陳翠麗

(福建省泰寧國有林場,福建 泰寧 354400)

江南油杉(KeteleeriacyclolepisFlous)屬松科(Pinaceae)冷杉亞科(Abietoideae)油杉屬(Keteleeria)植物,是中國特有樹種,在云南[1]、廣西[2-3]、貴州[4]、湖南[5]、江西[6]、福建[7-9]、浙江[10]等亞熱帶地區(qū)較為常見。江南油杉具有重要的利用推廣價(jià)值,在生長適應(yīng)性方面,其耐干旱和低溫,對(duì)土壤肥力要求不嚴(yán),適合在我國南方大部分地區(qū)種植,且未見嚴(yán)重流行的病蟲害,是南方重要造林樹種。在生長速度方面,27年生平均樹高可達(dá)16.9 m,胸徑20.3 cm,材積0.2834 m3,生長速度較快[11]。在用材方面,出材率高,木材具有通直堅(jiān)實(shí)、紋理直、有光澤、耐水濕等特性,可作為優(yōu)良的用材樹種[12]。在觀賞價(jià)值上,其樹姿挺拔雄偉,枝繁葉茂,球果奇異、碩大,具有較高的觀賞價(jià)值,可廣泛用于園林、庭院等栽培。在人工繁育、造林和利用上,具有成熟的理論和實(shí)踐基礎(chǔ),現(xiàn)階段具有實(shí)現(xiàn)大量繁育和種植的條件[13-18]。由于人類采伐、自身生物學(xué)特性和環(huán)境變化等影響,近年來江南油杉的自然資源逐漸減少,就地保護(hù)利用迫在眉睫。目前對(duì)江南油杉群落的研究主要集中在林分類型、物種組成、空間結(jié)構(gòu)等方面[5,8,19],而關(guān)于其自然生長情況的調(diào)查卻鮮有報(bào)道。因此,本文采用樣方法調(diào)查福建泰寧縣朱口鎮(zhèn)官田村江南油杉天然群落,研究該群落草本層、灌木層、喬木層的物種組成,并通過分析江南油杉的自然生長情況,探究其種群結(jié)構(gòu)特征,揭示其生長規(guī)律,并以此為例,分析其就地保護(hù)和利用方法,為促進(jìn)江南油杉的自然和人工促進(jìn)更新等保護(hù)利用措施的制定和實(shí)施提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

樣地位于福建省泰寧縣朱口鎮(zhèn)官田村許坊017林班07大班060小班,地理坐標(biāo)位于東經(jīng)117°17′3″、北緯27°2′37″;海拔300—400 m;調(diào)查樣地區(qū)域內(nèi)年均氣溫18.1 ℃,絕對(duì)最高氣溫36.9 ℃,極端最低氣溫-6.1 ℃,年均降水量1577.7 mm,年均無霜期300 d。土壤為黃紅壤,呈微酸性,土質(zhì)疏松肥沃;區(qū)內(nèi)氣候濕潤,水熱條件好,氣候及土壤條件適宜江南油杉生長。

1.2 群落物種多樣性調(diào)查

2023年2月3日,以草本層、灌木層和喬木層劃分群落結(jié)構(gòu),調(diào)查并鑒定江南油杉群落不同空間位置植物種類。其中草本層以五點(diǎn)法在林地的中央和四角各設(shè)2 m × 2 m的小樣方1塊,在每個(gè)小樣方內(nèi)調(diào)查草本植物種類,最后五點(diǎn)匯總。灌木層以五點(diǎn)法在林地中央和四角各設(shè)置10 m × 10 m的樣方1塊調(diào)查每樣方灌木種類(包括灌木層的喬木小苗)并匯總。喬木層每木調(diào)查喬木種類。

1.3 江南油杉樹高、胸徑和冠幅調(diào)查

2023年2月3日,對(duì)群落內(nèi)江南油杉進(jìn)行每木檢尺,調(diào)查江南油杉群落內(nèi)所有江南油杉立木的胸徑、樹高、冠幅等因子并記錄。采用圍徑尺測量林木胸高線1.3 m處的胸徑;測高儀測量林木高度;卷尺測量林木東西、南北方向的冠幅長度,取平均值為林木冠幅。

1.4 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計(jì)分析67株江南油杉胸徑、樹高和冠幅的平均值、標(biāo)準(zhǔn)誤、中位數(shù)、極值和95%置信區(qū)間等。采用相關(guān)性分析研究胸徑、樹高和冠幅之間的相關(guān)關(guān)系,并采用一元一次線性回歸模型對(duì)這三者關(guān)系進(jìn)行擬合。數(shù)據(jù)分析采用SPSS 23.0軟件,圖表制作采用GraphPad Prism 8.0和Microsoft Excel 2007軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 江南油杉群落植物物種多樣性

江南油杉群落喬木層、灌木層和草本層的植物種類分別見表1、表2和表3。喬木層有江南油杉、毛竹、板栗、茅栗、苦櫧、樟樹、杉木等24種,其中以江南油杉為優(yōu)勢種;灌木層有合歡、楤木、朱砂根、山血丹、老鴉糊、油茶等灌木46種;草本層有紅柳葉牛膝、菖蒲、杏香兔耳風(fēng)、薤白、裂葉蛇葡萄等草本植物78種。物種多樣性草本層最豐富,占比52.70%;其次是灌木層,占比31.08%;喬木層物種組成相對(duì)簡單,占比16.22%。

表1 江南油杉群落喬木層植物種類

2.2 江南油杉胸徑、樹高和冠幅的分布

67株江南油杉生長因子的分布見圖1,由圖1可知,67株江南油杉的平均胸徑為31.62 cm,中位數(shù)為28.50 cm,眾數(shù)為24.70 cm,上四分位數(shù)和下四分位數(shù)范圍為22.3～36.4 cm,且胸徑分布圖表現(xiàn)為單峰高而窄,說明除極大值外,江南油杉的胸徑分布較為均勻。樹高平均值為21.78 m,中位數(shù)為23.00 m,眾數(shù)為25.00 m,上四分位數(shù)和下四分位數(shù)范圍為16.00～27.00 m,樹高分布圖具有2個(gè)峰,且峰扁而寬,說明樹高差異程度較大,具有多極分化現(xiàn)象。冠幅平均值為8.54 m,中位數(shù)和眾數(shù)均為8.00 m,上四分位數(shù)和下四分位數(shù)范圍為6.00～10.00 m,極大值(21.00 m)是極小值(2 m)的10.5倍,只出現(xiàn)1個(gè)扁而寬的峰,說明冠幅無兩級(jí)分化,但差異較大。

小提琴圖中的每個(gè)點(diǎn)代表1棵江南油杉個(gè)體;實(shí)線為平均值;虛線為上下四分位線圖1 江南油杉的胸徑、樹高、冠幅的小提琴圖

2.3 胸徑、樹高、冠幅的相關(guān)性分析及回歸方程

通過江南油杉胸徑、樹高、冠幅的相關(guān)性分析可知,江南油杉的胸徑、樹高和冠幅三者間均存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系。其中,胸徑與樹高間的相關(guān)系數(shù)為0.416,胸徑與冠幅間的相關(guān)系數(shù)為0.825,樹高與冠幅間的相關(guān)系數(shù)為0.480,說明江南油杉的胸徑、樹高和冠幅間具有極強(qiáng)的共變關(guān)系,1個(gè)變量的變化會(huì)引起其它2個(gè)變量朝相同方向變化,體現(xiàn)了江南油杉在空間上的生長規(guī)律。為進(jìn)一步探究江南油杉胸徑、樹高和冠幅等3個(gè)生長因子間的相關(guān)關(guān)系,對(duì)其兩兩間進(jìn)行一般線性回歸擬合,結(jié)果見圖2—圖4。由圖2可知,江南油杉胸徑與樹高之間較符合一般線性回歸關(guān)系,樹高整體隨著胸徑的增長而增長,但相近胸徑下,樹高分布離散程度較大,回歸方程式為:Y=13.91+0.26X,R2=0.184。由圖3可知,胸徑與冠幅的線性關(guān)系極強(qiáng),線性擬合程度極高,回歸方程式為:Y=2+0.21X,R2=0.699。由圖4可知,樹高與冠幅間較符合一般線性回歸關(guān)系,但離散程度較大,歸方程式為:Y=4.3+0.19X,R2=0.196。

圖2 江南油杉樹高與胸徑的線性關(guān)系

圖3 江南油杉冠幅與胸徑的線性關(guān)系

圖4 江南油杉冠幅和樹高的線性關(guān)系

3 結(jié)論與討論

組成群落的各種生物種群不是任意地拼湊在一起的,而是有規(guī)律組合在一起才能形成一個(gè)穩(wěn)定的群落。本文調(diào)查的江南油杉群落中,共發(fā)現(xiàn)植物148種,其中草本植物78種,占比52.70%;灌木植物46種,占比31.08%;喬木24種,占比16.22%。其它江南油杉群落調(diào)查研究中也發(fā)現(xiàn),以江南油杉作為優(yōu)勢種可以形成物種豐富度較高的群落,如何國生[8]發(fā)現(xiàn)江南油杉群落的喬木層種類有16種,灌木層26種,草本層7種;姜英等[5]發(fā)現(xiàn)江南油杉人工林中共有植物46種。說明福建泰寧江南油杉群落物種豐富度較高,具有極高的多樣性和復(fù)雜性,各種植物種類有機(jī)組合在一起,空間資源得以充分利用,發(fā)展形成一個(gè)成熟穩(wěn)定的植物群落。

優(yōu)勢種和建群種對(duì)群落的結(jié)構(gòu)和群落環(huán)境的形成有明顯影響,通常個(gè)體數(shù)量多、投影蓋度大、生物量高、體積較大、生活能力較強(qiáng),占有競爭優(yōu)勢,并能通過競爭來取得更多資源。本研究對(duì)天然群落的67株江南油杉的生長調(diào)查結(jié)果體現(xiàn)其在自然條件下的種群結(jié)構(gòu)特征和演替趨勢。首先,最大單株的胸徑、樹高和冠幅分別達(dá)到151.00 cm、34.00 m和21 m,遠(yuǎn)高于其它單株,在群落中占據(jù)絕對(duì)的主導(dǎo)地位。其次,平均胸徑、平均樹高和平均冠幅分別為31.62 cm、21.78 m和8.54 m,長勢較為均勻,種群正處于壯年期,是群落的絕對(duì)優(yōu)勢種,說明以江南油杉為主要樹種進(jìn)行造林是可行的,并且能達(dá)到較好的生長效果。自然生長狀態(tài)下,樹高、胸徑和冠幅三者間存在極顯著的相關(guān)關(guān)系,胸徑與樹高間的相關(guān)系數(shù)為0.416,相關(guān)方程為y樹高=13.91+0.26x胸徑;胸徑與冠幅間的相關(guān)系數(shù)為0.825,相關(guān)方程為y冠幅=2+0.21x胸徑;冠幅與樹高間的相關(guān)系數(shù)為0.480,相關(guān)方程為y冠幅=4.3+0.19x樹高。

但是,林內(nèi)江南油杉小苗和幼樹極少,最小株胸徑、樹高和冠幅分別達(dá)到10.30 cm、6.5 m和2 m,說明其種群繁衍出現(xiàn)一定的障礙,若進(jìn)一步衰退,其主導(dǎo)地位有被其它物種取代的風(fēng)險(xiǎn)。江南油杉種子萌發(fā)、幼苗成活對(duì)環(huán)境要求較為苛刻,如溫度、養(yǎng)分、光照、水分、其它生物因子等[3,20-21]。而該群落垂直結(jié)構(gòu)分層現(xiàn)象明顯,草本層、灌木層物種較豐富,同時(shí)混生闊葉樹,光照利用非常充分,也導(dǎo)致林下形成庇蔭的環(huán)境,不利于江南油杉這一喜光植物的種子萌發(fā)和幼苗成活,因此斷代明顯,該結(jié)果與姜英等[5]、何國生[8]、劉菲等[15]的研究相似。因此,在江南油杉種子萌發(fā)和幼苗生長的關(guān)鍵期,對(duì)草本層、灌木層、冠層進(jìn)行適當(dāng)?shù)母蓴_和梳理以增加林下光照,是人工促進(jìn)其種群接替和更新的重要途徑。