( 前者 8 a, 后者 3 a) , 为提高结果的可靠性, 在进行灌木环境对于引进种群的适宜度 分析时均采用单位时间变化率指标, 同时, 根据现有资料进行分析判断结果的可靠性论证。 2　数据分析、结果及讨论 2. 1　适宜度分析 [ 5] 2. 1. 1　分析原理及对分析结果的判断　运用环境科学中的环境质量综合指数公式 计算乔 木种群保存及生长指标综合指数, 以衡量不作任何清理的灌木环境对于各乔木种群的适宜度, 公式如下: P = 1 W i1 p i + 2 W i2 p i 式中: p i = C i / C oi , 为某乔木种群在直接引进时的第 i 个指标 测量值与某乔木种群在某种方式下伐除灌木后引进的第 i 个指标测量值之比; 1 是对诸 p i > 1 求和, 2 是对一切 p i 求和; 而 W i1= p i / 1p i ( p i > 1) , W i2 = p i / 2 p i ( 一切 p i ) 。当某一直接引进 的乔木种群的一切指标均不超过在某种方式下消除部分灌木不利影响情况下的相应指标时, P 值一定不超过 1; 当指标中只要有一个超过时, P 值也一定超过 1。P 值越大, 说明不作任何 清理的灌木环境对该种群越适宜。这种比较的结果反过来也可判断利用某一乔木种群进行次 生灌木群落改造时是否有必要伐除灌木和采用那种方式来伐除灌木。 综合指数公式, 以多指标 衡量一种生境条件对于目标种群的适宜度, 显然比林业上单独用调查林分的立木平均高与标 准林分的立木平均高衡量, 前者环境条件的优劣更能反映客观情况。 各乔木种群在 3 种不同引 进条件下的指标见表 1。 表 1　各乔木种群在两种不 同引进条件下的保存和生长状况 指　　标 直接引进 块状伐除灌木后引进 带状伐除灌木后引进 木榄 红海榄 海莲 木榄 红海榄 海莲 木榄 红海榄 海莲 高度平均生长量( cm/ a) 16. 76 22. 12 14. 32 23. 26 25. 16 19. 97 21. 54 24. 96 16. 71 地径平均生长量( cm/ a) 0. 57 0. 37 0. 47 0. 62 0. 68 0. 64 0. 50 0. 66 0. 43 年均死亡率倒数 61. 5 50. 0 19. 5 100. 0 50. 0 25. 0 100. 0 17. 7 42. 9 　　 年均死亡率的倒数越小, 年均死亡率越大。把年均死亡率转换为年均死亡率的倒数是为了避免指标之间的冲突。 　　将表 1 数据代入以上公式, 结果见表 2。据此可作出如下判断: 不作任何间伐的灌木环境 对三个乔木种群的适宜度依次为: 红海榄> 木榄> 海莲; 相对于带状疏伐灌木的引进条件而 言, 各乔木种群在直接引进条件下的指标综合指数均大于 1, 故可认为带状间伐灌木的效应不 明显, 相反, 块状间伐灌木的效应就比较明显。 2. 1. 2　分析判断结果的可靠性论证　根据树干解析资料, 海莲基部直径在 15 年龄以前、 树高 3 期 　　　　　　　　　 　　　郑松 发等: 红树植物半 人工小群 落的生态学 研究　　 　　　　　 　　　　 291 　 表 2　相对于其它两种引进条件, 各乔木种群在直接引进条件下的指标综合指数 相对于块状间伐灌木的引进条件 木榄 0. 77 相对于带状间伐灌木的引进条件 红海榄 0. 85 海莲 0. 75 木榄 2. 04 红海榄 4. 95 海莲 1. 98 [ 2] 在 25 年龄以前的 5 a 定期平均生长量是逐步上升的 , 木榄胸径至 20 年龄的每 2 a 定期平均 生长量也是逐步上升的, 而树高的 2 a 定期平均生长量则呈现平稳状态[ 3] ; 对块状间伐引进乔 木 4 a 观察资料的统计结果, 也显示出 3 个乔木树种每 2 a 的定期平均生长量呈缓慢上升势头 或较为平稳的状态( 见表 3) 。 表 3　块状间伐灌木后引进的乔木每 2 a 定期平均生长量 年龄( a) 木　　榄 红　海　榄 海　　莲 树高( cm / a ) 地径( cm / a) 树高( cm / a ) 地径( cm / a ) 树高( cm / a) 地径( cm / a ) 2 12. 5 0. 5 14. 1 0. 3 15. 0 0. 6 4 13. 5 0. 5 14. 2 0. 7 12. 0 0. 5 　　块状间伐灌木后引进的各乔木树种近 3 a 来的保存率, 与引进两年后的保存率基本是趋 于稳定的( 见表 4) 。虽然在观测适宜度判断指标时直接引进乔木和间伐后引进乔木所形成的 半人工小群落的年龄不同, 但由于各乔木树 种的上述特性, 使得计算表 1 中的年平均指 标值对年龄大者稍微有利。尽管如此, 前者相 对于块状间伐灌木的引进条件的指标综合指 数也没有超过 1, 因此, 对上述两种方式的间 伐效应的判断应该是可靠的。 表 4　块状间伐灌木后引进的乔木 最近 3 a 的保存率 ( 单位: % ) 树　种 1994- 11 1995- 11 1996- 11 木　榄 97 97 97 红海榄 95 94 94 海　莲 93 88 87 　　直接引进的乔木种群, 由于它们均与具有相同年龄差异、 间接引进的相应种群作比较, 加 上采用单位时间变化率分析指标, 可在一定程度上减少因年龄差异而产生的误差, 因而可断定 它们计算值的相对大小