亚热带红壤侵蚀退化区先锋种群动态与维持机制

Integral Projection models (IPMs) are recently developed demographic models and provides a keystone technique for studying population dynamics and analyzing the mechanisms underlying population maintenance. IPM represents the novelty of the techniques for studying population dynamics and points out the new points to the new direction of further development of demographic models. This project will adopt the new analyzing methods of IPM to study the population dynamics and population maintenance mechanisms of massionian populaitons during its restoring process in the eroded and degradeded subtropical granite area. Through field monitoring,field expriment and model analyzing,we are going to illustrate the contributions of different vital rates of individuals at different life stages to the populaiton growth rate under diffent enviroment conditions and reveal the restricting enviromental factors for populaiton maintenance. we will analyzing the changes of populaiton performances of massionian since the ecological restoration project was carried out, and further prodict the trend population development under different management strategies in the future. From this project, we are aiming to answering the basic theoretical questions of how populations are maintained under varing environmental conditions, further providing essential scintific fundation for the ecosystem restroation of eroded and degraded granite mountainous area, and meanwhile extending the use of IPM in the demographic studies in subtropical secondary forest.

积分投影模型（IPMs）为种群动态与机制的研究提供了有力的分析工具，代表了种群动态模型分析的关键技术创新和未来发展趋势。本项目拟引入积分投影模型的分析方法和技术手段，对我国亚热带红壤山地侵蚀退化地区生态恢复过程中先锋种群- - 马尾松种群的动态特征、规律及其对生态因子变化的响应机制开展深入系统地研究。通过野外定位监测、控制试验和模型分析，阐明实施生态恢复工程以来，马尾松种群的变化过程、发展动态，并预测不同生态治理模式下马尾松种群的未来变化情景；分析马尾松不同生活史阶段个体的命运对种群增长率的贡献，并揭示其环境制约因素。通过本项目的研究，探讨变化环境下先锋种群发展与驱动机制的基础科学理论问题，为我国南方红壤山地侵蚀退化区的生态恢复提供科学依据，同时拓展IPM 模型在湿润亚热带先锋种群中应用的广度和深度。

本项目以福建长汀红壤侵蚀退化区为研究基地，利用IPM 种群动态模型的生态调查方法与分析手段，建立了马尾松种群长期定位监测样地，获取了连续4年的监测数据，通过拟合种群年际间存活、生长和繁殖方程，在投影矩阵的基础上输出种群增长率、稳定结构分布及繁殖力，开展敏感性分析、弹性分析和生命表响应实验，对侵蚀退化地不同恢复水平生境内马尾松种群动态进行了系统地过程模拟和深入地机制分析。.研究结果表明，极强度侵蚀样地内，地表水热变化剧烈，马尾松多为个体少、矮小且繁殖有限的“小老头松”，种群增长率为1.177，表明虽然严重胁迫生境导致个体生长缓慢，但种群仍为增长趋势。砍伐生境内，马尾松种群从稳定增长(增长率1.070)转变为衰退状态(增长率0.625)，且衰退程度在砍伐后不断加深。砍伐推动了种群向不稳定状态进一步发展；所有植株的存活对种群发展均具有推动作用，但幼苗等植株的存活是种群增长的关键。该研究表明砍伐后种群管理应当关注对种群最为重要的生命率(存活生命率)和受砍伐影响最大的生命率(新生幼苗数)两方面。密植生境内，种群大小分布缺乏基径<50mm植株，马尾松个体受到的种内竞争强度随植株个体增大而逐渐减弱。种群内由于低光照条件更新受到抑制而出现衰退趋势。同时全林分个体平均竞争强度依次为中等恢复水平样地>强度侵蚀水平样地>阔叶树进入样地>较高恢复水平样地，表明随着生境的恢复，林木所受的竞争压力先增大后减小，并随着阔叶树的进入再次增大。.本项目首次将IPM模型应用与我国南方红壤侵蚀退化地先锋种群动态研究中，回答了从侵蚀劣地到针阔混交等不同生态恢复阶段马尾松先锋种群动态变化规律及驱动机制，为南方红壤侵蚀退化区水土流失治理和生态恢复提供了种群生态学的理论依据。