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        漳河源自然保護區(qū)鐵堅油杉種群分布格局研究

        2018-03-07 01:54:44何勁飛胡大敏劉興虎冷艷芝汪洋
        綠色科技 2018年13期

        何勁飛 胡大敏 劉興虎 冷艷芝 汪洋

        摘要:為保護和恢復漳河源自然保護區(qū)鐵堅油杉天然種群,采用相鄰格子樣方調查方法,運用擴散系數(C)、負二項參數,Cassie指標,Lloyd平均擁擠度,聚塊性指數,David&Moore的叢生指標。Morisita擴散型指數對個鐵堅油杉種群的分布格局進行了研究。結果表明:在16m2,25m2和50m2面積上,Sl樣地呈均勻分布,S2和S3樣地呈Poisson分布;3個樣地種群聚集強度隨取樣面積增大而上升。Sl的分布格局可能與人為環(huán)境干擾有關;4 m×4m尺度上Poisson分布最為明顯。種群的保護與恢復,應注重聚集強度最大的取樣尺度。

        關鍵詞:漳河源自然保護區(qū);鐵堅油杉;分布格局;取樣尺度

        中圖分類號:Q948.1

        文獻標識碼:A

        文章編號:1674-9944(2018)07-0013-03

        1 引言

        空間分布格局是種群自身的生物學特性與外界因素綜合作用的產物。研究優(yōu)勢種群的分布格局及動態(tài)規(guī)律,對闡明群落穩(wěn)定和恢復機理有重要意義,也可為生態(tài)系統(tǒng)合理經營利用提供科學依據[1]。

        鐵堅油杉( Keteleeria davidiana),是松科油杉屬常綠喬木,為我國特有樹種??筛哌_50 m,胸徑達2.5m[2];常散生于海拔600~1500 m地帶。宜生于砂巖、頁巖或石灰?guī)r山地,生長頗速,在其分布區(qū)內可選作造林樹種[2]。鐵堅油杉與馬尾松有十分相似的習性和生命力,對環(huán)境條件要求不苛,適應性強,容易繁殖更新,生長速度中等,壽命長[3]。鐵堅油杉還可改良土壤的根菌,可改良土壤,為重要先鋒造林樹種[4]。然而,鐵堅油杉的保護尚未得到足夠重視。

        本研究旨在研究漳河源鐵堅油杉種群的空間分布結構,以及典型分布格局的取樣尺度,探究種群空間分布聚集強度與取樣尺度的空間變異情況,為該區(qū)域鐵堅油杉種群的恢復和多樣性保護提供理論依據。

        2 研究地概況

        漳河源自然保護區(qū)位于湖北省中北部南漳縣境內,地處荊山山脈東麓,是由中山地形向低山、丘陵地形過渡的地帶,海拔在485~1236 m之間。屬中亞熱帶向北亞熱帶的過渡區(qū)域的森林生態(tài)系統(tǒng)。氣候濕潤溫和,雨熱同期;四季分明;日照充足,雨量充沛。年平均氣溫13.6℃,≥10℃的年積溫為4272.4℃。年平均降水量為1012.8 mm。相對濕度年平均為87%,日照時數年平均為1650 h,無霜期年平均200 d左右。

        鐵堅油杉群落位于保護區(qū)內的板橋鎮(zhèn)馮家灣村。地理坐標為111°34'E,31°33'N,海拔在485~1236 m之間。群落內主要砂頁巖,土壤為山地黃棕壤,中薄土層類型,礫石較多。群落位于北東偏32°的山坡,中上坡位,坡度32°~40°。

        該群落植被是以鐵堅油杉為優(yōu)勢種的天然次生林,郁閉度為0.7。群落喬灌草主要組成:鐵堅油杉十麻櫟( Quercus acutissima)+華千金榆(Carpinus cordata)+化香( Platycarya strobilacea)等;煙管莢蒾(Viburnumutile)+南五味子(Kadsura longipedunculata)等;云霧薹草( Carex nubigena)+淫羊藿(Epimedium brevicornum)+黑足鱗毛蕨( Dryopteris fuscipes)等。

        3 研究方法

        3.1 樣地選擇與設置

        采用相鄰格子法,沒立3個連續(xù)400 m2 (20 m×20m)的標準樣地,S1,S2和S3,樣地排列為L型,總面積1200 m2。在每塊標準樣地內相應設立4個10 m×10m喬木樣方,共12個。以每個樣方一邊為X軸,其垂直邊為Y軸,建立直角坐標,記錄每株鐵堅油杉坐標值,以便定位。并在每個喬木樣方內設置1個5m×5m的灌木樣方和1個1 m×Im的草本樣方。對胸徑≤2.5 cm的植株,測定地徑、高度;對大于胸徑≥2.5cm的活立木,記錄胸徑、冠幅、枝下高等指標。同時記錄海拔高度、坡度和坡位等生境指標。樣地調查基本情況見表1。

        3.2 種群空間分布格局分析

        為準確研究鐵堅油杉種群分布格局,依據每個樣方坐標值定位,劃定不同取樣大小研究分布格局。取樣分別為:4 m×4m,5m×5m,5m×10 m。為避免片面性和更具有代表性,采用多個分布格局數學模型進行測度。即擴散系數(C)的t檢驗、負二項參數(K),Cassie指標(Ca),Lloyd平均擁擠度(m*),聚塊性指數PAI(m*/m),David&Moore的叢生指標(I),Morisita擴散型指數(Iδ)的F檢驗.進行分布格局與聚集強度的判定[5,6]。

        各指數計算公式如下:

        4 結果與分析

        4.1 種群分布格局及強度

        鐵堅油杉天然種群各項分布格局指標見表2。

        由表2可知.在4m×4 m,5 m×5m,5 m×10 m取樣尺度上,S1空間分布格局的擴散系數(方差/均值比率法)測定結果均小于1,種群偏離隨機分布.符合均勻分布,且取樣尺度加大,指數趨近0,分布越均勻;3個取樣尺度上,負二項參數(K)均小于8且小于0,表明聚集度加大;Cassie指標(Ca)均小于0,平均擁擠度(m*)大于1,聚塊性指數(m*/m)均小于1,叢生指數均小于0,Morisita擴散型指數(Iδ)均小于1,經F檢驗表明,在3種取樣尺度上,鐵堅油杉種群均符合均勻分布類型。鐵堅油杉種群隨著取樣尺度加大,平均擁擠度(m*)在大尺度上明顯增大。

        S2和S3在不同取樣尺度下擴散系數均大于1,且t檢驗表明:2個標準樣地種群分布格局為Poisson分布。負二項參數(K)均大于8,取樣尺度越小,聚集度越小;隨取樣尺度加大,聚集度加大;2個樣地鐵堅油杉的Cassie指標(Ca)均小于0,且可以近似等于0,平均擁擠度(m*)小于1,聚塊性指數(m*/m)均大于1,叢生指數均大于0,Morisita擴散型指數(Iδ)約等于l,經過F檢驗,表明在以上3種取樣尺度上,鐵堅油杉種群均符合Poisson分布。鐵堅油杉種群隨著取樣尺度加大,平均擁擠度(m*)在大尺度上也明顯增大。

        4.2 分布格局的取樣尺度

        種群分布格局研究與樣地取樣尺度關系密切,多尺度取樣能有利于揭示分布格局的真實性,同時揭示不同尺度下格局變化規(guī)律。不同取樣尺度的分析結果表明,S2和S3鐵堅油杉種群以Poisson分布為主,S1呈均勻分布.這可能與較為強烈外界干擾有關。由于S1樣地有2個垂直邊緣完全以山間小路為分割線.靠近小路邊緣幼齡苗明顯較少,可能會影響S1分布格局由Poisson分布轉化為均勻分布。S2和S3人為干擾較小,其分布特征表明,Poisson分布是鐵堅油杉在不同樣地尺度上的基本分布。在取樣為4m×4m時,負二項分布K值顯示存在峰值效應(見表2),其他指數也表現出較強的Poisson特征,說明鐵堅油杉種群在取樣規(guī)模為4m×4m尺度上Poisson分布最為明顯。

        5 結論與討論

        在湖北地區(qū),鐵堅油杉零星分布于鄂西北外,僅在竹山縣大庸鎮(zhèn)、三峽地區(qū)的大老齡林場、當陽陳院鄉(xiāng)、十堰賽武當自然保護區(qū)和漳河源自然保護區(qū)發(fā)現群落分布。竹山縣和神龍架有古樹。漳河源保護區(qū)鐵堅油杉為顯著優(yōu)勢種,主要分布于陰坡或溝谷,呈斑塊分布。調查的樣地內種群密度較大,平均達2540株/hm2,且人為干擾較小的斑塊逐步向小面積純林過渡。在漳河源自然保護區(qū)調查樣地中.占據了喬木層較大的生態(tài)位寬度,但群落均處于路邊,溝谷邊,或崖邊,處于較低齡級的鐵堅油杉的幼樹、幼苗仍較多,可能由于漳河源鐵堅油杉群落環(huán)境,間接影響了鐵堅油杉群落光照條件有關。這與趙麗東在賽武當自然保護區(qū)的研究結果相反,但與其在當陽鐵堅油杉自然保護小區(qū)研究結果相同[7],說明了環(huán)境異質性對種群結構的效應。

        種群的空間分布格局特征是種群對環(huán)境長期適應的結果,因而種群格局通常反映著一定環(huán)境因子對個體行為、生存和生長的影響[8]。漳河源自然保護區(qū)鐵堅油杉種群的空間分布格局以Poisson分布為主,這種分布反映了種群與環(huán)境的相互協(xié)作機制。在人為干擾較強時,種群與環(huán)境的協(xié)作機制做出適應性調整,種群分布表現為均勻分布。

        種群分布格局研究具有較大的尺度依賴性,單位面積或單位體積取樣的格局分析結果,很明顯與取樣單位大小有關,以大小不同的取樣分析同一種群,可以得出很不一樣的結果[9]。多尺度研究對比表明,漳河源鐵堅油杉Poisson分布的典型尺度為4m×4m,但隨取樣尺度加大.聚集強度逐漸增大。在森林撫育的作業(yè)面積應盡量接近聚集性最強的面積尺度,這樣就能夠將有利的自然因素的耦合效應與人為活動效應結合起來,因此,鐵堅油杉種群的的保護與恢復,應與聚集強度最大的尺度相結合,產生更大的有利于種群恢復的生態(tài)效果[10]。

        本研究僅對漳河源鐵堅油杉種群的空間分布格局進行了研究,然而鐵堅油杉種群在不同發(fā)育階段、不同環(huán)境因子作用下,種群空間分布格局是否存在差異,差異的顯著性與及其與環(huán)境因子之間的關系仍需要進一步研究。

        參考文獻:

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