楊奇青,林偉通,黃瀟灑
(1.惠州市國有羅浮山林場,廣東 惠州 516131;2.廣東羅浮山省級自然保護區(qū)管理處,廣東 惠州 516133;3.廣州林芳生態(tài)科技有限公司,廣東 廣州 510520)
植物群落特征能夠反映出被監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成、功能特征,還能夠檢測出對于維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的價值[1-2]。生物量能夠體現(xiàn)出表征植物群落的結(jié)構(gòu)特征,反映其整體的物質(zhì)積累,可用于評價森林的生產(chǎn)力和固碳潛力[3-4]。研究植物群落的生物量、生物多樣性、物種組成特征,探索群落特征與生態(tài)因子的關(guān)系,對森林生態(tài)系統(tǒng)管理具有積極意義,已有研究發(fā)現(xiàn),植物的多樣性和跟進結(jié)構(gòu)對該生態(tài)系統(tǒng)的生物量具有明顯的影響[5]。
廣東羅浮山省級自然保護區(qū)植物種類豐富,大部分地區(qū)植被保持良好。地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林。通過研究羅浮山保護區(qū)內(nèi)5個不同海拔高度的1ha森林固定監(jiān)測樣地的徑級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)構(gòu)成、功能特征、多樣性等群落特征,同時還探究了海拔對群落結(jié)構(gòu)的影響,定期對該區(qū)域森林的群落生產(chǎn)力預(yù)測與高效經(jīng)營提供參考依據(jù)。
研究區(qū)域位于廣東羅浮山省級自然保護區(qū)。區(qū)內(nèi)植被類型和森林群落多樣,植被類型沿海拔分布有較為完整的垂直系列。
2020年8月,在研究區(qū)內(nèi)設(shè)置5個大小均為1ha的正方形樣地。按CTFS樣地建設(shè)規(guī)范,用全站儀將1ha樣地劃分25個20m×20m的樣方,每個樣方細分為16個5m×5m的小樣方。對樣地內(nèi)所有胸徑≥1cm的木本植物(含分枝個體)進行每木檢尺,對胸徑、樹高和冠幅進行測量并記錄,同時記錄植物種種類、數(shù)量、生長情況與分枝情況(見表1)。
表1 樣方基本信息
通過樣地的重要值判斷群落的優(yōu)勢樹種情況。
重要值(IV)=相對密度+相對頻度+相對優(yōu)勢度。采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)和Simpson多樣性指數(shù)(D)分析各樣地的種類多樣性,其具體公式如下:
其中,Pi=ni/N,指的是i物種在樣地物種總數(shù)中所占的比例大小,N代表物種總數(shù),ni表示i的物種數(shù)量。
生物量=[根的生物量(W根)+樹干的生物量(W干)+枝條的生物量(W枝)+葉子的生物量(W葉)]/樣地面積。
個體百分數(shù)=(樣地中各徑級的個體數(shù)量/該樣地的個體總數(shù))×100%。
胸徑劃分為5個徑級,Ⅰ:(1.00cm≤DBH≤10.00cm);Ⅱ:(10.00cm<DBH≤20.00cm);Ⅲ:(20.00cm<DBH≤30.00cm);Ⅳ:(30.00cm<DBH≤40.00cm);V:(40.00cm<DBH)。采用EXCEL 2013軟件對數(shù)據(jù)進行處理和分析。
5個樣地共有木本植物193種,隸屬于60科115屬。在5個樣地中,低海拔樣地的LFS-1物種數(shù)量最少,同一科、屬的數(shù)量也最低。在中等海拔的LFS-2號樣地有多達138種。高海拔LFS-3號樣地的科數(shù)與中海拔相差不大,但屬種數(shù)低于中海拔(見表2)。
表2 不同樣地的科、屬、種的數(shù)量
重要值是表征不同物種在群落中地位的重要指標。LFS-3號樣地有13種喬木層物種重要值大于2,占總物種數(shù)的14.29%。樣地優(yōu)勢種為潤楠、格氏栲和格氏栲。LFS-4地塊有14種喬木層重要值大于2,優(yōu)勢種為鵝掌楸、木荷和刺山柑。LFS-5號樣地有14種喬木層重要值大于2,占總種數(shù)的14.29%。優(yōu)勢種為木荷、貝拉木和羅浮柿。
LFS-2、LFS-3和LFS-5樣地群落喬木層的豐富度和多樣性指數(shù)位列前三;LFS-3、LFS-4均勻度指數(shù)大于1。伴隨海拔高度的不斷升高,木本類植物的多樣性也逐漸降低,多樣性指數(shù)呈現(xiàn)了非常明顯的下降趨勢(見表 3)。
表3 不同樣地的多樣性指數(shù)
研究發(fā)現(xiàn),5個樣地的Ⅰ級胸徑居多,LFS-1樣地的胸徑小于5cm的最多5070株,占78.18%,LFS-2樣地次之,LFS-3樣地最少為68.42%。中等海拔區(qū)域的除了Ⅰ級個體為主,胸徑大于20cm的個體占7.53%,顯著高于高低海拔的樣地(見圖1)。
圖1 不同樣地木本植物的徑級組成
5個樣地的平均蓄積量為179.06m3/ha,其中,LFS-2樣地內(nèi)DBH≥1.0cm活立木蓄積量最大,為291.36m3/ha。LFS-3樣地次之,LFS-1最少為85.51m3/ha,隨著海拔的升高,生物量呈現(xiàn)升高的趨勢。
植物種類的分布與溫度、降水和光照因素等息息相關(guān)[6],有研究表明羅浮山保護區(qū)5個樣地內(nèi)的土木植物種屬在中等海拔區(qū)相對較高,整體呈現(xiàn)出先增后減的事實,與其他地區(qū)的調(diào)研結(jié)果略有出入??赡苁怯捎诤0蔚纳?,使得降水和溫度更適宜植物的生存,因此,物種的數(shù)量和種類都得到了增加,這也表明中等海拔區(qū)的環(huán)境更適宜多種物種的生存。
重要值指的是某一物種在群落中的綜合數(shù)量指標。伴隨海拔的增高或減低,樣地的優(yōu)勢物種也產(chǎn)生了變化。各樣的優(yōu)勢物種都屬于殼斗科6種,隸屬于樟科4種,由此也發(fā)現(xiàn)了研究區(qū)的優(yōu)勢科目為殼斗科和樟科,這與之前對廬山保護區(qū)的研究結(jié)果較為一致。
研究發(fā)現(xiàn)植物的多樣性會隨著海拔的變化呈現(xiàn)出單峰的發(fā)展趨勢,可能是由于樣地的限制使得在海拔500m-700m之間沒有更多的樣地可供檢測。因此,可能出現(xiàn)忽略最高海拔區(qū)域生物多樣性的研究的問題。
廣東羅浮山省級自然保護區(qū)的高、低海拔區(qū)域主要以小徑級樹木為主,說明林分處于幼齡林階段。而在中等海拔區(qū)域,徑級結(jié)構(gòu)相對較為均勻,主要以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ徑級的樹木個體為主。