余甘子灌丛生态系统生物量分配特征的研究方法
【技术领域】
:
[0001]本发明涉及余甘子灌丛生态系统生物量分配特征的研宄方法，属于生态系统生物量分配研宄技术领域。
【背景技术】
:
[0002]自20世纪60年代开始实行国际生物学计划(IBP)以来，生态系统生物量和生产力的研宄一直是生态学中一个重要的研宄方向，并提供了大量的基础数据。进入到20世纪80、90年代，生物量研宄又赋予了新的内容，即与全球碳循环和全球变化紧密地联系起来。然而，这些研宄主要集中在森林生态系统中，对于其他生态系统类型，尤其是灌木生态系统类型的关注非常少。R灌丛地卜多分枝的茎与近地的树冠具有很强的防风固沙和保持水土的能力，地下根系分布深且广而具有很强的抗旱能力，从而在生态保护、恢复和重建中起着重要作用。我国是世界上灌丛面积分布较大的国家之一，有灌丛面积近2X108hm2，占我国陆地总面积的1/5，是全国现存森林面积的近2倍。在全球气候变暖的影响下，灌丛分布范围不仅有所扩大，而且由于入侵导致的植被演替引起了北半球局部区域碳储量的变化，从而成为科学家关注的新焦点。从全国来看，余甘子在云南省分布面积最大，近年对余甘子的研宄主要集中在化学成分和药理作用方面，但有关余甘子灌丛生态系统生物量特征的研宄还未见涉及。
【发明内容】
:
[0003]针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供余甘子灌丛生态系统生物量分配特征的研宄方法。
[0004]本发明的余甘子灌丛生态系统生物量分配特征的研宄方法，其具体研宄步骤为:一、选择适合的研宄区域，研宄区域选择在余甘子分布较典型的云南省的勒海县、勒腊县、牟定县、大姚县和姚安县5个县的9个乡镇，玮度范围为Ν2Γ 57’?25° 51’，经度范围为ElOO0 37’?101° 44’，海拔范围为1193.0?1792.2m，其中姚安县、牟定县和大姚县隶属楚雄彝族自治州，属亚热带季风气候，季节变化不明显，干湿季分明、日温差大、温差小，年均降水量800?1000mm，且主要集中在7?10月，土壤以紫色土分布最广，红壤次之，勒海县和勒腊县隶属西双版纳傣族自治州，属于北热带季风气候，年平均气温21°C，平均降雨量1531.9_，旱雨两季分明，11月到次年4月为旱季，土壤类型以赤红壤为主；
[0005]二、样地设置，2011年8月在研宄区域选取10个标准样地，每个样地选取3个5 X 5m样方，调查每个样方所有灌丛的种类、基径、高度及冠幅，并按照径级大小测量，30株余甘子生物量，在样地内对每一株余甘子进行收割，称量其鲜重，同时测量其基径、冠幅和高度，并按照根、茎和叶等器官分别称其鲜重(W鲜)，每个器官选取150g以上的材料带回实验室(见图1);
[0006]三、室内样品处理，将野外样品在试验室烘箱中85%烘至恒重，用电子天平称样品恒重，求样品干鲜重比，将各器官鲜重(W鲜样)换算成干重(W干样)，根据样方资料换算单位面积干重生物量(W干)，根据样品的含水率(P)，换算出各级器官的生物量(W干)，各级器官的生物量相加便得灌丛总生物量；
[0007]四、数据分析与建模，利用Excel分析软件进行多元逐步回归分析与空间差异性分析，借鉴灌丛生物量预测的经验，将实测的地上部分各器官生物量，先分析自变量参数与各器官生物量的相关性分析，选择相关性最好的模型预测余甘子灌丛生物量；
[0008]五、结果与分析，
[0009]a、余甘子生物量分配特征，30株余甘子灌丛各部分生物量及其分配研宄结果表明，余甘子总生物量为75046g，其中器官生物量分配占比例最大的是茎，生物量为36317.7g，占总生物量的49% ;以下依次是根31774.Sg，占总生物量的42% ;叶6953.5g，只占总生物量的9 % (见图2)，因此各器官生物量的大小为:茎〉根〉叶，造成这种差异的主要原因是因为余甘子枝干比较多，树冠层比较大的缘故，而根所占生物量的比重仅次于茎，这与余甘子抗旱抗寒的特性相关，余甘子的根生物量大，同时也说明其萌发力强，根系发达，耐瘠薄，在雨量较少，土壤瘠薄，岩石裸露，冲刷严重的山地均能生长，是干热地区荒山绿化的一个好树种，调查的30个5X5m样方结果来看，平均每个5X5m样方有余甘子19.1±10.2株，因此在生态系统水平上，每个5X5m调查样方有余甘子生物量47779.3±25515.6g生物量，其中根生物量为20230.0±10803.4g，茎生物量为23122.3± 12348.0g,叶生物量为 4427.1±2364.2g ；
[0010]b、余甘子不同生长参数特征，见图3，余甘子总鲜重、茎的鲜重和植株高度变异系数相对其他参数来说比较大，其中总鲜重的相对系数大可能受茎鲜重较大的影响，植株高度变异系数大可能与不同地域有关，根据研宄地域，湿润地区的植株高度较高；
[0011]C、不同基径余甘子生物量分配特征，从余甘子生物量与基径关系(见图4-7)可以看出，余甘子各部分的生物量随着基径的增加而增加，在基径为29.8cm时达到最大生物量，其中根的最大生物量为13114.9g/hm2，茎的生物量为18501.7g/hm2，叶的生物量为2208.4g/hm2，余甘子基径大小与余甘子根的生物量、茎生物量、叶生物量之间均有着密切的正相关关系，其相关程度最佳的均为多项式函数，这说明不同基径余甘子的根部生物量、茎部生物量、叶部生物量均随着基径的增加呈多项式函数形式增长，王玲采取数字模拟的方法对川西北地区主要灌丛类型生物量及模型的研宄，探讨马桑、蛾眉蔷薇、三颗针和野花椒4种灌丛的回归模型、生物量及其分配特征，结果表明4种灌丛各器官生物量和总生物量的适合模型均为多项式模型、幂函数模型和线性模型，以多项式模型最佳，这与本项研宄结果相符，但刘兴良也采用标准地和样方收获法，建立生物量统计模型，对川滇高山栎灌丛各径级个体基径与各器官生物量进行相关显著性分析，发现用基径(D)估测单株林木器官生物量的适合模型以指数模型最佳，曾珍英等以千烟洲生态试验站人工林内几种主要灌木为研宄对象，所建立的方程判断系数R2都比较高，样本各测树因子之间一般也是具有显著的指数函数关系，根部生物量相关系数R2值比茎部、叶部生物量相关系数R2值大，说明基径大小对根部生物量的影响比对茎部、叶部生物量的影响大，孟令彬等(2006)研宄了辽东栎每株生长参数(年龄、高度、基径、冠幅)与各器官生物量及地上总生物量的关系，结果表明基径为估测辽东栎萌生株地上各器官生物量及总生物量的最佳因子，这与本项研宄结果一致；
[0012]d、不同植株高度余甘子生物量分配特征，余甘子根、茎、叶各部分生物量及总生物量与植株高度的关系并不显著(露均小于0.4，η = 30)，其相关程度最佳的均为多项式函数，即不同植株高度余甘子的根部生物量、茎部生物量、叶部生物量均随着余甘子高度的增加呈多项式函数形式增长，与刘兴良对川滇高山栎灌丛研宄结果不一致，其研宄结果表明用树高(H)估测单株林木器官生物量的适合模型为指数模型；
[0013]e、不同冠幅面积余甘子生物量分配特征，图8-11可以看出，余甘子各部分的生物量基本随冠幅面积增加而增加，在冠幅面积为252cm2时达到最大生物量，其中根的最大生物量为13114.9g/hm2，茎的生物量为18501.7g/hm2，叶的生物量为2208.4g/hm2，余甘子各部分生物量与冠幅面积的相关关系显著，但个别情况下冠幅面积大而生物量相对较低，比如在冠幅面积达到300cm2时，根的生物量只为4643.7g/hm2，这说明余甘子的生物量除了与其冠幅面积有关，还可能与其他因子有关，比如土壤含水量、海拔高度和人为因素等，余甘子冠幅面积与余甘子根的生物量、茎生物量、叶生物量之问均有着密切的正相关关系，其相关程度最佳的是幂函数模型，一些研宄表明冠幅是估计生物量的最佳因子，用冠幅和高度的组合来进行估测较为准确，也有研宄表明冠幅和高度的组合来进行生物最估测的精度并不是最佳的，而且也非线性相关，出现这种情况主要的原因可能是灌丛种类的不同造成模型估算较大的结果差异，另外研宄时间的差异造成人为于扰方式的差异也可能是其中一个原因；
[0014]六、结论，余忖子灌丛的生物量差异较大，余甘子各器官的生物量分配为茎〉根>叶；每个5X5m调查样方有余甘子生物量47779.3±25515.6g生物量，其中根生物量为20230.0± 10803.4g，茎生物量为 23122.3± 12348.0g,叶生物量为 4427.1 ±2364.2g，余甘子的基径、植株高度、冠幅面积与余甘子各器官生物量分配有着密切的关系，其中基径与生物量密切相关，拟合度最好，其R2达到了 0.94 ;其次为冠幅面积，其R2达到了 0.741 ;而植株高度与生物量相关程度不大，这可能与当地的其他因子有关，如海拔、坡向、土壤含水量等，以基径为易测因子预测余甘子各器官生物量时以多项式模型模拟最佳，而以冠幅