西天山自然保護(hù)區(qū)森林植被分布的研究

西天山自然保護(hù)區(qū)森林植被分布的研究

浙江省西天目自然保護(hù)區(qū)因長期人為保護(hù)而森林茂盛，植被仍然完整。以前,有不少學(xué)者對西天目山的森林植被進(jìn)行過調(diào)查研究,并發(fā)表了有關(guān)文章。但由于調(diào)查方法和研究的側(cè)重面不同,對西天目山森林植被垂直帶的劃分有較大的出入,森林植被類型劃分也較粗放。為了進(jìn)一步摸清西天目山森林植被的特點(diǎn)和分布現(xiàn)狀,我們采用植物群落定量分析方法,于1982年4～5月對西天目山自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行為期40d的野外樣地調(diào)查,取得樣地資料50份,抽樣面積達(dá)到10hm2,抽樣成數(shù)為1/60.1氣候因子與氣候的關(guān)系西天目山位于30°20′N,119°25′E的浙江省臨安縣境內(nèi),最高峰仙人頂海拔1507m,基帶植被屬中亞熱帶常綠闊葉林帶北部亞地帶。土壤類型屬中亞熱帶常綠闊葉林——紅壤與黃壤地帶的邊緣地區(qū)?；鶐r低海拔以沉積巖為主,高海拔以中性噴出巖為主。成土過程具有明顯的富鋁化作用、淋溶作用和生物循環(huán)較快的特點(diǎn)。土壤分布具有明顯的垂直地帶性,紅壤分布于海拔600(800)m以下和一些山前低丘地區(qū);山地黃壤分布于海拔600(800)～1200m的范圍內(nèi);山地黃棕壤是山地黃壤向山地棕壤的過渡類型,分布于海拔1200m以上,但與山地黃壤呈犬牙交錯分布,其下限可達(dá)900m;南方山地黑土分布于山頂局部平緩易滯水的小地形區(qū)域,土層厚度達(dá)1m以上,黑土層厚45cm.氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)型氣候,雨量充沛,氣候溫和,相對濕度大,隨海拔高度升高,氣溫下降,降水量增大,達(dá)到海拔1000m左右后,降水量又逐漸減少。根據(jù)日本吉良龍夫劃分溫度氣候帶的方法計(jì)算,西天目山各氣象觀測站所在地的溫暖指數(shù)WI為:仙人頂海拔高度1496m,WI為68;新茅棚海拔高度1120m,WI為85;昌化海拔高度169m,WI為128.西天目山區(qū)不同海拔高度的氣候因子見表1.由于氣候和土壤隨海拔高度的明顯變化,西天目山植物生長茂盛,種類繁多。據(jù)統(tǒng)計(jì),約在600hm2面積的主體上,有種子植物1500余種,隸屬167科,716屬.2調(diào)查數(shù)據(jù)處理方法西天目山現(xiàn)狀森林植被分布是連續(xù)的,由低海拔到高海拔的植被類型是逐漸過渡的。根據(jù)這種情況,考慮到調(diào)查數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)處理,在布點(diǎn)時,采用劃片隨機(jī)布點(diǎn)原則。首先根據(jù)地形特點(diǎn),將西天目山南坡劃為三大片,沿山谷大路至老殿,以路為界,分為東西兩片;老殿沿橫路以上為另一片。在同一片內(nèi),按海拔高度每間隔200m,隨機(jī)設(shè)置樣地6～8個,共50個樣地,每樣地范圍2000m2.2.2采用點(diǎn)-四分法調(diào)查的喬木層西天目山地形復(fù)雜,山勢陡峭,谷深坡急,植物種類繁多,采用通常的樣方抽樣技術(shù),不但費(fèi)時,且在陡坡地段更無法設(shè)置樣方。因此,我們這次植被調(diào)查采用無樣地抽樣技術(shù)的點(diǎn)-線結(jié)合法,即喬木層采用點(diǎn)-四分法,灌木層、草本層采用樣線接觸法[2l。采用點(diǎn)-四分法調(diào)查喬木層時,其技術(shù)要點(diǎn)是:(1)點(diǎn)間距離:根據(jù)我們經(jīng)驗(yàn),浙江省天然林喬木層平均株行距約3～4m,為了使兩樣點(diǎn)間調(diào)查樹木不重復(fù),點(diǎn)間距離以平均株行距的2.5倍為宜。這次調(diào)查的點(diǎn)間距離一律定為10m,沒有發(fā)現(xiàn)重復(fù)。(2)樣點(diǎn)數(shù)量:可用點(diǎn)數(shù)-種數(shù)曲線決定。據(jù)我們研究,對于亞熱帶常綠闊葉林,調(diào)查樣點(diǎn)20個,測定80株喬木,就能滿足要求。(3)喬木層的標(biāo)準(zhǔn)問題:參照測樹學(xué)的有關(guān)規(guī)定,我們把胸徑6cm以上,樹高占林分平均高1/2以上的個體作為喬木層的測定對象。灌木層、草本層采用樣線接觸法測定。為了獲得頻度數(shù)據(jù),樣線劃分區(qū)段,其區(qū)段長度以灌木最大樹冠寬度1倍左右為宜,我們規(guī)定為5m.區(qū)段總數(shù)為20個。樣線總長100m.外業(yè)資料根據(jù)有關(guān)公式,分層計(jì)算密度、顯著度、頻度和重要值。3不同立地條件下喬木層生活型特點(diǎn)的對比浙江西天目山位于中亞熱帶北部地區(qū),基帶植被即中亞熱帶的地帶性植被是常綠闊葉林。隨著海拔升高,溫度逐漸下降,據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料換算,西天目山自山麓至山頂,海拔每升高100m,年平均氣溫下降0.50℃(夏季下降0.52℃,冬季下降0.44℃),在海拔1120m以下,溫度梯度較小,為0.48℃/100m;1120m以上,由于接近山頂,四周空曠,溫度梯度較大,為0.53℃/100m.在溫帶地區(qū),樹木的落葉是對寒冷氣候的一種適應(yīng)。因此在西天目山的森林中,落葉闊葉樹種的比重隨海拔升高而逐漸增加,到達(dá)近山頂部位,幾乎全部為落葉闊葉樹種,且呈矮林狀態(tài)。西天目山的森林植被由低海拔到高海拔的分布沒有明顯的界限,表現(xiàn)出植物群落分布的連續(xù)性特點(diǎn)。為了研究西天目山森林垂直帶分布規(guī)律和各植被帶森林群落類型的建群種,我們特別重視喬木層的生活型特點(diǎn)。我們認(rèn)為,植物生活型,特別是喬木層樹種的常綠或落葉,是對氣候因子中溫度變化的適應(yīng),森林植物成分中,落葉或常綠闊葉成分比例多少,可以反應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件下的溫度特點(diǎn),在亞熱帶至溫帶的濕潤地區(qū),隨著溫度的降低,森林中落葉闊葉樹種的比例會逐漸增加。因此具體劃分森林垂直帶時,首先以森林群落中喬木層的樹種生活型為依據(jù),將群落中所有喬木樹種分為常綠闊葉樹和落葉闊葉樹兩大類。針葉樹按暖性和溫性分別歸入常綠闊葉樹和落葉闊葉樹中。并按重要值或種數(shù)分別統(tǒng)計(jì)其所占百分比,然后按森林生態(tài)學(xué)的混交林組成原則,規(guī)定常綠闊葉樹種重要值或種數(shù)之和占80%以上的為常綠闊葉林,落葉闊葉樹種重要值或種數(shù)之和占80%以上的為落葉闊葉林,常綠或落葉闊葉樹種的重要值或種數(shù)之和在20%～80%之間的為常綠、落葉闊葉混交林。3.1天然林常綠闊葉樹種分布隨海拔高度變化按照以上規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)計(jì)分析了所調(diào)查的41塊天然林樣地和9塊人工林樣地資料。在天然林樣地中,按現(xiàn)狀森林植被喬木層重要值統(tǒng)計(jì),屬落葉闊葉林的有7塊樣地,分布海拔高度為1170～1480m,其落葉闊葉樹種的重要值為96%～100%;屬常綠-落葉闊葉混交林的有30塊樣地,分布的海拔高度為620～1170m,其落葉闊葉樹種的重要值為27%～73%;在西天目山調(diào)查的41塊天然林樣地中,只有1塊達(dá)到常綠闊葉林的標(biāo)準(zhǔn),其常綠闊葉樹種的重要值為97%,分布于海拔215m處?？紤]到亞熱帶森林植被區(qū)系中原有的落葉闊葉成分和人為影響,其常綠闊葉樹種重要值占73%～77%的3塊樣地也應(yīng)屬于常綠闊葉林范圍,其分布的海拔高度都在600m以下。由于嚴(yán)重的人為干擾,西天目山南坡的低海拔地段,發(fā)育較好的天然狀態(tài)的常綠闊葉林已很少見,代之而起的是成片的人工杉木林、馬尾松林、毛竹林和柳杉林。這也是本次調(diào)查中天然常綠闊葉林樣地少的原因。但在海拔較低地段樣地的更新層中,卻可見到較多的常綠闊葉樹種的幼苗幼樹。常綠闊葉樹幼苗幼樹重要值之和在80%以上的有12塊樣地。人工林樣地主要是杉木林、毛竹林、馬尾松林。這也是亞熱帶低山地區(qū)的主要人工造林樹種。為了確定西天目山森林垂直帶分布的確切界線,我們將41塊天然林樣地喬木層落葉闊葉樹種重要值之和與該樣地所在海拔高度做了相關(guān)關(guān)系分析,發(fā)現(xiàn)隨海拔高度(y1)的增加,落葉闊葉樹種的重要值(x1)逐漸上升,兩者呈直線相關(guān)(見圖1),其回歸方程為:據(jù)(1)式推算(見表2),西天目山現(xiàn)狀森林植被中,喬木層常綠闊葉樹種重要值之和在80%以上的常綠闊葉林的分布上限、其海拔高度為660m;落葉闊葉樹種重要值之和在80%以上的落葉闊葉林分布下限,其海拔高度為1133m;海拔660～1133m之間為常綠-落葉闊葉林的分布范圍。常綠和落葉闊葉樹種重要值各占1/2的分布,海拔高度為897m.3.2不同種類森林的海拔高度分布特性森林中喬木樹種幼苗幼樹的種類和數(shù)量,可以反映森林的發(fā)展方向,量多質(zhì)好的后代是演替頂極植被的創(chuàng)建者?？紤]到森林群落的動態(tài)變化,我們研究了各樣地更新層中的落葉闊葉樹種重要值之和(x2)與該樣地所處海拔高度(y2)之間的相關(guān)關(guān)系,求得回歸方程為:見圖2.按動態(tài)演替觀點(diǎn)來看,西天目山常綠闊葉林的分布上限,按上式計(jì)算(見表2)應(yīng)為海拔796m,落葉闊葉林的分布下限為1176m.常綠-落葉闊葉林的分布海拔高度為796～1176m之間,更新層常綠和落葉闊葉樹種重要值各占1/2的海拔高度為986m.西天目山現(xiàn)狀森林植被與演替頂極森林植被垂直分布界線比較,常綠闊葉林的分布上限有較大差異,兩者相差136m,而落葉闊葉林的分布下限則無明顯差異,只差33m.造成這種情況的主要原因是,在低海拔地區(qū),人為干擾嚴(yán)重,常綠闊葉樹種破壞后,較難恢復(fù)到喬木層高度,影響了現(xiàn)狀植被喬木層的數(shù)量,而在更新層中,卻仍保持著相當(dāng)數(shù)量的常綠闊葉樹種成分。在海拔較高地段,人為干擾較小,現(xiàn)狀植被與演替頂極植被的分布界線無大差異。另外,還研究了常綠闊葉或落葉闊葉樹種的種數(shù)比例與海拔高度的關(guān)系,并分別統(tǒng)計(jì)了喬木層和更新層的落葉闊葉樹種數(shù)之和百分比與該樣地所在海拔高度的相關(guān)關(guān)系,求得的相應(yīng)回歸方程和圖表(圖3～4,表2).y3,y4:海拔高度(m);x3:喬木層落葉闊葉樹種數(shù)占總數(shù)的百分比(%);x4:更新層落葉闊葉樹種數(shù)占總數(shù)的百分比(%).由表2可見,按重要值比例和種數(shù)比例計(jì)算的各森林垂直帶分布海拔高度有較大差異。為此研究分析了西天目山森林垂直帶與該山體氣候、土壤垂直帶的關(guān)系,認(rèn)為以重要值比例計(jì)算的海拔高度界線更加符合實(shí)際。并且重要值的特點(diǎn)是,既考慮到樹種的存在度,又考慮到樹種的密度、顯著度和頻度3個數(shù)量指標(biāo),因而在森林植被保存比較完好的西天目山,更具有實(shí)際意義。4優(yōu)勢種原則及其在森林群落類型分類中的作用據(jù)統(tǒng)計(jì),在50塊調(diào)查樣地中,大多數(shù)樣地喬木層重要值序占第1,2位的樹種的重要值都在10%以上,且重要值之和超過40%,第3位以后的樹種,其重要值一般下降到10%以下,只有極個別的樣地,有4個樹種的重要值在10%以上的,形成多個優(yōu)勢種組成的森林群落。作為森林群落的組成成份,其重要值至少應(yīng)在10%以上,即至少占森林組成中的一成。其重要值不到10%的樹種,只能作為森林群落中的伴生樹種。而作為喬木層的優(yōu)勢種,即森林群落的建群種,其重要值序必須是第1,2位的。根據(jù)這一觀點(diǎn)統(tǒng)計(jì),在50塊樣地資料中,有38塊樣地喬木層的優(yōu)勢種即建群種只有1～2個,少數(shù)3～4個。這就給我們在劃分森林群落類型時一個重要啟示,在西天目山的森林群落中,喬木層重要值占第1,2位,而重要值之和又在40%以上的喬木樹種,即是群落的建群種。根據(jù)群落分類的優(yōu)勢種原則,可以很方便地將調(diào)查樣地歸入相應(yīng)的森林群落類型,并以喬木層的優(yōu)勢種對群落加以命名(見表3).根據(jù)《中國植被》的分類系統(tǒng),這樣劃分出來的群落類型,應(yīng)屬于群系一級。至于群叢一級的劃分,曾試圖應(yīng)用能反映群落環(huán)境特征的灌木層和草本層的優(yōu)勢種來劃分,由于樣地資料不足,未能作深入研究。4.2不同種類建群種根據(jù)50個調(diào)查樣地喬木層的統(tǒng)計(jì),組成西天目山現(xiàn)狀森林植被喬木層的樹種有128個,每一樣地平均有19個種,最多達(dá)32個種,但重要值序第1,2位、出現(xiàn)頻率高的、單種重要值在10%以上的建群種并不多,只有22種。由此看來,西天目山森林植被的喬木層的優(yōu)勢種還是很明顯的。構(gòu)成西天目山森林群落的主要建群種如下:常綠闊葉林帶:青岡,苦櫧,甜櫧,紫楠,浙江樟,細(xì)葉青岡。常綠-落葉闊葉林帶:小葉青岡,雷公鵝耳櫪,豺皮樟,東南石柯,青錢柳,楓香,化香,多花泡花樹,短柄枹,黃山松,柳杉。落葉闊葉林帶:小葉白辛樹,茅栗,四照花,川榛,秋子梨。5組成西麻黃森林群落的喬木層種類5.1根據(jù)定量數(shù)據(jù)劃分的西天目山森林垂直帶的界線是:常綠闊葉林帶現(xiàn)狀森林植被的分布上限為海拔660m,演替頂極植被為796m;落葉闊葉林帶現(xiàn)狀森林植被的分布下限為1133m,演替頂極植被為1176m.這樣劃分的森林垂直帶界線與該山的土壤垂直分布界線和垂直氣候帶的界線基本一致,說明按森林群落喬木層樹種的常綠闊葉或落葉闊葉的重要值二八開標(biāo)準(zhǔn)來劃分亞熱帶山地森林垂直帶是可行的,以此比例計(jì)算的森林垂直帶的分布界線也是符合實(shí)際的。5.2西天目山森林植被調(diào)查樣地資料統(tǒng)計(jì)表明,大多數(shù)樣地喬木層重要值在10%以上的只有1～2個樹種,很少有3～4個的。這就說明組成西天目山天然森林植被喬木層的優(yōu)勢種即建群種還是很明顯的。因此,只要獲得組成喬木層樹種的重要值資料,作為植被分類單位—群系一級的劃分還是很方便的。5.3樣地資料統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),組成西天目山森林群落的喬木樹種有128個,但作為森林群落的建群種只有22個,而出現(xiàn)頻率高、單種重要值在20%以上的主要建群種只有青岡、甜櫧、浙江樟、紫楠、小葉青岡、雷公鵝耳櫪、茅栗、四照花、小葉白辛樹、川榛、柳杉、黃山松共12種而已。絕大多數(shù)樹種作為伴生樹種而散生在西天目山各個森林群落之中。樹木拉丁學(xué)名1.黃山松Pinusttaiwanensis2.馬尾松Pinusmassoniana3.柳杉Cryptomeriafortunei4.杉木Cunninghamialanceolata5.青錢柳Cyclocaryapaliurus6.化香Platycaryastrobilacea7.雷公鵝耳櫪Carpinusviminea8.川榛Coryluskweichowensis9.青岡Cyclobalanopsisglauca10.小葉青岡Cyclobalanopsisgracilis11.細(xì)葉青岡Cyclobalanopsismyrsinaefolia12.東南石柯Lithocarpusharlandii13.短柄枹Quercusglanduliferavar.brevipetiolata14.苦櫧Castanopsissclerophylla15.甜櫧Castanopsiseyrei16.茅栗Castaneaseguinii17.豺皮樟Litsearotu