中山長(zhǎng)江庫(kù)區(qū)自然保護(hù)區(qū)植物群落葉面積指數(shù)與綠量

1、中山長(zhǎng)江庫(kù)區(qū)自然保護(hù)區(qū)植物群落葉面積指數(shù)與綠量森林在調(diào)節(jié)氣候、凈化環(huán)境、保持水土、涵養(yǎng)水源、保護(hù)生物多樣性等方面具有重要的作用。 其中， 森林植被群落的葉面積指數(shù)和綠量與森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和生態(tài)效益具有密切的關(guān)系。 葉面積指數(shù)可反映林分冠層結(jié)構(gòu)， 通過影響林內(nèi)的微環(huán)境來調(diào)節(jié)植物與環(huán)境之間的相互作用關(guān)系， 從而影響林分的光合效率2 ， 3 。綠量指單位面積所占據(jù)空間中所有葉片面積的總和，對(duì)評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能具有重要意義。 綠量的研究為森林生態(tài)效益的定量化研究提供了基礎(chǔ)手段， 為綠地規(guī)劃提供重要的技術(shù)依據(jù)。研究表明，可用葉面積指數(shù)作為綠量的測(cè)度單位，用以估算植物群落的綠量。對(duì)于植被葉面積

2、指數(shù)的估算方法可采用以下兩種： 第一， 應(yīng)用 3S 技術(shù)估算植被葉面積指數(shù)，此法可在大尺度上測(cè)量森林植被的葉面積指數(shù)4 ， 7 ；第二，基于圖像測(cè)量的方法獲取植被冠層的圖像， 利用圖像處理軟件對(duì)其進(jìn)行分析， 計(jì)算植被群落葉面積指數(shù)，此法簡(jiǎn)便、直接，已被廣泛應(yīng)用于森林群落結(jié)構(gòu)的研究中 8 ， 9 。此文測(cè)量的葉面積指數(shù)采用最后一種方法。文章以中山市長(zhǎng)江庫(kù)區(qū)水源林市級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的針葉林、針闊混交林、 常綠闊葉林、 溝谷季雨林這4 種典型森林類型為研究對(duì)象， 利用半球面影像技術(shù)快速、 無(wú)損地測(cè)量植物群落的葉面積指數(shù)， 以此估測(cè)其綠量， 為森林群落綠量的定量化研究提供參 考。研究地與研究方法研究地概

3、況研究地為中山市長(zhǎng)江庫(kù)區(qū)水源林市級(jí)自然保護(hù)區(qū)， 位于廣東 省中山市中南部的五桂山地區(qū)（22 24 53 22 3001 N,1130 25T3心113 2925 E,屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫 暖濕潤(rùn)， 光照充足， 水熱條件優(yōu)越。 年平均溫度21.8 ， 極端高溫 36.7 ，極端低溫- 1.3 ，年均降雨量1 747.4 mm 。保護(hù)區(qū)內(nèi)的地貌類型主要以低山、丘陵為主，區(qū)內(nèi)最高海拔為 531 m ， 土壤以山地赤紅壤為主，植被多為亞熱帶常綠闊葉林10-11 。樣地設(shè)置與植被調(diào)查在保護(hù)區(qū)內(nèi)選取針葉林、針闊混交林、常綠闊葉林、溝谷季雨林這 4 種典型森林類型進(jìn)行樣地設(shè)置， 設(shè)置了 14 個(gè)固

4、定樣地， 分別記錄樣地的經(jīng)緯度、海拔、坡度、坡向、坡位等基本信息。對(duì)各個(gè)樣地內(nèi)胸徑大于 3 cm 的喬木進(jìn)行每木調(diào)查，記錄其胸徑、樹高、冠幅、枝下高等指標(biāo)。影像的獲取與圖片處理在每個(gè)固定樣地用 Nikon CoolPix4500 數(shù)碼相機(jī)外接NikkorFC-E8 魚眼鏡頭轉(zhuǎn)換器獲取林冠半球面影像照片 3 張。 在離地面1.6 m 處保持相機(jī)水平，鏡頭朝上，并用相機(jī)內(nèi)置的 Fisheye1 模 式拍攝半球面影像。用 Gap Light Analyzer 2.0 圖像處理軟件對(duì)所拍攝的半球面照片進(jìn)行分析，即可獲得樣方的葉面積指數(shù)。1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析為探討不同的坡位、 坡向和坡度對(duì)植物群落葉面積

5、指數(shù)的影響，根據(jù)樣方調(diào)查的情況，將坡位分為上坡、中坡、中下坡和下坡4級(jí)；坡向采用4級(jí)坡向分法（陰坡：045, 315360;半陰坡：45 90, 270 315;半陽(yáng)坡：90 135, 225 273;陽(yáng)坡：135225）;坡度分為6級(jí)：平坡（005）、緩坡（5 15）、斜坡（1525）、陡坡（2535）、急坡（3545）、 險(xiǎn)坡（45 ） 。用統(tǒng)計(jì)軟件Statistica 12.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果與分析植物群落的冠層結(jié)構(gòu)對(duì)調(diào)查的 14 個(gè)樣地冠層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析（見表1 ） ，不同林型以及同一林型的不同調(diào)查樣地的林分密度、 平均胸徑、 平均樹高和葉面積指數(shù)均存在差異。其中，溝谷季雨林樣

6、地P014 的林分密度最大，但其平均胸徑和平均樹高為所調(diào)查的 14 個(gè)樣地中最 小的，且其變異系數(shù)也不大，另外其葉面積指數(shù)也較大，說明該樣地可能處于群落演替的前期， 仍未被大喬木占據(jù)， 但林木數(shù)量多， 林分較郁閉。 林型為常綠闊葉林的 9 個(gè)調(diào)查樣地的林分密度普遍為1 000株 hm2以上，平均胸徑介于（6.15 0.）到（10.87 0.63 cm之間，其變異系數(shù)為 0.230.57;平均樹高的最小值為（ 6.56 0.15） m ，最大值為（ 12.21 0.92） m ，變異系數(shù)介于 0.20到 0.74之間； 葉面積指數(shù)介于 1.49 0.22到 2.34 0.21之間，變異系數(shù)介于

7、1.05 到 25.15 之間，差異較大。保護(hù)區(qū)內(nèi)不同森林類型的葉面積指數(shù)保護(hù)區(qū)內(nèi) 4 種森林類型的葉面積指數(shù)存在差異， 但其差異不顯著 （ P 0.05） 。 其中溝谷季雨林的葉面積指數(shù)的均值為 4 種林型中最大，其次為常綠闊葉林，針葉林的葉面積指數(shù)最小。但溝谷季雨林葉面積指數(shù)的最大值卻遠(yuǎn)小于其他 3 種林型， 且其最大值與最小值間的差異很小，常綠闊葉林的葉面積指數(shù)的最大值為 4種林型中最大（見圖 1 ） 。不同環(huán)境因素對(duì)葉面積指數(shù)的影響坡度和坡位對(duì)植物群落葉面積指數(shù)均沒有顯著影響（ P0.05） ， 但坡向?qū)χ参锶郝淙~面積指數(shù)影響顯著 （ P 0.05） 。 從坡度來看， 處于急坡的植物群

8、落葉面積指數(shù)最大， 處于平坡的植物群落葉面積指數(shù)最小，其他坡度則介于兩者之間，依次為緩坡、險(xiǎn)坡、陡坡和斜坡。就坡位而言，處于下坡的植物群落葉面積指數(shù)最大，依次為中下坡、中坡和上坡。處于陰坡的植物群落葉面積指數(shù)的均值最大， 其次為半陽(yáng)坡， 處于半陰坡的植物群落葉面 積指數(shù)最?。ㄒ妶D 2 ） 。結(jié)論與討論不同群落類型間葉面積指數(shù)存在差異，但差異不顯著（ P0.05） ，溝谷季雨林群落葉面積指數(shù)為4 種林型中最大，可能是因?yàn)樵摿址炙幁h(huán)境的水熱條件較好，適合于植物生長(zhǎng)，且林木的數(shù)量較多，另外其林分為天然起源，人為干擾較少，樹木生長(zhǎng)較快，林分較郁閉，故其葉面積指數(shù)較高，因此溝谷季雨林群落的綠量也為這4

9、 種林型中最高； 而林型為針葉林和針闊混交林群落的葉面積指數(shù)較小， 該植物群落的綠量也較低， 可能是因?yàn)獒樔~林和針闊混交林處于演替初期， 群落物種組成單一， 群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，林冠 結(jié)構(gòu)不夠郁閉，特別是P002 和 P004 樣地馬尾松占據(jù)該群落的主要優(yōu)勢(shì)地位， 而馬尾松在保護(hù)區(qū)內(nèi)生長(zhǎng)呈衰退趨勢(shì)，因此其生長(zhǎng)的林分冠層郁閉度低，葉面積指數(shù)也較低。另外，坡度和坡位對(duì)植物群落葉面積指數(shù)的影響較?。?P0.05） ， 而坡向?qū)ζ浯嬖陲@著影響 （ P0.05） ， 尤其是處于陰坡的植物群落葉面積指數(shù)最大， 說明處于陰坡的植物群落綠量較高。 造成這種結(jié)果的原因可能是處于陰坡的植物群落所接收到的太陽(yáng)輻射較少， 植物為了適應(yīng)蔭蔽的環(huán)境， 滿足自身生長(zhǎng)發(fā)育的需要，其枝葉相對(duì)繁茂， 林冠較郁閉， 從而增加對(duì)太陽(yáng)輻射的接收面積，增強(qiáng)光合作用效率， 故其葉面積指數(shù)較大， 該植物群落的綠量也較高。 而處于陽(yáng)坡的植物群落則正好相反， 光照不是限制其生長(zhǎng)的主要因素，因此即使其葉面積指數(shù)較小， 也能滿足其生長(zhǎng)的需 要。該研究以中山市長(zhǎng)江庫(kù)區(qū)自然保護(hù)區(qū)植物群