西天山雪岭云杉不同腐解等级倒木的更新幼苗数量特征及其影响因素

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2024.02.013

摘要/Abstract

摘要：

为探究雪岭云杉（Pinus schrenkiana）更新幼苗数量在不同腐解等级倒木上的差异性以及影响不同腐解等级的倒木上更新幼苗数量具体因素，研究了不同腐解等级倒木上雪岭云杉幼苗数量和高度级组成与倒木含水量、倒木表面积、坡向、坡度及海拔的关系。结果表明：不同腐朽等级倒木上幼苗的出现概率不同，但随着倒木腐解等级的增加，幼苗的存活率也越大。不同腐解等级倒木幼苗高度级结构均为明显的增长型特征，以高度（h）为0<h≤5 cm幼苗最多。倒木含水量对Ⅰ级和Ⅱ级腐解倒木上幼苗数量有显著影响（P<0.05），倒木表面积对Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级倒木上的幼苗数量有显著影响（P<0.01），坡度及海拔对各腐解等级倒木上更新幼苗的数量影响均不显著（P>0.05）。进一步对不同高度级幼苗数量的影响因素分析表明，含水量对Ⅱ级腐解的倒木上的A₁（0<h≤5 cm）、A₂（5 cm<h≤10 cm）高度级幼苗的数量有极显著影响（P<0.01），倒木表面积对Ⅱ级和Ⅲ级腐解的倒木上A₁高度级幼苗的数量有显著影响（P<0.05）；在Ⅳ级腐解的倒木上，这些因素对不同高度级幼苗数量的影响均不显著（P>0.05）。倒木表面积和倒木所处坡向对倒木上死亡幼苗的数量有显著影响。低等级腐解倒木上含水量是影响更新幼苗数量的主要因素，对高等级倒木而言则是表面积，相比之下，高度越低的幼苗，越容易受到影响。

关键词: 雪岭云杉, 倒木, 腐解等级, 更新, 幼苗

Abstract:

In order to explore the difference and influencing factors of the number of regenerated seedlings of Pinus schrenkiana on different decomposed grades of fallen wood， the relationship between the number and height levels of regenerated seedlings on different decomposed grades of fallen wood， and the water content， surface area， slope， slope direction and elevation of fallen wood were investigated respectively. The results showed that the probability of seedlings appearing on fallen wood with different decay grades was different， but the seedlings survival rate increased with the increase the decay grade of fallen wood. The height level structure of fallen wood seedlings with different decomposition grades showed obvious growth characteristics， with seedlings at height of 0-5 cm being the most. The water content of fallen wood had a significant impact on the number of seedlings on grade Ⅰ and grade Ⅱ decayed fallen wood（P<0.05）， while the surface area of fallen wood had a significant impact on the number of seedlings on grade Ⅱ， Ⅲ and Ⅳ decayed fallen wood（P<0.01）， but the slope and altitude had no significant impact on the number of regenerated seedlings on each grade of decayed fallen wood（P<0.05）. Further analysis of the influencing factors on the number of seedlings at different height levels showed that water content had a very significant impact on the number of A₁（0-5 cm） and A₂（5.1-10.0 cm） height level regenerated seedlings on fallen wood with grade Ⅱ decay（P<0.01）， and the surface area of fallen wood had a significant impact on the number of A₁ height level seedlings on fallen wood with grade Ⅱ and Ⅲ decay（P<0.05）； On the fallen wood with grade Ⅳ decay， these factors had no significant impact on the number of regenerated seedlings at different height grades（P<0.05）. The surface area and slope direction of fallen trees had a significant impact on the number of dead seedlings on fallen trees. The water content on low-level decomposed fallen wood was the main factor affecting the number of regenerated seedlings， while for high-grade fallen wood， the surface area was the main factor. In contrast， seedlings with lower heights were more susceptible to the impact.

Key words: Pinus schrenkiana, fallen wood, decomposition grade, regeneration, seedling

中图分类号:

Q948.12

贺炯坤, 许贞魏, 施如康, 韩大勇. 西天山雪岭云杉不同腐解等级倒木的更新幼苗数量特征及其影响因素[J]. 植物研究, 2024, 44(2): 279-288.

Jiongkun HE, Zhenwei XU, Rukang SHI, Dayong HAN. Quantitative Characteristics and Influencing Factors of Regeneration Seedlings of Different Decay Grades of Pinus schrenkiana, Western Tianshan Mountains[J]. Bulletin of Botanical Research, 2024, 44(2): 279-288.

图/表 7

表1

表2

图1

图2

表3

表4

表5

参考文献 39

1	管立娟，赵鹏武，周梅，等.大兴安岭南段次生林区倒木对森林更新的影响［J］.林业科学研究，2022，35（1）：97-103
	GUAN L J， ZHAO P W， ZHOU M，et al.Impact of fallen trees in the southern section of Daxing’anling on forest regeneration［J］.Forest Research，2022，35（1）：97-103
2	辛魏巍.大兴安岭兴安落叶松原始林倒木特征及其更新机制研究［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2012.
	XIN W W.Research on Daxing’anling Larix regeneration of fallen treecharacteristics and update mechanism［D］.Hohhot：Inner Mongolia Agricultural University，2012.
3	HARMON M E， FRANKLIN J F， SWANSON F J.Ecology of coarse woody debris in temperate ecosystems［J］.Advances in Ecological Research，1986，15：133-302.
4	胡文聪，潘存德，赵善超，等.天山北坡中部天山云杉1 a生天然更新幼苗存活数量与功能性状的微生境分析［J］.新疆农业科学，2023，60（2）：454-463.
	HU W C， PAN C D， ZHAO S C，et al.Microhabitat interpretation of survival quantity and functional traits of one-year-old natural regeneration seedlings of Picea schrenkiana var.tianschanica in the central part of the northern slope of Tianshan Mountains，Xinjiang［J］.Xinjiang Agricultural Sciences，2023，60（2）：454-463.
5	王俊峰，郑小贤，王铁牛，等.长白山云冷杉林倒木贮量及倒木对更新的影响［J］.华北农学报，2004，19（）：45-49.
	WANG J F， ZHENG X X， WANG T N，et al.Storage of dead woods and effect of dead woods on regeneration of PICEA-Fir forest in Changbai Mountains［J］.Acta Agriculturae Boreali-Sinica，2004，19（）：45-49.
6	刘翠玲，潘存德，师瑞峰.鳞毛蕨（Dryopteris filix-mas）天山云杉林倒木更新分析［J］.干旱区研究，2007，24（6）：821-825.
	LIU C L， PAN C D， SHI R F.Analysis on the effect of fallen woodss in regeneration of the forests of Picea schrenkiana-Dryopteris filix-mas ［J］.Arid Zone Research，2007，24（6）：821-825.
7	陈镜园.典型阔叶红松林粗木质残体对幼苗更新的影响［D］.哈尔滨：东北林业大学，2016.
	CHEN J Y.the coarse woody debris effect to regeneration of seedling in a typical Mixed broadleaved-Korean pine forest in Xiaoxing’ an Mountains，China［D］.Harbin：Northeast Forestry University，2016.
8	RAYNER A， BODDY L.Fungal decomposition of wood：Its biology and ecology［J］.Forest Science，1989，35（2）：647-648.
9	SCHWARZE F， Julia E， Claus M.Fungal strategies of wood decay in trees［M］.Berlin：Heidelberg，Springer，2000.
10	TAKAHASHI K.Effect of size structure，forest floor type and disturbance regime on tree species composition in a coniferous forest in Japan［J］.Journal of Ecology，1994，82（4）：769-773.
11	GOLDIN S R， BROOKHOUSE M T.Effects of coarse woody debris on understorey plants in a temperate Australian woodland［J］.Applied Vegetation Science，2015，18（1）：134-142.
12	徐少君，曾波，苏晓磊，等.基于RS/GIS的重庆缙云山自然保护区植被及碳储量密度空间分布研究［J］.生态学报，2012，32（7）：2174-2184.
	XU S J， ZENG B， SU X L，et al.Spatial distribution of vegetation and carbon density in Jinyun Mountain Nature Reserve based on RS/GIS［J］.Acta Ecologica Sinica，2012，32（7）：2174-2184.
13	王博，巴雪瑞，黎一阳，等.坡向与龄级对新疆野核桃自然保护区野核桃病害的影响［J］.应用生态学报，2023，34（1）：39-46.
	WANG B， BA X R， LI Y Y，et al.Effects of slope aspect and age class on diseases of Juglans regia in Wild Walnut Nature Conservation Area of Xinjiang，China［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2023，34（1）：39-46.
14	闫恩荣，王希华，黄建军.森林粗死木质残体的概念及其分类［J］.生态学报，2005，25（1）：158-167.
	YAN E R， WANG X H， HUANG J J.Concept and classification of coarse woody debris in forest ecosystems［J］.Acta Ecologica Sinica，2005，25（1）：158-167.
15	魏海英，黎一阳，赖晓辉，等.新疆野核桃自然保护区不同坡向丛生野核桃年龄结构及数量动态［J］.热带亚热带植物学报，2023，31（2）：163-172.
	WEI H Y， LI Y Y， LAI X H，et al.Age structure and quantitative dynamics of cespitose Juglans regia in different slope directions in Xinjiang wild walnut nature reserve［J］.Journal of Tropical and Subtropical Botany，2023，31（2）：163-172.
16	张维，焦子伟，任艳利，等.新疆野核桃自然保护区不同坡向野核桃种群生命表与波动周期［J］.西北植物学报，2015，35（6）：1229-1237.
	ZHANG W， JIAO Z W， REN Y L，et al.Life tables and fluctuation cycle of Juglans cathayensis populations on different slope aspects in wild walnut natural conservation area of Xinjiang，China［J］.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2015，35（6）：1229-1237.
17	农友，卢立华，孙冬婧，等.岩溶石山降香黄檀人工林的天然更新［J］.中南林业科技大学学报，2017，37（3）：63-68.
	NONG Y， LU L H， SUN D J，et al.The natural regeneration of karst plantation of Dalbergia odorifera ［J］.Journal of Central South University of Forestry & Technology，2017，37（3）：63-68.
18	刘惠英，张思玉，吉霞.粗死木质残体的水土保育功能［J］.世界林业研究，2004，17（3）：25-28.
	LIU H Y， ZHANG S Y， JI X.The soil and water conservation function of coarse woody debris［J］.World Forestry Research，2004，17（3）：25-28.
19	郝占庆，吕航.木质物残体在森林生态系统中的功能评述［J］.生态学进展，1989，6（3）：179-183.
	HAO Z Q， LV H.An overview of the roles of coarse woody debris in forest ecosystem［J］.Advances in Ecological，1989，6（3）：179-183.
20	杨丽韫，代力民，张扬建.长白山北坡暗针叶林倒木贮量和分解的研究［J］.应用生态学报，2002，13（9）：1069-1071.
	YANG L Y， DAI L M， ZHANG Y J.Storage and decomposition of fallen wood in dark coniferous forest on the north slope of Changbai Mountain［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2002，13（9）：1069-1071.
21	王东丽，焦菊英，王宁，等.植冠与土壤种子库储存种子的萌发特性及策略［J］.生态学报，2017，37（20）：6743-6752.
	WANG D L， JIAO J Y， WANG N，et al.Seed germination characteristics and strategies of seeds stored in canopy and soil seed banks［J］.Acta Ecologica Sinica，2017，37（20）：6743-6752.
22	李雪华，李晓兰，蒋德明，等.画眉草种子萌发对策及生态适应性［J］.应用生态学报，2006，17（4）：607-610.
	LI X H， LI X L， JIANG D M，et al.Germination strategy and ecological adaptability of Eragrostis pilosa ［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2006，17（4）：607-610.
23	韩愈，韦霄，唐辉，等.土壤水分对地枫皮种子萌发与早期幼苗生长的影响［J］.种子，2018，37（7）：10-15.
	HAN Y， WEI X， TANG H，et al.Effects of soil moisture on seed germination and early seedling growth of Illicicum difengpi ［J］.Seed，2018，37（7）：10-15.
24	刘双江，辛颖，赵雨森，等.大兴安岭火烧森林生态系统粗木质残体持水特征［J］.水土保持学报，2015，29（5）：277-281.
	LIU S J， XIN Y， ZHAO Y S，et al.Water-holding characteristics of coarse woody debris in burned forest ecosystem of Great Xing’an Mountains［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2015，29（5）：277-281.
25	王飞，郭星，陈国鹏，等.甘肃白龙江亚高山杜鹃粗木质残体腐烂程度与持水性能研究［J］.西藏大学学报（自然科学版），2015，30（1）：44-49.
	WANG F， GUO X， CHEN G P，et al.Study on rotting degree and water-holding capability of Rhododendron thick wood debris in subalpine region of Bailong River，Gansu province［J］.Journal of Tibet University（Natural Science Edition），2015，30（1）：44-49.
26	李垚，盛基峰，叶彦辉，等.林芝云杉林粗木质残体持水特性研究［J］.干旱区资源与环境，2023，37（3）：137-142.
	LI Y， SHENG J F， YE Y H，et al.Water-holding characteristics of coarse woody debris of Picea likiangensis var.linzhiensis forest［J］.Journal of Arid Land Resources and Environment，2023，37（3）：137-142.
27	黎磊，周道玮，盛连喜.密度制约决定的植物生物量分配格局［J］.生态学杂志，2011，30（8）：1579-1589.
	LI L， ZHOU D W， SHENG L X.Density dependence-determined plant biomass allocation pattern［J］.Chinese Journal of Ecology，2011，30（8）：1579-1589.
28	熊韫琦，赵彩云，赵相健.埋深和播种密度对豚草种子出苗及幼苗生长的影响［J］.生态学报，2021，41（24）：9621-9629.
	XIONG Y Q， ZHAO C Y， ZHAO X J.Effects of burial depth and planting density on seedling emergence and growth of Ambrosia artemisiifolia of different seed sizes［J］.Acta Ecologica Sinica，2021，41（24）：9621⁃9629.
29	李博，陈家宽，Ａ.R.沃金森.植物竞争研究进展［J］.植物学通报，1998，15（4）：18-29.
	LI B， CHEN J K， WATKINSON A R.A literature review on plant competition［J］.Chinese Bulletin of Botany，1998，15（4）：18-29.
30	李勉，姚文艺，李占斌.黄土丘陵区坡向差异及其在生态环境建设中的意义［J］.水土保持研究，2004，11（1）：37-39.
	LI M， YAO W Y， LI Z B.Significance of aspect in eco-environment construction in loess hilly area［J］.Research of Soil and Water Conservation，2004，11（1）：37-39.
31	韩文娟，张文辉，何景峰，等.不同坡向油松人工林建群种种群结构及群落特征分析［J］.西北农林科技大学学报（自然科学版），2012，40（3）：47-55.
	HAN W J， ZHANG W H， HE J F，et al.Analysis of population structure and plantation community characteristics of Pinus tabulaeformis plantations in Loess Plateau in different slope［J］.Journal of Northwest A & F University（Natural Science Edition），2012，40（3）：47-55.
32	王伟，张洪峰，张华.藏东南云南松次生林群落物种多样性研究［J］.北方园艺，2014（9）：74-77.
	WANG W， ZHANG H F， ZHANG H.Study on Community Characteristics of Secondary Pinus yunnanensis Forest in Southeast Tibet［J］.Northern Horticulture，2014（9）：74-77.
33	朱教君，康宏樟，李智辉，等.水分胁迫对不同年龄沙地樟子松幼苗存活与光合特性影响［J］.生态学报，2005，25（10）：2527-2533.
	ZHU J J， KANG H Z， LI Z H，et al.Impact of water stress on survival and photosynthesis of Mongolian pine seedlings on sandy land［J］.Acta Ecologica sinica，2005，25（10）：2527-2533.
34	陈贝贝，匡文浓，姜俊，等.长白山次生杨桦林优势更新幼苗空间分布及环境解释［J］.生态学报，2021，41（11）：4469-4475.
	CHEN B B， KUANG W N， JIANG J，et al.Spatial distribution of dominant regeneration seedlings and environmental interpretations of secondary poplar-birch forest in Changbai Mountains，China［J］.Acta Ecologica sinica，2021，41（11）：4469-4475.
35	COMITA L S， QUEENBOROUGH S A， MURPHY S J，et al.Testing predictions of the Janzen-Connell hypothesis：a meta-analysis of experimental evidence for distance- and density-dependent seed and seedling survival［J］.Journal of Ecology，2014，102（4）：845-856.
36	刘国军，张希明，李建贵，等.准噶尔盆地东南缘天然更新梭梭苗期动态生命表及生存分析［J］.干旱区研究，2010，27（1）：83-87.
	LIU G J， ZHANG X M， LI J G，et al.Analysis on dynamic life table of natural Haloxylon ammodendron at seedling stage in the southeastern marginal zone of the Junggar Basin［J］.Arid Zone Research，2010，27（1）：83-87.
37	YAN Y， ZHANG C Y， WANG Y X，et al.Drivers of seedling survival in a temperate forest and their relative importance at three stages of succession［J］.Ecology and Evolution，2015，5（19）：4287-4299.
38	何念军，朱文婷，李涛，等.亚热带-温带过渡区秦岭落叶阔叶林幼苗组成及数量动态研究［J］.植物科学学报，2022，40（3）：334-343.
	HE N J， ZHU W T， Li T，et al.Seedling composition and dynamics of a deciduous broad-leaved forest in the subtropical-temperate transitional zone of the Qinling Mountains，China［J］.Plant Science Journal，2022，40（3）：334-343.
39	李兴，蒋进，宋春武，等.不同坡向梭梭幼苗的生长状况和适应特征［J］.中国沙漠，2013，33（1）：101-105.
	LI X， JIANG J， SONG C W，et al.Growth and adaptation of Haloxylon ammodendron seedlings in different habitats in guerbantunggut desert［J］.Journal of Desert Research，2013，33（1）：101-105.

腐解等级 Decomposi- tion grade	幼苗总数量/株 Total number of seedlings	数量占比 Quantity/%	存活幼苗数量/株 Number of surviv- ing seedlings	数量占比 Quantity/%	死亡幼苗数量/株 Number of dead seedlings	数量占比 Quantity/%	死亡率 Death rate/%	倒木数量/株 Quantity of fallen wood	出现幼苗的倒木数量 Number of fallen trees with seedlings	频率 Frequency/%	倒木上幼苗密度/（株·m^-2） Seedling density on fallen wood
Ⅰ	7	0.35	5	0.27	2	1.63	28.57	67	2	2.99	0.402
Ⅱ	277	13.85	256	13.64	21	17.07	7.58	146	24	16.44	2.518
Ⅲ	1 257	62.85	1 172	62.44	85	69.11	6.76	136	71	52.21	4.005
Ⅳ	446	22.30	431	22.96	15	12.19	3.36	60	22	36.67	6.746
Ⅴ	13	0.65	13	0.69	0	0	0	40	4	10.00	1.415

腐解等级 Decomposition grade	回归方程系数Coefficient of regression equation
腐解等级 Decomposition grade	常量 Constant	含水量 Water content	倒木表面积 Surface area of fallen wood	坡向 Slope aspect	坡度 Falling gradient	海拔 Altitude
Ⅰ级 Grade Ⅰ	21.327	0.065*	0.035	0.001	-0.028	-0.013
Ⅱ级 Grade Ⅱ	-13.095	0.719**	0.729**	0.023	-0.134	0.003
Ⅲ级 Grade Ⅲ	-15.101	0.039	1.924**	0.062*	0.2	-0.001
Ⅳ级 Grade Ⅳ	97.324	-0.003	4.365**	0.035	-0.281	-0.063
Ⅴ级 Grade Ⅴ	-18.774	0.035	0.077	-0.005	0.032	0.011

腐解等级 Decomposition grade	高度等级 Height level	回归方程系数Coefficient of regression equation
腐解等级 Decomposition grade	高度等级 Height level	常数 Constant	含水量 Water content	倒木表面积 Surface area of fallen wood	坡向 Slope aspect	坡度 Falling gradient	海拔 Altitude
Ⅱ级 Grade Ⅱ	A₁	-10.170	1.709*	0.947*	0.090	0.343	-0.170
	A₂	101.199	0.906*	0.375	0.015	0.093	-0.700
	A₃	5.198	0.114	0.034	0.001	0.014	-0.004
	A₄	15.350	0.003	-0.008	-0.003	-0.012	-0.009
Ⅲ级 Grade Ⅲ	A₁	-52.966	0.101	0.780*	0.039	0.208	0.028
	A₂	-69.132	-0.050	0.204	0.025	0.100	0.041
	A₃	-13.715	-0.019	0.031	0.009*	0.020	0.008
	A₄	-2.874	-0.003	0.013	0.002	0.003	0.002
Ⅳ级 Grade Ⅳ	A₁	1 168.433	1.362	-0.010	0.109	-0.970	-0.715
	A₂	681.802	0.469	-0.249	0.047	-0.738	-0.409
	A₃	107.015	0.061	-0.031	0.007	-0.124	-0.064
	A₄	29.019	0.022	-0.018	0.002	-0.042	-0.017

[1]	方发之, 桂慧颖, 黎肇家, 张晓凤. 6种红树幼苗对不同盐度的生理适应性[J]. 植物研究, 2023, 43(6): 881-889.
[2]	马朝阳, 刘天凤, 李晓雪, 霍灿灿, 付玲玲, 李在留. 土壤石砾含量对掌叶木幼苗生长及生理影响的年际变化[J]. 植物研究, 2023, 43(6): 890-899.
[3]	唐莹莹, 郭传超, 石荡, 蒋南林, 许正, 刘立强. 果肉和埋土深度对新疆野杏种子萌发与幼苗生长的影响[J]. 植物研究, 2023, 43(2): 251-260.
[4]	王欢, 徐云飞, 刘一伯, 刘沁松, 徐文娟, 龙芸, 胥晓. 珙桐—灯台树枝和叶的水提物对白菜种子萌发和幼苗生长的化感效应[J]. 植物研究, 2022, 42(5): 866-875.
[5]	张珊珊, 袁春明. 土壤水分和光强对景东翅子树幼苗生长及光合特性的影响[J]. 植物研究, 2022, 42(3): 502-511.
[6]	张玥, 张泉灵, 洪志, 阚子涵, 储昭月, 陶冶. 入侵植物北美车前和野胡萝卜种内及种间的化感作用[J]. 植物研究, 2021, 41(3): 441-448.
[7]	肖志鹏, 殷崇敏, 郭连金, 吴原榕, 胡金平, 刘艳艳, 钟友春, 薛苹苹. 光质对香果树种子萌发及幼苗生长影响的研究[J]. 植物研究, 2020, 40(2): 189-195.
[8]	徐海军, 程薪宇, 王晓飞, 关向军. 北方设施栽培条件下氮素水平对辣木幼苗生长的影响[J]. 植物研究, 2019, 39(1): 54-60.
[9]	张烁, 张宇, 吴海波, 刘洋荥, 张鹏. 不同形态氮素施肥对小黑杨幼苗生长的影响[J]. 植物研究, 2018, 38(3): 384-390.
[10]	马星宇, 李梅, 金文云, 陈祖旭, 黄世能. 猴耳环天然更新特性[J]. 植物研究, 2017, 37(5): 761-767.
[11]	郭连金, 曹昊玮, 徐卫红, 田玉清, 肖志鹏. 香果树(Emmenopterys henryi)种群种子雨、种子库及实生苗数量的海拔梯度变化[J]. 植物研究, 2017, 37(3): 377-386.
[12]	田媛1；唐立松2,4；乔瑞平1,3. 梭梭幼苗个体生长规律与死亡率关系研究[J]. 植物研究, 2016, 36(1): 84-89.
[13]	王冬梅;李登武;曹哲. 侧柏不同器官水提取物对油松种子萌发和幼苗生长的他感效应[J]. 植物研究, 2012, 32(6): 675-679.
[14]	刘建新;王瑞娟;贾海燕;. 硝普钠缓解镧引起的黑麦草幼苗生长抑制和根系氧化损伤[J]. 植物研究, 2012, 32(6): 680-684.
[15]	鲍乾;徐涛;张富春*. 盐穗木miRNA417的克隆及对种子萌发和幼苗成活率的影响[J]. 植物研究, 2011, 31(4): 408-413.