九龍山自然保護(hù)區(qū)珍稀瀕危植物南方鐵杉種群生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、南方鐵杉(Tsuga chinensis var.tchekiangensis)是我國(guó)第三紀(jì)殘遺特有植物，瀕危種。分布雖廣，但數(shù)量少而分散，目前尚無(wú)人工造林。被列為國(guó)家三級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物，具有很高的經(jīng)濟(jì)和科研價(jià)值。由于南方鐵杉大多零星分布，有關(guān)珍稀瀕危植物南方鐵杉的研究報(bào)道很少，且主要集中在種群數(shù)量動(dòng)態(tài)、生長(zhǎng)特性及外生菌根方面的研究，對(duì)其瀕危機(jī)制和保護(hù)措施并未提出實(shí)質(zhì)性的建議。本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用種群生態(tài)學(xué)的方法，對(duì)九龍山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)南方鐵杉群

2、落進(jìn)行系統(tǒng)、全面的研究，摸清九龍山南方鐵杉的資源狀況、生境條件、群落學(xué)特征及優(yōu)勢(shì)種群更新類(lèi)型，分析南方鐵杉種群結(jié)構(gòu)及數(shù)量動(dòng)態(tài)，研究種群的空間分布格局、種間聯(lián)結(jié)性以及優(yōu)勢(shì)種群生態(tài)位、南方鐵杉種內(nèi)與種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，闡明其資源自然消長(zhǎng)情況和瀕危原因，提出保護(hù)開(kāi)發(fā)和利用好這一珍稀瀕危植物的有效措施和對(duì)策，同時(shí)也為珍稀瀕危植物的進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)。 應(yīng)用永久樣方法和每木調(diào)查法調(diào)查了群落種類(lèi)組成和結(jié)構(gòu)特征，依據(jù)徑級(jí)頻率分布的形狀，將各樹(shù)種

3、的種群結(jié)構(gòu)歸納為5種類(lèi)型，并結(jié)合生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特征，分別討論其更新類(lèi)型，隨后對(duì)調(diào)查群落所處的演替階段進(jìn)行了診斷。結(jié)果表明：南方鐵杉群落植被具有過(guò)渡性，即溫帶向熱帶過(guò)渡，且更偏向于熱帶分布類(lèi)型；群落優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為猴頭杜鵑(Rhododendron simiarum)、南方鐵杉和木荷(Schimasuperba)。單峰型的野漆樹(shù)(Toxicodendron succedaneum)、楓香(Liquidamberformosana)和鵝掌楸(Li

4、riodendron chinense)等陽(yáng)性高大喬木，為先鋒群落優(yōu)勢(shì)種或林窗更新種，在演替后期比較穩(wěn)定的群落中，將最終衰退消失；間歇型的猴頭杜鵑、木荷、多脈冬青(Ilex polyneura)等常綠闊葉樹(shù)種和南方鐵杉等針葉樹(shù)種，種群結(jié)構(gòu)為不連續(xù)生長(zhǎng)型，更新具有波動(dòng)性和機(jī)會(huì)性，介于頂級(jí)群落先鋒種和優(yōu)勢(shì)種之間；雙峰型的麂角杜鵑(Rhododendron latoucheae)為耐蔭性極強(qiáng)的常綠闊葉喬木，為頂級(jí)群落的優(yōu)勢(shì)種；金字塔型的厚皮香

5、(Temstroemia gymnanthe)、隔藥柃(Eurya muricata)、馬醉木(Pieris iaponica)等和單柱型的浙江樟(Cinnamomumchekiangense)、尖連蕊茶(Camellia cuspidate)、朱砂根等(Ardisia crenata var.crenata)為頂級(jí)群落亞喬木層和灌木層的主要組成種。九龍山南方鐵杉群落處于頂級(jí)階段的前期，并未達(dá)到最終階段，將向雙峰型為優(yōu)勢(shì)種的群落發(fā)展。

6、 采用Shannon-Weiner指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)研究群落喬木層和灌木層的物種多樣性。同時(shí)在2×2聯(lián)列表基礎(chǔ)上，應(yīng)用X2檢驗(yàn)、聯(lián)結(jié)系數(shù)AC、種間共同出現(xiàn)的百分率PC研究南方鐵杉群落19個(gè)喬木種群的種間聯(lián)結(jié)性。結(jié)果表明：Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)變化趨勢(shì)一致，強(qiáng)度均為灌木層大于喬木層；喬木中層物種多樣性大于喬木上層和下層。以X2檢驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合聯(lián)結(jié)系數(shù)

7、AC和共同出現(xiàn)百分率PC共同來(lái)測(cè)定物種間的聯(lián)結(jié)性，才能得到更準(zhǔn)確的結(jié)論。X2統(tǒng)計(jì)度量值表明，在162個(gè)種對(duì)中，147對(duì)聯(lián)結(jié)關(guān)系未達(dá)到顯著水平，種間的獨(dú)立性較大：從共同出現(xiàn)的百分率PC表明多數(shù)種對(duì)之間聯(lián)結(jié)程度不顯著，南方鐵杉、猴頭杜鵑、木荷三者聯(lián)結(jié)比較緊密；聯(lián)結(jié)系數(shù)AC表明，南方鐵杉與厚皮香、紅花油茶(Camellia chekiang-oleosa)、多脈冬青、浙江樟、青岡櫟(Cyclobalanopsis glauca)等共91對(duì)存在

8、顯著負(fù)聯(lián)結(jié)；猴頭杜鵑與麂角杜鵑、楓香、馬醉木、浙江樟、青岡櫟、野漆樹(shù)、鵝掌楸、尖連蕊茶、黃山松(Pinus taiwanensis)間具有顯著正聯(lián)結(jié)。 采用逐步擴(kuò)大范圍法確定對(duì)象木的最佳競(jìng)爭(zhēng)范圍，利用Hegyi單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)模型計(jì)算分析了南方鐵杉的種內(nèi)與種間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度，同時(shí)，將生態(tài)位理論和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)相結(jié)合，探討該群落中主要喬木種之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。結(jié)果表明：采用逐步擴(kuò)大范圍法能有效地確定競(jìng)爭(zhēng)木范圍，7 m樣圓半徑是研究南方鐵杉種內(nèi)與種間競(jìng)

9、爭(zhēng)的最適范圍。南方鐵杉的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度略高于種間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度，反映了南方鐵杉除受到種內(nèi)個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，還受到群落內(nèi)其它樹(shù)種的競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度和對(duì)象木胸徑的關(guān)系服從冪函數(shù)關(guān)系(CI=AD-B)，隨著南方鐵杉胸徑的增大，所受到的競(jìng)爭(zhēng)壓力逐漸減小，當(dāng)胸徑達(dá)到40 cm以上時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度變化不明顯。與南方鐵杉競(jìng)爭(zhēng)激烈的樹(shù)種主要是猴頭杜鵑、柳杉(Cryptomeria fortunei)、木荷、多脈冬青、麂角杜鵑等地帶性植被的優(yōu)勢(shì)種。生態(tài)位寬度較大的南方鐵

10、杉和猴頭杜鵑的生態(tài)位相似性和生態(tài)位重疊均最大，表明兩者存在很大的競(jìng)爭(zhēng)。生態(tài)位寬度較小的柳杉與南方鐵杉的生態(tài)位相似性和生態(tài)位重疊也較大，歸其原因主要是幼年階段與南方鐵杉在爭(zhēng)奪光照、土壤水分和礦質(zhì)元素等自然資源時(shí)產(chǎn)生了重要的競(jìng)爭(zhēng)。 以種群生命表及生存分析理論為基礎(chǔ)，編制了南方鐵杉種群的靜態(tài)生命表，繪制了存活曲線、死亡率曲線、消失率曲線、生存率曲線、累計(jì)死亡率曲線、種群死亡密度曲線和危險(xiǎn)率曲線，分析了種群數(shù)量特征；同時(shí)結(jié)合譜分析方法，

11、分析了南方鐵杉種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明：南方鐵杉種群結(jié)構(gòu)存在波動(dòng)性，幼年階段的個(gè)體較豐富，成年個(gè)體數(shù)量相對(duì)較少，種群趨于Deevey II型。南方鐵杉種群死亡率和消失率曲線變化趨勢(shì)基本一致，均出現(xiàn)兩個(gè)高峰，一個(gè)出現(xiàn)在第5齡級(jí)階段，另一個(gè)出現(xiàn)在第15齡級(jí)階段。南方鐵杉種群的生存率單調(diào)下降，累計(jì)死亡率單調(diào)上升，生存率下降趨勢(shì)前期高于后期，累計(jì)死亡率則相反。4個(gè)生存函數(shù)曲線表明，南方鐵杉具有前期穩(wěn)定、中期銳減和后期衰退的特點(diǎn)。種群動(dòng)態(tài)的譜

12、分析顯示，南方鐵杉種群動(dòng)態(tài)除受基波影響外，還存在著明顯的小周期波動(dòng)，諧波A3處周期的波動(dòng)與南方鐵杉的高生長(zhǎng)有關(guān)；A6處周期的波動(dòng)與外界環(huán)境變化有關(guān)；A8處周期的波動(dòng)與南方鐵杉進(jìn)入生理衰退期有關(guān)。 應(yīng)用擴(kuò)散系數(shù)、從生指標(biāo)、聚塊性指數(shù)、平均擁擠度指數(shù)、負(fù)二項(xiàng)式分布參數(shù)、Cassie指標(biāo)6種聚集強(qiáng)度指數(shù)和Greig-Smith和Kershaw兩種格局規(guī)模分析方法，對(duì)不同生境、不同年齡階段、不同空間尺度及不同坡向和海拔下的南方鐵杉種群空

13、間分布格局進(jìn)行研究。結(jié)果表明：不同樣地南方鐵杉種群格局均呈集群分布，但不同年齡階段種群，分布格局有所差異：幼苗和幼樹(shù)都為集群分布，中樹(shù)和大樹(shù)向隨機(jī)分布發(fā)展。不同區(qū)組大小的南方鐵杉種群分布格局不同，聚塊規(guī)模大體為8 m2和32 m2左右。南方鐵杉空間分布格局隨海拔上升，格局強(qiáng)度先上升后下降，陰坡種群格局強(qiáng)度大于陽(yáng)坡。南方鐵杉種群空間分布格局與生物生態(tài)學(xué)特性、生境條件關(guān)系密切，是它與其自然環(huán)境長(zhǎng)期作用的結(jié)果，同時(shí)也反映了其種群天然更新的格局