銀杉在森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護中的作用

銀杉在森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護中的作用

銀杏是肯齊奧的一種古老樹種，在第四紀對冰川的襲擊中幾乎消失。迄今為止,已發(fā)現(xiàn)的天然銀杉林僅殘存分布于我國亞熱帶山地的局部地區(qū),在廣西、貴州、四川和湖南4個省區(qū)形成大婁山、越城嶺、大瑤山和八面山4個集結(jié)地對銀杉的研究主要集中于以下幾個方面:一、隨著銀杉分布點的發(fā)現(xiàn),開展銀杉的地理分布株高和胸徑之間的相對生長關系,是植物在垂直和水平方向上生長之間的權(quán)衡1研究領域和方法1.1氣候、土壤條件湖南八面山國家級自然保護區(qū)位于湖南省東南部、桂東縣西部,地處羅霄山脈中南段,南嶺山地的北側(cè),經(jīng)度、緯度和海拔分布范圍分別為:東經(jīng)113.63°~113.84°、北緯25.90°~26.12°和800~2051m。氣候類型為中亞熱帶季風濕潤氣候,年平均氣溫為15.8℃,年降水量約1700mm,全年平均相對濕度在80%以上。土壤類型為山地黃棕壤,土層厚度在40cm左右。主要植被類型為亞熱帶常綠闊葉林。銀杉分布于保護區(qū)的桃寮地區(qū),垂直分布范圍約為海拔1000~1400m,坡度一般在40°~50°,最大可達60°以上1.2不同立地條件、植物生長分布特點銀杉樣地的群落結(jié)構(gòu)分為喬木層、灌木層和草本層。喬木層主要由常綠針葉和常綠闊葉植物組成,局部地區(qū)也與落葉闊葉植物共優(yōu)。灌木層植物一般高3m以下,覆蓋度50%~60%,部分群落內(nèi)竹類占優(yōu)。闊葉喬木幼苗、幼樹分布普遍,局部地段有針葉幼苗、幼樹分布。草本層植物高1m以下,植株稀疏,覆蓋度一般在5%以下;在有些群落內(nèi)蓋度不到2%,草本層基本上不發(fā)育。調(diào)查于2012年5月初進行,在保護區(qū)共有的7個銀杉分布地段(蓯光漏、腳盆寮、下黃、正江里、坳背里、大山里、田坳里)各設1個調(diào)查樣地,樣地面積在600~1000m1.3銀杉人口學中銀杉死亡株數(shù)和受損傷株數(shù)的特征數(shù)據(jù)的計算和分析主要使用Excel2010和R語言統(tǒng)計分析軟件(Rversion3.3.0)完成。首先,統(tǒng)計分析各樣地內(nèi)銀杉的死亡株數(shù)和受損傷株數(shù)及其所占比例;其次,對銀杉胸徑(DBH)和株高(H)的平均值、標準差和極值范圍進行計算;最后,篩選出生長狀況良好、主干不分叉的銀杉個體,使用標準主軸回歸(SMA)的方法,擬合H和DBH間的相對生長關系。H和DBH間的相對生長關系可用方程H=αDBH2結(jié)果與分析2.1基本健康個體調(diào)查到的存活銀杉共計406株,以幼苗、幼樹(DBH<6cm)居多(271株),占存活株數(shù)的66.7%(圖1)。胸徑在6cm以上的銀杉(包括傾倒多年和死亡的個體)共調(diào)查到141株,主要分布在蓯光漏(55株)、腳盆寮(33株)、下黃(35株)和正江里(15株),在坳背里、大山里和田坳里各僅有1株。胸徑在6cm以上的銀杉中,健康個體有116株,枝干受損傷的個體有8株,傾倒多年和死亡的個體有17株,死亡個體中有7株是在2008年南方冰雪災害中傾倒。在腳盆寮、下黃和蓯光漏3個樣地中,均有較多死亡或受損傷的銀杉個體。死亡個體所占比例以下黃最大,為22.9%;受損傷個體占存活個體的比例以蓯光漏最大,為12.5%(表1)。胸徑在30cm以上的個體主要分布在腳盆寮和下黃,最大胸徑分別為63.9cm和53.0cm,最大株高分別為21.0m和23.0m;蓯光漏和正江里缺乏胸徑較大的個體,最大胸徑分別為31.6cm和28.5cm,最大株高分別為23.0m和12.0m(圖1,2)。在腳盆寮、下黃、蓯光漏和正江里4個樣地中,DBH≥6cm的銀杉胸徑的平均值分別為24.9、23.3、14.5和12.2cm,株高的平均值分別為12.6、11.1、9.4和7.1m(表1)。2.2銀杉株高、胸徑生長速率蓯光漏、腳盆寮和下黃3個樣地中,銀杉株高和胸徑之間存在極顯著的相對生長關系(p<0.001),相對生長的參數(shù)(尺度系數(shù)β、回歸常數(shù)α)見表2。銀杉株高和胸徑間相對生長的尺度系數(shù)β均與“1”無顯著差異(p>0.05),為等速生長;回歸常數(shù)α在3個樣地之間也無顯著差異(p>0.05)。雖然3個樣地中銀杉株高和胸徑間的相對生長差異不顯著,但是從平均水平來看,蓯光漏的銀杉其株高相對于胸徑的生長速率可能更高(圖3),下黃次之,腳盆寮最低(尺度系數(shù)β:1.094>0.940>0.859)。與其它樣地不同的是,正江里的立地條件較差,銀杉全部生長在石崖上,雖然株高和胸徑之間存在顯著的相關性(p<0.05),但二者間的相對生長關系并未達到顯著水平(p=0.052)。3討論3.1銀杉立地條件的惡化銀杉種群死亡率較高,特別是幼苗、幼樹的高死亡率,極大地制約著銀杉種群的自然更新,是銀杉保護中的重點和難點隨著林齡增加,銀杉的最大胸徑有所增大,但最大株高卻有所減小,立地條件表現(xiàn)出惡化的趨勢。在毛宗錚3.2株高和胸徑之間相對生長的尺度系數(shù)關于株高和胸徑之間的相對生長關系,主要有應力自相似、幾何自相似、彈性自相似和分形網(wǎng)絡等理論模型,4個模型中株高和胸徑之間相對生長的尺度系數(shù)β分別為1/2、1、2/3、2/3與其它關于闊葉或針葉樹種株高和胸徑之間相對生長關系4湖南八面山銀杉生長狀況為等速生長,符合科學時代本研究分析了湖南八面山銀杉種群的數(shù)量特征和結(jié)構(gòu)特征,同時研究了銀杉株高和胸徑之間相對生長的規(guī)律,驗證了應力自相似、幾何自相似、彈性自相似和分形網(wǎng)絡等理論模型在銀杉生長中的適用性。二十多年間,湖南八面山銀杉的種群數(shù)量有所降低,雖然目前銀杉的種群狀態(tài)相對穩(wěn)定,但傾倒、死亡和受損傷的情況較為嚴重,面對自然災害、氣候變化和人類活動的干擾時容易遭受嚴重損害。隨著林齡增加,銀杉的最大株高卻有所減小,反映了立地