五道峡自然保护区锐齿槲栎群落物种组成与群落特征研究.pdf

第 卷 第 期 年 月林 业 调 查 规 划 :/五道峡自然保护区锐齿槲栎群落物种组成与群落特征研究刘苗苗邓正斌李怀祥任 帅祝文龙汪正祥(.湖北大学 资源环境学院湖北 武汉 .区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北 武汉.五道峡国家级自然保护区管理局湖北 保康)摘要:锐齿槲栎是广泛分布于我国暖温带和亚热带山地中海拔地段的主要优势种以五道峡国家级自然保护区内的锐齿槲栎群落为研究对象通过种群年龄结构及数量动态变化生活型谱及生长模型方面的研究分析五道峡国家级自然保护区锐齿槲栎群落特征 结果表明锐齿槲栎龄级结构中个体数量在龄级占比最大种群中低龄个体数量充足种群数量动态指数显示锐齿槲栎种群呈现增长趋势但种群稳定性差且抗干扰能力较弱生活型谱分析发现占比最高的属于高位芽植物且呈随海拔升高占比逐渐降低的趋势植物生活型谱大致呈现“”型生长模型的研究表明三次函数模型的决定系数 达到最大值且经过 检验表明三次函数模型可以很好地用来拟合锐齿槲栎胸径树高的关系 建议在原地保护的基础上进行科学的管理并充分调动群众的积极性为种群营造稳定的生存环境促进种群的长期发展关键词:锐齿槲栎五道峡自然保护区龄级结构数量动态生活型谱生长模型中图分类号:文献标识码:文章编号:()引文格式:刘苗苗邓正斌李怀祥等 五道峡自然保护区锐齿槲栎群落物种组成与群落特征研究 林业调查规划():/.():/.(.):.收稿日期:基金项目:湖北省中央引导地方科技发展专项()五道峡动植物样方样线调查与规划专项()第一作者:刘苗苗()女陕西安康人硕士 主要从事植物多样性研究 :责任作者:汪正祥()男湖北武汉人博士教授 主要从事生物多样性保护研究 :林 业 调 查 规 划 .“”.:.锐齿槲栎属于壳斗科()栎属(.)的落叶乔木树高可达 主要分布在我国湖北、陕西、河北、山西、辽宁东南部等地区 一些学者对锐齿槲栎进行了相关研究陈志刚等分析了林隙与林下环境对锐齿槲栎种群更新的影响并在神农架地区研究了锐齿槲栎种群更新与区域的生物多样性保护 仝玉琴等研究了秦岭中段锐齿槲栎天然次生林群落物种多样性 孙怡洁等研究了宝天曼自然保护区锐齿槲栎林短期的动态变化任学敏对太白山锐齿槲栎次生林下乔木更新特征进行了研究 湖北省保康县五道峡国家级自然保护区出现大片原生锐齿槲栎林但目前对其研究鲜见报道 通过对五道峡自然保护区锐齿槲栎林种群结构与动态变化生活型谱及生长模型的研究进一步揭示锐齿槲栎林群落学特征为更好地保护五道峡自然保护区内原生锐齿槲栎林提供科学支撑 研究区概况五道峡国家级自然保护区(以下简称“保护区”)位于湖北省襄阳市保康县境内地理位置为总面积 五道峡国家级自然保护区属于北亚热带大陆性季风气候全年均温 极端最低温 极端最高温 降雨多集中在夏季年均降水量在河谷和低山丘陵地带约为 保护区热量丰富 以上海拔高度地区无霜期平均为 且无霜期具有随海拔每升高 减少 的变化规律 保护区内植被的垂直分布规律明显主要植被类型以常绿、落叶阔叶混交林为主具有中亚热带山地的典型植被类型特征保存着比较完整的天然及次生林资源是许多古老植物种属的“避难所”通过样地调查与分析发现五道峡保护区锐齿槲栎林主要分布在海拔 范围内 分别于海拔 ()、()和 ()处共设置 个样地样地概况如表 所示 研究方法 样方设置与调查在五道峡国家级自然保护区锐齿槲栎分布集中地带设置 个 样地通过植物社会学的方法和结合典型样方设置方法每一个样地由 个表 五道峡自然保护区锐齿槲栎样地概况 .样地号海拔/经度纬度坡度/()坡位坡向 台地东南 台地东南 斜坡中坡东北 第 卷刘苗苗等:五道峡自然保护区锐齿槲栎群落物种组成与群落特征研究 乔木样方()样地对角线位置的 个 的灌木样方()个角及中心位置的 个 草本样方()组成共计 个乔木样方、个灌木样方和 个草本样方(图)记录样方内出现的所有物种以及建群种锐齿槲栎的数量、胸径、树高等数据同时记录主要环境因子包括经纬度、海拔、坡度、坡向、坡位等图 样方设置 数据处理 种群年龄结构及数量变化动态种群的实际年龄相对胸径较难获取本研究采用胸径级代替年龄级的方法 根据锐齿槲栎生活特征和野外调查数据特点将锐齿槲栎种群以 为步长划分为 个大小级即第级为 第级为 以此类推(级:幼龄 级:低龄级:中龄级:高龄级:老龄)统计每个龄级锐齿槲栎个体数以及各龄级分布状况种群的数量变化动态分析使用陈晓德的方法根据胸径结构和数量动态指数计算锐齿槲栎种群总体数量动态变化指数(不考虑外部干扰)和(考虑随机干扰)以及随机干扰风险极大值(即种群结构对随机干扰的敏感性指数)进行种群结构及动态分析 生活型系统及生活型谱分析根据野外调查数据统计样地中出现的全部植物种类记录整体群落植物名录根据 生活型分类系统确定每种植物的生活型求得每类生活型物种在全部物种数中的占比编写各样地植物生活型谱 某一生活型物种的百分率()具体计算公式为:/()式中:表示该区本生活型的植物种数 表示该区全部植物的种数 锐齿槲栎胸径与树高相关模型研究树高和胸径是进行植物群落调查时两个重要的指标树高和胸径也是林分的重要因子 锐齿槲栎在保护区分布范围较广数量也较多胸径测量较易但树高测量难度较大且费时耗力 根据实地调查所得到的胸径、树高数据选取 种常见的回归模型分析锐齿槲栎胸径与树高间的关系找到最适合锐齿槲栎胸径树高的生长模型为探究五道峡国家级自然保护区锐齿槲栎生长规律提供依据 研究结果 群落物种组成在五道峡自然保护区锐齿槲栎林样地中共记录植物物种 种隶属于 科、属其中乔木 种、灌木 种、草本 种 保护区内锐齿槲栎多分布在山脊或缓坡的中上部群落结构较简单乔木层除锐齿槲栎外主要伴生种还有枹栎()、四照花(.)、青榨槭()、尾叶樱桃()、鹅耳枥()等 灌木层主要物种有山胡椒()、二翅六道木()、西南卫矛()等 草本层盖度不大但种类相对较多主要物种有紫萼()、单生莓()、浅圆齿堇菜()、黑花紫菊()、六叶葎()、苔草(.)、中日金星蕨()等 年龄结构种群年龄结构在一定程度上反映出种群发展动态及趋势其分布变化体现了种群与生存环境之间的密切关系以及种群自我更新生长的能力 在森林群落研究中树木的年龄与胸径成正比 采用径级结构代替年龄结构用径级结构比例()指标表示不同龄级所占比例 根据划分的径级统计样地中锐齿槲栎各个径级个体数见表 通过对锐齿槲栎几个代表样地各层分析发现锐齿槲栎林中、级苗木数量少、级苗木数量多 苗木多为实生苗根据典型锐齿槲栎样地统计结果(表)表明锐齿槲栎种群处于级的个体有 株级有 株级有 株级有 株级有 株级有 株级有 株级有 株级有 株 经统计得出种群中低龄级个体数第 期林 业 调 查 规 划表 锐齿槲栎代表样地径级结构分析 .项目级级级级级级级级级胸径/总株数/株很充足样地中锐齿槲栎种群个体主要集中在龄级占比可达 但幼龄个体数占比较小锐齿槲栎种群和龄级仅占总数的 表明锐齿槲栎种群的幼龄个体数量不足 种群个体数从龄级后逐渐减少高老龄个体数也逐渐减少总体呈下降趋势 锐齿槲栎种群动态指数分析种群是构成群落的基本单位其结构不仅能直接影响群落结构而且能客观地体现群落的发展趋势反映种群与环境间的相互关系对阐明种群生态特性、更新对策乃至群落的形成及其稳定性等都具有重要意义为了对锐齿槲栎种群结构特征进行更准确的评价采用种群数量动态量化指数()方法分析锐齿槲栎种群各个龄级的结构动态变化 分析结果显示锐齿槲栎种群在 龄级中呈现出稳定的结构种群动态量化指数 等于 为为 均小于 说明种群在 龄级表现出衰退的结构动态关系分别为 、均大于 种群在此龄级中表现出增长的结构动态关系 总体来看种群呈现“稳定、衰退、增长”的动态变化 进一步计算锐齿槲栎种群总体数量动态变化指数结果显示锐齿槲栎种群()()这说明锐齿槲栎种群属于增长型种群而随机干扰风险极大值 极大 表明锐齿槲栎种群对外界随机干扰均具有较高的敏感性 系统生活型及生活型谱分析依据 生活型系统调查研究区样地内共有高位芽植物 种占比高达 在样地中占绝对主导地位地上芽植物 种占比 占比仅次于高位芽植物所占比率位于第二地面芽植物 种占比 一年生植物 种占比 调查样地中未统计到隐芽植物(表 表 和图)由此可见本保护区锐齿槲栎群落中种子植物以高位芽植物占优势充分反映本区属于夏季高温多雨、冬季温和干燥的温热多湿型气候表 锐齿槲栎林植物生活型(株数).株样地编号物种总数高位芽植物地上芽植物地面芽植物隐芽植物一年生植物表 锐齿槲栎林不同海拔高度植物生活型谱 .海拔/占比/高位芽植物地上芽植物地面芽植物隐芽植物一年生植物 由表、表 可以看出各海拔段植物生活型谱均以高位芽植物和地上芽植物为主高位芽植物占绝对优势其次是地上芽植物一年生植物在 个海拔高度均有但占比不大 不同海拔高度种群生活型谱存在差异即随着海拔升高群落中高位芽植物虽仍占主导地位但占比有所变化随着海拔升高逐渐增加峰值出现在海拔 处地上芽植物占比呈现随海拔升高逐渐减少趋势地面芽植物和地上芽植物占比变化趋势相同均表现出随海拔升高而减小一年生植物在海拔 出现最多占比随海拔升高而减小 从图 可以看出 个样地锐齿槲栎群落 生活型谱大致呈“”型分布 锐齿槲栎胸径树高生长模型研究通过做胸径树高关系的散点图观察其分布及变化趋势再进行树高胸径模型拟合使用 软件进行回归分析锐齿槲栎胸径和树高关系的相关曲线和方程见图 表 第 卷刘苗苗等:五道峡自然保护区锐齿槲栎群落物种组成与群落特征研究图 不同海拔高度样地 生活型谱 图 锐齿槲栎胸径树高相关曲线 .由表 可以看出 种曲线模型 值()进一步说明三次函数模型可以很好的拟合胸径树高的关系 结论与讨论锐齿槲栎林是五道峡国家级自然保护区内典型的落叶阔叶林植被主要分布于海拔 的山脊或缓坡的中上部 群落盖度大锐齿槲栎处于群落的最高层林下灌木层和草本层较简单 在第 期林 业 调 查 规 划五道峡自然保护区所调查的锐齿槲栎样地中共统计到植物物种 种与张娥等在崩尖子自然保护区锐齿槲栎林统计到的 种物种乔木层种类相当灌木和草本层较崩尖子自然保护区种类更多植物科和属组成更丰富 锐齿槲栎种群各龄级中、级苗木数量少、级苗木数量多 经统计得出样地中锐齿槲栎种群个体主要集中在 龄级占比高达 和龄级仅占总数的 说明种群中低龄级个体数很充足幼龄个体数占比较少 这与太白山锐齿槲栎林更新结果相似 总体来看随着径级的增大个体数逐渐减小分析原因可能是:小径级的个体通常在群落中表现为幼树或乔木层下的灌木树种个体较小而原始森林群落中郁闭度较大且其他环境因子较均一这就导致个体较小的幼树能接受到的光照、营养等都处在弱势地位个体间也可能存在竞争关系加之再遇上恶劣的天气或病虫害植株很难通过强烈的环境筛向下一龄级过渡此外野外实际调查发现确实存在胸径范围在幼龄阶段的个体出现枯木、倒木现象但不存在龄级缺失的现象说明五道峡自然保护区锐齿槲栎林属于稳定的种群且种群数量动态分析表明种群动态量化指数大于零更加说明锐齿槲栎种群表现为稳定型种群在 个样地中高位芽植物占比最高占绝对主导地位反映出本区温热多湿型的气候特点地上芽植物和地面芽植物次之一年生植物占比最小 本研究调查区域中未统计到隐芽植物原因可能在于五道峡保护区锐齿槲栎群落生境水热条件较充分抑制了隐芽植物生长 不同海拔的植物生活型谱有所不同随着海拔升高高位芽植物占比逐渐增加地上芽植物和地面芽植物占比呈现随海拔升高逐渐递减趋势一年生植物占比虽小但不存在缺失现象 个样地植物生活型谱大致呈现“”型胸径树高生长模型研究中 种曲线模型无论是哪一种曲线模型胸径树高均表现出显著相关()说明样地中锐齿槲栎种群胸径树高相关性极好而三次函数模型决定系数最大拟合效果最佳通过 检验是适合锐齿槲栎胸径树高生长的最优模型总之本研究中通过对五道峡自然保护区锐齿槲栎林中植物种类组成、种群年龄结构及动态分析、生活型谱及相关生长模型研究初步揭示了五道峡自然保护区天然锐齿槲栎林群落学特征对于进一步探究五道峡自然保护区植物群落的保护等问题有重要意义和参考价值 而为更好地保护锐齿槲栎种群保护区存在大量的锐齿槲栎原生林有的林地距离村庄较近周边村民较多应该采取一定的防护措施原地保护减少对其生境地造成破坏在原地保护的基础上进行科学管理适当进行择伐促进林下幼树更新使各个龄级始终保持一定的个体数维持种群稳定 定期开展对样地样方的监测重点监测锐齿槲栎生长状况、植被演替格局以及人类活动干扰等下一步需增加样地样方数量涵盖范围更全面比较分析更详细参考文献:吴中伦 中国森林 北京:中国林业出版社 康永祥张景群陈铁山等 秦岭天然锐齿槲栎林群落区系研究 西北植物学报():陈志刚樊大勇张旺锋等 林隙与林下环境对锐齿槲栎和米心水青冈种群更新的影响 植物生态学报():陈志刚 神农架锐齿槲栎种群更新与区域生物多样性保护对策 北京:中国科学院研究生院(植物研究所):仝玉琴王军利韩振江等 秦岭中段锐齿槲栎天然次生林群落的物种多样性研究 西北农林科技大学学报(自然科学版)():孙怡洁李镇江路阳等 宝天曼国家级自然保护区锐齿槲栎林短期动态变化 河南农业大学学报():任学敏朱雅陈兆进等 太白山锐齿槲栎林乔木更新特征及其影响因子 林业科学():汪正祥雷耘 等 亚热带山地亮叶水青冈林的群落分类及物种组成与更新 生物多样性():陈晓德 植物种群与群落结构动态量化分析方法研究 生态学报():宋永昌 植被生态学 上海:华东师范大学出版社:王小明李凤日贾炜玮等 帽儿山林场天然次生林阔叶树种树高胸径模型 东北林业大学学报():():宋永昌 植被生态学 上海:华东师范大学出版社:(下转第 页)第 卷赵玉堂:普达措国家公园森林生态系统服务价值评估与分析不断健全生态补偿政策建立健全森林、草甸、湿地等的生态补偿机制提高现行国家级公益林保护、天然林保护和退耕还林补偿标准完善教育、培训、困难补助等民生生态补偿政策不断提高社区居民生活水平健全生态管护公益岗位补助政策加快落实生态管护公益岗位研究野生动物保护补偿政策和途径探索资源储备、上游水生态保护、跨流域补偿、后续产业发展等补偿政策及碳汇交易机制参考文献:云南省林业调查规划院大理分院 云南省香格里拉市森林资源规划设计调查报告 国家市场监督管理局国家标准化管理委员会 森林生态系统服务功能评估规范:/北京:中国标准出版社 国家林业局 森林生态系统服务功能评估规范:/北京:中国标准出版社 国家林业局昆明勘察设计院 香格里拉普达措国家公园总体规划()西南林业大学 香格里拉普达措国家公园综合科学考察报告 赵欣张杰钟林东 黑龙江丰林国家级自然保护区生态系统服务价值评估与分析 北京林业大学学报():王兵郑秋红郭浩 基于 指数的中国森林物种多样性保育价值评估方法 林业科学研究():华朝朗 怒江州森林生态系统服务功能价值评估林业调查规划():云南省林业调查规划院大理分院怒江傈僳族自治州林业局 怒江傈僳族自治州森林生态系统服务功能价值评估报告 云南省地方标准 国家公园基本条件:/昆明:云南省质量技术监督局责任编辑:刘平书(上接第 页)张忠华胡刚梁士楚等 桂林岩溶石山阴香种群的年龄结构 生态学杂志():张娥汪正祥李泽等 崩尖子自然保护区锐齿槲栎林种群结构与生活型谱垂直分布规律研究.湖北大学学报(自然科学版)():谢宗强陈伟烈路鹏 濒危植物银杉的种群统计与年龄结构 生态学报():张宝财张华祝业平等 辽宁老秃顶子南坡植物生活型谱及其海拔变化 辽宁师范大学学报(自然科学版)():毕晓丽洪伟吴承祯等 武夷山米槠种群生命表分析 热带亚热带植物学报():胡刚 桂林岩溶石山青冈栎群落生态学研究 桂林:广西师范大学:张群芳彭培 巴山水青冈天然种群结构及动态分析 河南农业科学():拓锋刘贤德黄冬柳等 祁连山大野口流域青海云杉种群数量动态 生态学报():周阳乔秀娟黄汉东等 湖北省栲类林群落学特征研究 植物科学学报():熊斌梅汪正祥田凯等 七姊妹山自然保护区黄杉林群落学特征 广西植物():马克平叶万辉于顺利等 北京东灵山地区植物群落多样性研究 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