謝春平, 南程慧, 伊賢貴, 吳顯坤, 劉大偉
(1. 南京森林警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 江蘇 南京 210023; 2. 南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院, 江蘇 南京 210037)
群落結(jié)構(gòu)特征是物種與物種以及物種與環(huán)境長期適應(yīng)的結(jié)果。群落的物種組成、垂直結(jié)構(gòu)和物種重要值等數(shù)量特征是群落生態(tài)學(xué)研究的基礎(chǔ),對于了解群落現(xiàn)狀和演替趨勢具有重要作用,并為制定群落保護(hù)對策提供參考依據(jù)[1]。由于珍稀瀕危植物對生境要求獨(dú)特及自身適應(yīng)能力差等原因,其所在群落的結(jié)構(gòu)往往存在一定特殊性[2-3],因此,通過對珍稀瀕危植物所在群落的物種組成、垂直結(jié)構(gòu)、物種重要值和區(qū)系特征等進(jìn)行分析,有助于了解群落的組成和更新動(dòng)態(tài)[4],并可據(jù)此提出科學(xué)合理的保護(hù)策略。
金錢松〔Pseudolarixamabilis(J. Nelson) Rehd.〕屬國家Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物,為中國特有樹種,主要分布在江蘇南部(宜興)、浙江、安徽南部、福建北部、江西、湖南以及湖北利川市至萬縣的交界地區(qū),散生于海拔1 500 m以下的針葉林和闊葉林中[5]。金錢松樹干通直,木材結(jié)構(gòu)優(yōu)良,秋季易形成黃燦燦的金秋景觀,因此,該樹種不僅是優(yōu)良的造林樹種,而且是世界五大庭園觀賞樹種之一[6]。據(jù)《浙江植物志》[7]記載,金錢松在野外多呈零星散生狀態(tài),但作者在浙江省安吉縣山川鄉(xiāng)九畝村附近卻發(fā)現(xiàn)數(shù)公頃成片的金錢松群落,形成時(shí)間為70~100 a,并且,該群落中的金錢松為人們對森林進(jìn)行大面積采伐后由金錢松殘存植株繁衍而來的后代。目前,該群落中的金錢松不但面臨著剛竹(Phyllostachysspp.)及其他伴生樹種的競爭威脅,而且受到嚴(yán)重的人為干擾(如種茶、放牧和砍伐等)。
鑒于此,作者采用群落生態(tài)學(xué)研究方法,在浙江安吉金錢松分布的典型地段設(shè)置10個(gè)樣地,對金錢松群落的物種組成、種子植物區(qū)系特征和垂直結(jié)構(gòu),以及喬木層和灌木層主要種類的重要值等數(shù)量特征進(jìn)行了分析;基于歐氏距離,采用非加權(quán)組平均法(UPGMA)對各樣地的金錢松群落進(jìn)行聚類分析,并對各樣地的金錢松群落進(jìn)行非度量多維尺度分析(NMDS),以期探討干擾生境下金錢松群落的結(jié)構(gòu)特征和演替趨勢,明確金錢松種群發(fā)展的限制因子,為制定浙江安吉地區(qū)金錢松種群的保護(hù)策略提供參考依據(jù)。
研究地位于浙江省安吉縣山川鄉(xiāng)九畝村附近,毗鄰天目山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。該區(qū)域具有中亞熱帶向北亞熱帶過渡的氣候特征,并受海洋暖濕氣流和季風(fēng)的影響,四季分明,冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑;年平均氣溫8.8 ℃~14.8 ℃,最冷月平均氣溫2.6 ℃~3.4 ℃,最熱月平均氣溫19.9 ℃~28.1 ℃;年降水量1 390~1 870 mm,年太陽輻射總量4 460~3 270 MJ·m-2,無霜期在200 d以上。土壤類型以紅壤、黃壤和黃棕土為主。隨著海拔和地形變化,該區(qū)域擁有復(fù)雜多樣的小氣候和小生境,為各類生物的生存和繁衍提供了豐富的場所,使該區(qū)域成為華東地區(qū)中國特有植物分布中心之一。
在金錢松分布的典型地段設(shè)置10個(gè)面積20 m×20 m的樣地,各樣地的基本情況見表1。將每個(gè)樣地分成4個(gè)面積10 m×10 m的樣方,對每個(gè)樣方內(nèi)的喬木進(jìn)行每木檢測,詳細(xì)記錄喬木的種類、胸徑、冠幅和生長狀況等信息;在每個(gè)樣方的四角及中心各設(shè)置1個(gè)面積5 m×5 m的灌木樣方和面積1 m×1 m的草本樣方,詳細(xì)記錄灌木樣方內(nèi)灌木的種類、蓋度、基徑和株數(shù)等信息,并記錄草本樣方內(nèi)草本的種類、蓋度和高度等信息。同時(shí),對每個(gè)樣地的人為干擾情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。
表1浙江安吉金錢松群落樣地的基本情況
Table1BasicstatusofplotsofPseudolarixamabilis(J.Nelson)Rehd.communityinAnjiCountyofZhejiangProvince
樣地編號(hào)No.ofplot緯度Latitude經(jīng)度Longitude海拔/mElevation坡度/(°)Slope坡向Aspect坡位Slopeposition人為干擾強(qiáng)度Humandisturbancedegree1N30°25'17″E119°38'03″84135東南向Southeast中上部Mid-upper中Moderate2N30°25'08″E119°38'17″85830東南向Southeast中上部Mid-upper弱Weak3N30°25'09″E119°38'09″81125東南向Southeast中上部Mid-upper強(qiáng)Strong4N30°25'06″E119°38'10″78815東北向Northeast中上部Mid-upper中Moderate5N30°25'01″E119°38'10″79015東南向Southeast中上部Mid-upper強(qiáng)Strong6N30°25'01″E119°38'09″78820東南向Southeast中上部Mid-upper強(qiáng)Strong7N30°25'00″E119°38'07″80320東南向Southeast中上部Mid-upper中Moderate8N30°24'54″E119°38'13″76714東北向Northeast中上部Mid-upper弱Weak9N30°24'51″E119°38'15″76130東北向Northeast中部Middle中Moderate10N30°24'49″E119°38'16″77017東北向Northeast中部Middle強(qiáng)Strong
對每個(gè)樣地內(nèi)出現(xiàn)的裸子植物和被子植物分別按照鄭萬鈞系統(tǒng)和哈欽松系統(tǒng)進(jìn)行歸類,將現(xiàn)場不能確定種名的植物樣株帶回實(shí)驗(yàn)室,查閱《浙江植物志》明確其種名。根據(jù)喬木層和灌木層各植物種類的株數(shù),以植物的多度累計(jì)百分比為縱坐標(biāo)、種數(shù)為橫坐標(biāo)繪制種-多度分布曲線[8]。按照Raunkiaer頻度定律[9-11]對各樣地內(nèi)木本植物的頻度進(jìn)行分級(jí),其中,A級(jí)頻度為1%~20%,B級(jí)頻度為21%~40%,C級(jí)頻度為41%~60%,D級(jí)頻度為61%~80%,E級(jí)頻度為81%~100%。
根據(jù)吳征鎰[12]的方法對群落內(nèi)種子植物屬的分布區(qū)類型進(jìn)行劃分,計(jì)算各分布區(qū)類型的比例[13],并計(jì)算溫帶成分與熱帶成分的比值(T/R),據(jù)此分析該群落植物區(qū)系的過渡性(T/R值大于1,表示以溫帶成分為主;T/R值小于1,表示以熱帶成分為主)[14]。根據(jù)各種類在群落中的高度及其生物學(xué)特性,對群落的垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,其中,喬木層和灌木層的層高分界線為3 m[15]。根據(jù)公式“重要值=(相對多度+相對頻度+相對優(yōu)勢度)/3”[16]計(jì)算喬木層和灌木層各種類的重要值,其中,喬木層和灌木層各種類的優(yōu)勢度分別以胸徑和基徑為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。
使用PAST 3.15軟件,以10個(gè)樣地喬木層和灌木層種類的重要值為變量組成10×54的原始數(shù)據(jù)矩陣,基于歐氏距離、采用非加權(quán)組平均法(UPGMA)對各樣地進(jìn)行聚類分析,并結(jié)合每個(gè)樣地的實(shí)際情況對金錢松群落進(jìn)行非度量多維尺度分析(NMDS)[17],最后,參考王伯蓀[18]的方法對不同類型金錢松群落進(jìn)行命名。
2.1.1科、屬、種組成分析調(diào)查結(jié)果顯示:浙江安吉金錢松群落共有種子植物43科65屬84種。其中,裸子植物有2科4屬4種,包括松科(Pinaceae)的金錢松和馬尾松(PinusmassonianaLamb.)以及杉科(Taxodiaceae)的杉木〔Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.〕和柳杉(CryptomeriafortuneiHooibr. ex Otto et Dietr.);被子植物有41科61屬80種,其中,薔薇科(Rosaceae)和禾本科(Poaceae)種類較多(分別有6和11種),山莓(RubuscorchorifoliusLinn. f.)、蓬蘽(R.hirsutusThunb.)、野薔薇(RosamultifloraThunb.)和早熟禾(PoaannuaLinn.)較為常見。
群落內(nèi)僅含1屬1種的科較多,共有24科,分別占該群落植物總科數(shù)、總屬數(shù)和總種數(shù)的55.8%、36.9%和28.6%;其中,世界廣布型科菊科(Asteraceae)和莎草科(Cyperaceae)分別只有三脈紫菀(AsterageratoidesTurcz.)和薹草(Carexsp.)各1種,亞熱帶優(yōu)勢科殼斗科(Fagaceae)只有麻櫟(QuercusacutissimaCarr.)1種。群落內(nèi)含2種的科有13科,包括21屬26種,屬種比例接近1∶1;并且,松科和杉科植物較為常見,其余科植物多隨機(jī)出現(xiàn)在1~3個(gè)樣地內(nèi)。群落內(nèi)含3~5種的科僅有4科,包含10屬16種,分別占該群落植物總科數(shù)、總屬數(shù)和總種數(shù)的9.3%、15.4%和19.0%;其中,山橿(LinderareflexaHemsl.)、山胡椒〔L.glauca(Sieb. et Zucc.) Blume〕和莢蒾(ViburnumdilatatumThunb.)的株數(shù)和出現(xiàn)頻率均較大。另外,樣地內(nèi)還有少量的蕨類植物,如金毛狗蕨〔Cibotiumbarometz(Linn.) J. Sm.〕和闊鱗鱗毛蕨〔Dryopterischampionii(Benth.) C. Chr. ex Ching〕等。
2.1.2種-多度累計(jì)分布特征從浙江安吉金錢松群落喬木層的種-多度分布曲線(圖1-A)來看,該群落喬木層植物共有17種708株,植物的多度累計(jì)分布符合對數(shù)函數(shù)曲線y=20.507lnx+49.970 (R2=0.816);其中,株數(shù)排名前5位的種類依次為水竹(PhyllostachysheterocladaOliv.)、金錢松、毛竹〔P.edulis(Carr.) J. Houz.〕、早園竹(P.propinquaMcClure)和杉木,分別有228、192、163、50和20株,各占喬木層植物總株數(shù)的32.2%、27.1%、23.0%、7.1%和2.8%,共占喬木層植物總株數(shù)的92.2%。
●: 觀測值Observation value; : 擬合曲線 Fitted curve.圖1 浙江安吉金錢松群落喬木層(A)和灌木層(B)的種-多度分布曲線Fig. 1 Species-abundance distribution curve in arbor (A) and shrub (B) layers of Pseudolarix amabilis (J. Nelson) Rehd. community in Anji County of Zhejiang Province
從浙江安吉金錢松群落灌木層的種-多度分布曲線(圖1-B)來看,該群落灌木層植物共有42種2 620株,植物的多度累計(jì)分布符合對數(shù)函數(shù)曲線y=21.985lnx+26.505(R2=0.911);其中,占灌木層植物總株數(shù)10%以上的種類有山橿、水竹和茶〔Camelliasinensis(Linn.) O. Ktze.〕,分別有410、362和346株,各占灌木層植物總株數(shù)的15.6%、13.8%和13.2%;占灌木層植物總株數(shù)5%~10%的種類有山胡椒、山莓、蓬蘽和油茶(CamelliaoleiferaAbel),分別有259、245、152和133株,各占灌木層植物總株數(shù)的9.9%、9.4%、5.8%和5.1%。整體來看,占灌木層植物總株數(shù)5%以上的種類共有7種1 907株,共占灌木層植物總株數(shù)的72.8%。此外,占灌木層植物總株數(shù)1%~5%的種類有9種585株,共占灌木層植物總株數(shù)的22.3%;占灌木層植物總株數(shù)1%以下的種類有26種128株,共占灌木層植物總株數(shù)的4.9%。另外,喬木層和灌木層中剛竹屬(PhyllostachysSieb. et Zucc.)種類的株數(shù)均較多,在群落中占有一定的優(yōu)勢。
2.1.3頻度分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:浙江安吉金錢松群落中木本植物頻度級(jí)為A、B、C、D和E級(jí)的種數(shù)分別占群落中木本植物總種數(shù)的58.0%、18.0%、14.0%、8.0%和2.0%,各頻度級(jí)種數(shù)的比例從大到小依次為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)、E級(jí),說明群落中低頻度級(jí)種類的比例大于高頻度級(jí)種類。該群落中,頻度級(jí)為E級(jí)的木本植物只有金錢松1種,為優(yōu)勢種;頻度級(jí)為D級(jí)的木本植物有水竹、野薔薇、山胡椒和山莓,均為灌木層的主要種類。
浙江安吉金錢松群落種子植物屬的區(qū)系組成分析結(jié)果(表2)表明:該群落種子植物屬的分布區(qū)類型共有12個(gè)。其中,世界分布型屬包括早熟禾屬(PoaLinn.)和薹草屬(CarexLinn.)等9屬;具有熱帶性質(zhì)的屬有14屬,占該群落植物總屬數(shù)(世界分布型屬除外,下同)的25.0%;具有溫帶性質(zhì)的屬有40屬,占該群落植物總屬數(shù)的71.4%;中國特有分布型屬有2屬,即杉木屬(CunninghamiaR. Br.)和金錢松屬(PseudolarixGord.),占該群落植物總屬數(shù)的比例較低,僅3.6%。在熱帶成分中,熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布型屬和熱帶亞洲(印度-馬來西亞)分布型屬占該群落植物總屬數(shù)的比例最高,均為7.1%,包括柃木屬(EuryaThunb.)、安息香屬(StyraxLinn.)和山茶屬(CamelliaLinn.)等。在溫帶成分中,北溫帶分布型屬占該群落植物總屬數(shù)的比例最高,為37.5%,包括槭屬(AcerLinn.)、松屬(PinusLinn.)、薔薇屬(RosaLinn.)和胡頹子屬(ElaeagnusLinn.)等;東亞和北美洲間斷分布型屬和東亞分布型屬占該群落植物總屬數(shù)的比例較高,均為10.7%,包括木蘭屬(MagnoliaLinn.)、紫藤屬(WisteriaNutt.)、山胡椒屬(LinderaThunb.)、剛竹屬、小米空木屬(StephanandraSieb. et Zucc.)和柳杉屬(CryptomeriaD. Don)等。上述結(jié)果說明浙江安吉金錢松群落植物區(qū)系具有一定的特殊性和古老性。
表2浙江安吉金錢松群落種子植物屬的分布區(qū)類型分析
Table2AnalysisongenusdistributiontypeofspermatophytesinPseudolarixamabilis(J.Nelson)Rehd.communityinAnjiCountyofZhejiangProvince
分布區(qū)類型Distributiontype屬 Genus數(shù)量Number比例/%1)Percentage1)世界分布Cosmopolitan9—泛熱帶分布Pantropic35.4熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布Trop.Asia&Trop.Amer.disjuncted47.1舊世界熱帶分布OldWorldTrop.35.4熱帶亞洲(印度-馬來西亞)分布Trop.Asia(Indo-Malesia)47.1北溫帶分布N.Temp.2137.5東亞和北美洲間斷分布E.Asia&N.Amer.disjuncted610.7舊世界溫帶分布OldWorldTemp.47.1溫帶亞洲分布Temp.Asia23.6地中海區(qū)、西亞至中亞分布Mediterranea,W.AsiatoC.Asia11.8東亞分布E.Asia610.7中國特有分布EndemictoChina23.6合計(jì)Total65100.0
1)不包括世界分布型 Excluded Cosmopolitan.
計(jì)算結(jié)果表明:浙江安吉金錢松群落溫帶成分與熱帶成分的比值(T/R)為2.9,說明該群落植物區(qū)系以溫帶成分為主,具有較強(qiáng)的溫帶性質(zhì)。
從垂直結(jié)構(gòu)來看,浙江安吉金錢松群落可分成喬木層、灌木層和草本層3個(gè)層次,并且,喬木層和灌木層均可進(jìn)一步分成3個(gè)亞層。
喬木層第1亞層高度在30.0(含30.0) m以上,最高達(dá)40.0 m,共有41株植株,其中87.8%的植株為金錢松,零星分布有麻櫟和檫木〔Sassafrastzumu(Hemsl.) Hemsl.〕。第2亞層高度為15.0(含15.0)~30.0 m,共有101株植株,仍以金錢松為主,占該亞層植物總株數(shù)的83.2%;麻櫟和檫木亦有一定數(shù)量,并出現(xiàn)杉木和柳杉。第3亞層高度為3.0(含3.0)~15.0 m,共有566株植株,其中水竹株數(shù)最多(228株),占該亞層植物總株數(shù)的40.3%;毛竹株數(shù)也較多(163株),占該亞層植物總株數(shù)的28.8%;金錢松有74株,占該亞層植物總株數(shù)的13.1%;此外,還零星分布有茶莢蒾(ViburnumsetigerumHance)、野桐(Mallotusjaponicusvar.floccosusS. M. Hwang)和油茶等小喬木種類。
灌木層第1亞層高度為2.0(含2.0)~3.0 m,主要種類有山胡椒、杉木和水竹,并伴有少量的鵝耳櫪(CarpinusturczaninowiiHance)、茶條槭(AcerginnalaMaxim.)和青榨槭(A.davidiiFranch.)等種類。第2亞層高度為1.0(含1.0)~2.0 m,主要種類除上述植物外,還有茶、油茶、小米空木〔Stephanandraincisa(Thunb.) Zabel〕、山橿和山莓等種類,并伴有少量的華蔓茶藨子(Ribesfasciculatumvar.chinenseMaxim.)、衛(wèi)矛〔Euonymusalatus(Thunb.) Sieb.〕和白檀〔Symplocospaniculata(Thunb.) Miq.〕等種類。第3亞層高度低于1.0 m,薔薇科植物較多,如野薔薇、高粱泡(RubuslambertianusSer.)、寒莓(R.buergeriMiq.)、蓬蘽和太平莓(R.pacificusHance)等種類,并伴有少量的細(xì)齒葉柃(EuryanitidaKorth.)和胡頹子(ElaeagnuspungensThunb.)等種類。值得注意的是,該群落的灌木層中僅有1株金錢松幼苗,說明金錢松在該群落下層更新困難。
草本層植物高度多在0.5(含0.5) m以下,偶有虎杖(ReynoutriajaponicaHoutt.)植株達(dá)到1.0 m,常見植物種類有三脈紫菀、刻葉紫堇〔Corydalisincisa(Thunb.) Pers.〕、金爪兒(LysimachiagrammicaHance)、薹草、早熟禾、早開堇菜(ViolaprionanthaBunge)和蛇莓〔Duchesneaindica(Andr.) Focke〕等。
該群落的層間植物較少,僅零星分布有紫藤〔Wisteriasinensis(Sims) Sweet〕、清風(fēng)藤(SabiajaponicaMaxim.)、忍冬(LonicerajaponicaThunb.)、鷹爪楓(HolboelliacoriaceaDiels)和常春藤〔Hederanepalensisvar.sinensis(Tobl.) Rehd.〕等種類。
浙江安吉金錢松群落喬木層和灌木層主要種類(重要值在1%以上)的相對多度、相對頻度、相對優(yōu)勢度和重要值見表3。由表3可見:喬木層中11種植物的重要值在1%以上,其中,金錢松的重要值最高(38.76%),其相對優(yōu)勢度(66.93%)遠(yuǎn)高于其他種類,其相對多度(27.13%)也較高,排名第2位;水竹和毛竹的重要值較高,分別為18.14%和12.86%,且其相對多度也較高,分別為32.39%和23.15%;杉木和檫木的重要值也較高,分別為8.09%和6.05%,且其相對頻度也較高,分別為15.56%和11.11%;早園竹的重要值(3.13%)較低,其余植物的重要值均在3%以下。
表3浙江安吉金錢松群落喬木層和灌木層中主要種類(重要值在1%以上)的相對多度、相對頻度、相對優(yōu)勢度和重要值
Table3Relativeabundance,relativefrequency,relativedominance,andimportantvalueofmainspecies(importantvalueabove1%)inarborandshrublayersofPseudolarixamabilis(J.Nelson)Rehd.communityinAnjiCountyofZhejiangProvince
種類Species相對多度/%Relativeabundance相對頻度/%Relativefrequency相對優(yōu)勢度/%Relativedominance重要值/%Importantvalue喬木層Arborlayer 金錢松Pseudolarixamabilis27.1322.2266.9338.76 水竹Phyllostachysheteroclada32.3915.566.4818.14 毛竹Phyllostachysedulis23.154.4410.9912.86 杉木Cunninghamialanceolata2.8415.565.878.09 檫木Sassafrastzumu1.8511.115.196.05 早園竹Phyllostachyspropinqua7.102.220.073.13 厚樸Magnoliaofficinalis0.714.441.082.08 橉木Padusbuergeriana0.434.440.271.71 麻櫟Quercusacutissima0.712.222.051.66 茶莢蒾Viburnumsetigerum1.852.220.171.41 油茶Camelliaoleifera0.712.220.071.00灌木層Shrublayer 山橿Linderareflexa11.619.1813.5211.44 水竹Phyllostachysheteroclada11.466.7616.0311.42 茶Camelliasinensis11.329.6611.4810.82 山胡椒Linderaglauca9.847.7312.9510.17 山莓Rubuscorchorifolius10.503.867.087.15 油茶Camelliaoleifera4.966.286.315.85 杉木Cunninghamialanceolata3.253.866.454.52 蓬蘽Rubushirsutus6.073.383.084.18 莢蒾Viburnumdilatatum3.626.761.934.10 野薔薇Rosamultiflora2.595.802.273.55 華空木Stephanandrachinensis4.222.902.363.16 寒莓Rubusbuergeri5.331.451.792.85 野桐Mallotusjaponicusvar.floccosus1.703.382.642.58 高粱泡Rubuslambertianus2.442.421.812.22 金銀木Loniceramaackii1.262.420.791.49 白檀Symplocospaniculata1.261.451.571.43 太平莓Rubuspacificus2.371.450.401.41 豺皮樟Litsearotundifoliavar.oblongifolia0.442.420.681.18
灌木層中18種植物的重要值在1%以上,其中,山橿、水竹、茶和山胡椒的重要值較高,分別為11.44%、11.42%、10.82%和10.17%,山莓、油茶、杉木、蓬蘽、莢蒾、野薔薇和華空木(StephanandrachinensisHance)的重要值分別為7.15%、5.85%、4.52%、4.18%、4.10%、3.55%和3.16%,這11種植物構(gòu)成了該群落灌木層植物的主體。
基于歐氏距離、采用非加權(quán)組平均法(UPGMA)對浙江安吉10個(gè)樣地的金錢松群落進(jìn)行聚類分析,結(jié)果見圖2;并對各樣地金錢松群落進(jìn)行非度量多維尺度分析(NMDS),結(jié)果見圖3。結(jié)果表明:在歐氏距離58.65處,供試10個(gè)樣地的金錢松群落被分成3個(gè)類群,其中,類群Ⅰ包括樣地1、3、4、5、6和8,類群Ⅱ包括樣地2、7和9,類群Ⅲ僅有樣地10。
在類群Ⅰ各樣地群落的喬木層中,金錢松有較大優(yōu)勢,其在各樣地群落中的重要值總體在50%以上,并且,喬木層中的檫木和毛竹也占有一定比例,而灌木層中山橿、山胡椒和水竹等種類的優(yōu)勢較為明顯,故該類型群落可命名為金錢松+檫木+毛竹-山橿+山胡椒+水竹-三脈紫菀群叢(Assoc.Pseudolarixamabilis+Sassafrastzumu+Phyllostachysedulis-Linderareflexa+Linderaglauca+Phyllostachysheteroclada-Asterageratoides)。雖然該類型群落林下植物的組成變化較大,樣地排序較為分散,但結(jié)合實(shí)際情況和上述聚類結(jié)果,仍認(rèn)為可將這些樣地群落劃分為同一類型。
在類群Ⅱ各樣地群落的喬木層中,金錢松也有較大優(yōu)勢,其中,樣地2群落的喬木層僅金錢松1種,而樣地7和9群落的喬木層中金錢松的重要值也較高(分別為82.92%和75.56%),而在這3個(gè)樣地群落的灌木層中水竹均有較大優(yōu)勢,故該類型群落可命名為金錢松-水竹-早熟禾群叢(Assoc.Pseudolarixamabilis-Phyllostachysheteroclada-Poaannua)。
1-10: 樣地編號(hào) No. of plot.圖2 基于歐氏距離的浙江安吉10個(gè)樣地金錢松群落的UPGMA聚類分析Fig. 2 UPGMA cluster analysis on Pseudolarix amabilis (J. Nelson) Rehd. community of ten plots in Anji County of Zhejiang Province based on Euclidean distance
1-10: 樣地編號(hào) No. of plot.圖3 浙江安吉10個(gè)樣地金錢松群落的非度量多維尺度分析(NMDS)Fig. 3 Non-metric multi-dimensional scaling analysis (NMDS) on Pseudolarix amabilis (J. Nelson) Rehd. community of ten plots in Anji County of Zhejiang Province
聚類分析結(jié)果表明樣地10群落與其余9個(gè)樣地群落的歐氏距離較遠(yuǎn),NMDS分析結(jié)果也顯示該樣地群落為獨(dú)立類群。該樣地群落喬木層有金錢松和毛竹2種,且林下無灌木,并且,毛竹(81.33%)的重要值遠(yuǎn)大于金錢松(18.67%),故該類型群落可命名為毛竹+金錢松-蛇莓群叢(Assoc.Phyllostachysedulis+Pseudolarixamabilis-Duchesneaindica)。
調(diào)查結(jié)果顯示:浙江省安吉縣的金錢松分布在海拔550~1 000 m區(qū)域,而毗鄰的天目山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的金錢松最高可分布在海拔1 500 m左右[19]。金錢松為喜光、喜溫涼和濕潤的樹種,但不耐高溫,因此,供試金錢松群落多數(shù)分散在東南坡。金錢松在生長前期具有一定的耐陰特性,但在生長后期需光性增強(qiáng)[20],因此,在灌叢郁閉度高的林下很難發(fā)現(xiàn)其幼樹和幼苗。金錢松種子具翅,可依靠風(fēng)進(jìn)行傳播,在調(diào)查群落周邊的田地里發(fā)現(xiàn)很多已經(jīng)萌發(fā)的金錢松種子,但并未發(fā)現(xiàn)其幼樹和幼苗;并且,這些已萌發(fā)種子的胚根出現(xiàn)腐爛情況,這可能是由于受陽光直射后胚根細(xì)胞脫水所致。金錢松為菌根性樹種,在自然條件下缺少外生菌根菌,可導(dǎo)致其植株生長不良,甚至不生長[21]。金錢松特殊的生物學(xué)特性在一定程度上制約了其在浙江安吉金錢松群落中的發(fā)展。
Raunkiaer頻度定律認(rèn)為B、C和D頻度級(jí)種數(shù)的比例逐漸增高,說明群落中種的分布不均勻,暗示群落中的優(yōu)勢種存在被演替的可能性[22]。本研究結(jié)果顯示:金錢松在群落中的優(yōu)勢地位可能被其他植物取代。從群落物種組成來看,對金錢松影響最大的是竹類植物,尤其是毛竹和水竹,已經(jīng)與金錢松形成明顯的競爭格局;在部分樣地,金錢松甚至被竹類植物包圍。有研究表明:毛竹入侵不同森林類型后,致使森林群落的植物多樣性發(fā)生質(zhì)的變化,群落組成和結(jié)構(gòu)簡化,物種多樣性下降[23-24]。在竹類植物侵?jǐn)_下,群落中植物種群的分布格局也會(huì)發(fā)生變化,從而影響植物的生長[25]。調(diào)查發(fā)現(xiàn),樣地內(nèi)(尤其是與竹類植物共生的群落中)出現(xiàn)一定數(shù)量的金錢松枯立木,這可能是因?yàn)橹耦愔参锏臒o性繁殖方式對有限的資源具有較強(qiáng)的競爭力優(yōu)勢[26]。結(jié)合種-多度累計(jì)分布特征,預(yù)測剛竹屬植物對該群落發(fā)展影響較大,因此,如何控制竹類植物生長是制定金錢松保護(hù)策略時(shí)應(yīng)關(guān)注的問題之一。
在供試樣地內(nèi),對金錢松影響較大的環(huán)境因子包括自然條件、農(nóng)業(yè)種植、森林采伐和放牧。自然條件下,成年金錢松的株高在20 m以上,最高達(dá)40 m,形成木秀于林或木秀于竹海的景象;因此,在大風(fēng)和暴雪等極端氣象條件下,很多金錢松出現(xiàn)斷頂現(xiàn)象。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),樣地內(nèi)約有10%的金錢松斷頂。本研究中,部分金錢松群落由廢棄茶園形成,群落中存有較多茶樹,在茶葉行情好的年份,時(shí)常有村民上山采茶,林下植被被嚴(yán)重踩踏;部分村民在金錢松群落周邊開荒種茶,為了讓茶樹獲得更多光照,人們對遮擋茶園的金錢松進(jìn)行長期環(huán)剝,導(dǎo)致金錢松死亡;零星的森林采伐及盜伐情況亦時(shí)有發(fā)生。雖然沒有直接證據(jù)證明該區(qū)域的放牧(山羊)活動(dòng)對金錢松幼樹和幼苗的更新造成影響,但有研究表明山羊喜食馬桑(CoriarianepalensisWall.)和杉木[27],因此,金錢松的幼樹和幼苗有被動(dòng)物啃食的可能。
調(diào)查發(fā)現(xiàn),浙江安吉金錢松群落內(nèi)存在一定數(shù)量的國家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物——厚樸(MagnoliaofficinalisRehd. et Wils.),建議在該區(qū)域內(nèi)建立相應(yīng)的保護(hù)區(qū)或保護(hù)點(diǎn),為厚樸創(chuàng)造良好的生存環(huán)境。對瀕危植物進(jìn)行保護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,既要考慮保護(hù)對象的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性,也要充分考慮保護(hù)工作開展的可行性。就該金錢松群落而言,周邊村民的采茶、放牧、種植毛竹和砍伐薪柴等活動(dòng)均會(huì)對珍稀瀕危植物生長造成影響,因此,在加強(qiáng)珍稀瀕危物種保護(hù)宣傳工作的同時(shí),應(yīng)建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,讓村民自愿退出對山地資源的競爭。
調(diào)查結(jié)果顯示:浙江安吉金錢松群落內(nèi)共有種子植物43科65屬84種,物種組成分散,優(yōu)勢科屬不明顯,且寡屬種比例較高;該群落以中亞熱帶至北亞熱帶常見種為主,呈現(xiàn)一定的過渡性特征。喬木層中水竹、金錢松和毛竹的株數(shù)較多,為優(yōu)勢種,而灌木層種類的分布則相對分散。該金錢松群落植物區(qū)系具有較強(qiáng)的溫帶性質(zhì),溫帶成分與熱帶成分的比值(T/R)為2.9。該群落垂直結(jié)構(gòu)簡單、清晰,其中,喬木層第1和第2亞層的金錢松株數(shù)均最多,喬木層第3亞層的水竹株數(shù)最多,毛竹和金錢松株數(shù)也較多;灌木層以山胡椒、杉木和水竹為主,僅有1株金錢松幼苗;草本層以一年生草本植物種類為主;層間植物種類較少,且出現(xiàn)頻率較低。金錢松在喬木層占有絕對優(yōu)勢,其次為毛竹和水竹;灌木層中山橿、水竹、茶和山胡椒的優(yōu)勢較為明顯,但整體而言,灌木層種類的重要值分布較分散。UPGMA聚類分析和非度量多維尺度分析(NMDS)結(jié)果表明:供試10個(gè)樣地的金錢松群落被分成3個(gè)類群,分別命名為金錢松+檫木+毛竹-山橿+山胡椒+水竹-三脈紫菀群叢、金錢松-水竹-早熟禾群叢和毛竹+金錢松-蛇莓群叢。
綜上所述,金錢松在浙江安吉金錢松群落中的優(yōu)勢地位最明顯,但其更新存在一定困難,并且,其在群落中的優(yōu)勢地位可能被竹類植物取代,因此,應(yīng)從生物學(xué)特性、群落種間競爭及環(huán)境因子(尤其是人為干擾)等方面考慮制定金錢松的保護(hù)措施。
致謝: 浙江省安吉縣遞鋪鎮(zhèn)森林派出所胡一波副所長為野外調(diào)查提供了幫助,南京森林警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院2014級(jí)本科生李勇和覃世倫參加了野外調(diào)查及數(shù)據(jù)整理,在此一并表示感謝!
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