阔叶红松林林下光的时空异质性与群落结构及动态

光是植物生长过程中异质性最大的环境因子。在温带和热带森林，基于群落水平的光因子变化及其对群落结构和动态的影响，主要集中于对林窗的研究上，对密闭森林内部光因子的研究工作相对缺乏。准确地定位测量森林内部光的时空异质性格局，并把光的微弱变化同群落组成、树木空间格局、结构和动态变化联系起来，这方面的研究工作还很少。本项研究以长白山阔叶红松林为研究对象，基于25ha大样地的木本植物、幼苗、草本植物调查数据，采用半球面影像法，利用方差分解、半方差、主轴邻距法等空间统计学方法，探讨光的时空异质性格局及其与群落冠层水平结构、林下植被垂直结构、物种分布格局和幼苗更新过程之间的关系，以期进一步了解光因子对长白山阔叶红松林演替过程的影响机制，为天然林保护和培育提供科学依据。

本研究按照项目任务书计划要点开展工作，完成了预期目标。本研究以长白山25ha阔叶红松林和5ha次生杨桦林固定样地为主要研究平台，采用半球面影像法测量两种森林类型林下光环境特征，分析了两个不同演替阶段森林林下光环境的时空格局，探讨了光的时空异质性与冠层结构及林下木本植物多样性之间的关系，阐述了光的时空变异在幼苗更新过程中的作用。主要结果与结论如下：1）林下光环境具有明显的季节动态，落叶期林下光水平显著高于展叶期；老龄林落叶期林下光水平显著低于次生林，而展叶期差别不显著；次生林林下光环境的空间异质性高于老龄林。分析认为，物候特征、针阔比及林龄是导致上述差异的主要原因。2）森林冠层结构与林下可利用性光之间的关系随林分类型和季节而变化；落叶期林下光环境比展叶期受冠层结构的影响更大。研究结果表明评估林下光环境特征需要充分考虑特定林分类型的物种组成特征和空间分布格局。3）老龄林林下木本植物多样性受环境过滤和扩散限制的共同影响，而次生林林下木本植物多样性主要受环境过滤的影响，且受林下光环境因子的影响较老龄林更强，而土壤因子则正好相反。4）在群落水平上，未发现林下光环境对幼苗存活具有显著影响，而生物因子则表现出负密度制约效应。林下光和生物因子的相对重要性随植物的生长型、耐阴性及林分演替阶段而发生变化，老龄林内，灌木及喜光种幼苗的存活与林下光环境之间呈显著的正相关关系，次生林内耐阴种幼苗存活与林下光环境之间呈显著的负相关关系。