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西南山区亚高山暗针叶林是四川森林的主体,是长江上游重要的生态屏障。峨眉冷杉(Afies fabiri(Mast.)Craib)是亚高山暗针叶林的主要树种,在贡嘎山地区海拔3000～3650 m范围内有大面积分布。探讨峨眉冷杉林种子雨、土壤种子库的时空分布特点以及早期幼苗的更新潜力,可为贡嘎山地区亚高山针叶林生态系统生物多样性保护、森林保育以及资源的可持续利用提供科学依据。本文采用种子收集器、土壤种子库筛选、室内萌发实验及野外样地实地调查等方法,研究了贡嘎山海螺沟内峨眉冷杉林(中龄林、近熟林、成熟林、过熟林以及分布于海拔上、下限的成熟林)的种子雨、土壤种子库和累计幼苗库的时空格局特征,结果表明:
1.不同林龄峨眉冷杉林种子雨总量大小顺序为过熟林＜中龄林＜近熟林＜成熟林,分别为(124±31.13)粒/m2、(132±36.99)粒/m2、(272±50.46)粒/m2和(348±66.15)粒/m2,其中成熟林种子雨中完整种子数最多,所占比例最高,整体质量最好,对群落的更新的贡献潜力也最大;成熟林(下限)＜成熟林(上限),分别为(20±4.63)粒/m2和(104±18.44)粒/m2,后者约为前者的5倍,虽然成熟林(下限)种子雨总量小于成熟林(上限),但其完整种子数比例高,腐烂种子和发育不完全种子比例较低,因此其种子质量要好于成熟林(上限)。
2.土壤种子库大小依次是:中龄林＜过熟林＜近熟林＜成熟林,分别为:(94.09±94.28)粒/m2＜(117.6±110.4.1)粒/m2＜(171.78±135.41)粒/m2＜(180.98±106.4.5)粒/m2;成熟林(下限)＜成熟林(上限),大小为(10.67±18.16)粒/m2＜(86.86±97.27)粒/m2。其中,中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的种子库中腐烂种子所占比例均高于55%,加之干瘪和空粒种子,三种种子总和超过了种子库的90%;而在成熟林(上限)和成熟林(下限)种子库中腐烂、干瘪和空粒种子所占比例分别达到了80%和50%。
3.土壤种子库中峨眉冷杉种子主要都集中在枯枝落叶层(大约在73%左右),其次为0～2 cm层(约17%左右),2～5 cm层占7.5%左右,5～10 cm所占比例最小,大约在2.5%左右。但分布于上、下限的峨眉冷杉种子主要集中在0～2 cm层中,约占60%,凋落物层占约40%。
4.中龄林、近熟林、成熟林、过熟林、成熟林(上限)以及成熟林(下限)累计幼苗数分别为0.433株/m2、0.723株/m2、1.420株/m2、0.398株/m2、O.130株/m2和0.050株/m2,其种子转化为幼苗的比率分别为2.11%、2.13%、2.47%、1.78%、0.96%和0.94%。
5.峨眉冷杉种子的发芽率、发芽势和发芽指数在20℃恒温培养下均明显高于5℃、10℃、15℃、25℃以及30℃,分别为(78.67±3.40)%、(56.00±5.89)%和(9.92±0.68)%。
6.根据本研究在野外开展的调查工作,提出了峨眉冷杉林更新潜力的计算公式——更新潜力指数(IRP),指数越大则更新潜力越大。据此,4种不同龄林和分布于上、下限的峨眉冷杉林的更新潜力大小顺序为(括号内为更新潜力指数):成熟林(1.42)＞近熟林(0.72)＞中龄林(0.42)＞过熟林(0.40);成熟林(上限)(0.13)＞成熟林(下限)(0.05)。
本研究还对影响峨眉冷杉林更新潜力的内在因素和外在因素进行了分析。主要的内在影响因素为种子雨大小和幼苗的转化率。外在影响因素包括:1)种子霉烂和动物取食造成大量种子被损耗。2)低温影响。3)凋落物通过机械阻碍作用、分解过程中产生化感作用、改变土壤理化性质间接对其产生影响等途径影响峨眉冷杉种子萌发与幼苗生长,从而影响峨眉冷杉林潜在更新。