十八里長(zhǎng)峽自然保護(hù)區(qū)紅豆杉群落結(jié)構(gòu)與生境初步研究

十八里長(zhǎng)峽自然保護(hù)區(qū)紅豆杉群落結(jié)構(gòu)與生境初步研究

紅杉是中國特有的繁殖植物，對(duì)研究生物區(qū)系具有重要意義。自20世紀(jì)70年代科學(xué)家從紅豆杉中提取獲得抗癌藥物紫杉醇(Taxol)后,紅豆杉的藥用價(jià)值受到人們的重視,紅豆杉藥用開發(fā)廣泛開展,野生紅豆杉資源愈來愈少,處于瀕危。1999年被列為國家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物。十八里長(zhǎng)峽自然保護(hù)區(qū)紅豆杉資源分布集中、數(shù)量較多,是湖北省紅豆杉分布核心區(qū),也是全國紅豆杉最豐富的地區(qū)之一。2003年,在此建立了省級(jí)自然保護(hù)區(qū)。到目前為止,還沒有人對(duì)該區(qū)紅豆杉群落進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查,本文根據(jù)調(diào)查結(jié)果,初步研究了十八里長(zhǎng)峽紅豆杉群落結(jié)構(gòu)和生境,旨在為紅豆杉資源保護(hù)和發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。1氣候變化及植被類型十八里長(zhǎng)峽省級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于鄂西北部竹溪縣境內(nèi),大巴山東段北麓,毗鄰渝、陜。地理座標(biāo)為東經(jīng)109°42′45″～109°56′27″,北緯31°31′13″～31°42′16″。長(zhǎng)約32km,寬約23km,面積30459.3hm2。該區(qū)為是我國地勢(shì)第二階梯和第三階梯的結(jié)合邊緣,地勢(shì)呈西南向東北傾斜。山體切割劇烈,河谷曲流發(fā)育,構(gòu)成丘陵、盆地、低山、中山、亞高山及喀斯特地貌等多種地貌類型。表現(xiàn)為山體突兀,山峰巍峨,峽谷幽深。最高海拔2740m,最大相對(duì)高差2170m。海拔2000m以上的山峰49座,最大的峽谷長(zhǎng)達(dá)9km。氣候?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,具有四季分明,氣候溫和,雨量充沛,光熱適度的典型南北過渡氣候特征。據(jù)雙橋氣象站(保護(hù)區(qū)管理局所在地,海拔1250m)觀測(cè)資料,年均氣溫10.5℃,1月平均氣溫1.6℃、7月平均氣溫20.6℃,極端低溫-18.7℃,極端高溫37℃。年均降水量1347mm,其中5～10月1075.7mm,占全年79.9%。年均日照時(shí)數(shù)1575.6h,無霜期約217d。成土母巖以奧陶紀(jì)至震旦紀(jì)石灰?guī)r為主,土壤主要有黃棕壤、棕壤、暗棕壤、石灰?guī)r土、潮土和水稻土。植被區(qū)系屬泛北極植物區(qū)、中國-日本森林植物亞區(qū)、華中植物區(qū),成分復(fù)雜,兼有過渡性和古老性。具有我國種子植物屬15個(gè)地理分布區(qū)類型;具有從北亞熱帶向暖溫帶過渡性質(zhì),且溫帶成分比熱帶亞熱帶成分高。有中國特有科3科,中國特有屬38屬;東亞特有科12科,東亞分布屬113屬,系東亞古老植物區(qū)系的一部分。該區(qū)植物種類多,珍稀瀕危保護(hù)植物豐富,植被保存完整?，F(xiàn)已查明維管束植物172科、721屬、1652種。國家珍稀瀕危保護(hù)野生植物43種,其中國家重點(diǎn)保護(hù)植物26種(Ⅰ級(jí)5種,Ⅱ級(jí)21種);國家珍貴樹種17種(一級(jí)5種,二級(jí)12種);國家珍稀瀕危保護(hù)植物33種(1級(jí)1種,2級(jí)11種,3級(jí)20種)。因海拔高度的變化和特殊地形的影響,形成較多的植被類型。具有暖性針葉林、亞高山溫性針葉林、常綠闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、落葉闊葉林、竹林、灌叢、草叢、挺水植被、沉水植被等9個(gè)植被型,25個(gè)群系。2學(xué)習(xí)方法2.1環(huán)境效益調(diào)查采取全面調(diào)查的方法,對(duì)十八里長(zhǎng)峽地區(qū)雙橋、雙坪及大禾田等地(20000hm2范圍內(nèi))開展拉網(wǎng)式實(shí)地踏查,重點(diǎn)調(diào)查紅豆杉分布范圍、群落類型和面積。同時(shí)調(diào)查記錄環(huán)境因子,如海拔、坡向、坡度、坡位、母巖母質(zhì)、土壤類型、土壤厚度、土壤酸堿度等。在全面踏查的基礎(chǔ)上,在紅豆杉群落內(nèi),設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣方進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。主要調(diào)查紅豆杉群落生活環(huán)境、喬灌草組成結(jié)構(gòu)和各種類數(shù)量。共設(shè)置9個(gè)20m×20m樣方(各樣方生境條件見表1)。在樣方內(nèi)調(diào)查胸徑大于2.5cm所有喬木的種名、胸徑、樹高、枝下高、冠幅等,并分別設(shè)置2個(gè)5m×5m灌木樣方和1m×1m草本樣方,統(tǒng)計(jì)植物種名、高度、多類、蓋度等。2.2不同立地條件下火炬植物群落結(jié)構(gòu)分析在全面踏查的基礎(chǔ)上,確定紅豆杉群落分布范圍,并采用1/50000地形圖勾繪、求積,獲得紅豆杉群落面積;對(duì)樣方中的種子植物結(jié)構(gòu)分層統(tǒng)計(jì)、進(jìn)行分布區(qū)類型分析;對(duì)樣地喬木層物種的相對(duì)頻度、相對(duì)多度、相對(duì)顯著度及其重要值進(jìn)行定量分析。3結(jié)果與分析3.1不同立地條件下紅豆群落分布通過實(shí)地踏查和地形圖勾繪求積,十八里長(zhǎng)峽自然保護(hù)區(qū)境內(nèi)分布有紅豆杉群落面積540.62hm2,分布海拔1100～2200m。其中:1100～1300m13.36hm2,占2.5%;1300～1600m122.76hm2,占22.7%;1600～2200m404.5hm2,占74.8%。從其它立地因子來分析,紅豆杉群落主要分布在坡向?yàn)楸毕?、坡度?5°以上的險(xiǎn)坡地段。在高海拔、懸崖峭壁地段,人為干預(yù)小,紅豆杉群落保存最為完整,紅豆杉優(yōu)勢(shì)度更加顯。特別是在1800～2200m槍刀巖等地出現(xiàn)有大紅豆杉群落,100年以上紅豆杉古樹比比皆是,最大單株冠幅為25m×20m、地徑達(dá)191cm,在林分處于霸王木地位。紅豆杉群落主要分布在1600～2200m陰坡地帶;在海拔1600m以下,僅在峽谷、峭壁地段以邊際群落出現(xiàn),分布零散,且人干預(yù)度高,破壞性極大,群落結(jié)構(gòu)破碎,紅豆杉大樹少。分析結(jié)果:陰、濕環(huán)境有利于紅豆杉繁衍,森林采伐對(duì)紅豆杉群落破壞性大。3.2紅杉群落結(jié)構(gòu)及區(qū)系3.2.1下木層植物屬、種在9個(gè)樣方調(diào)查結(jié)果,紅豆杉群落中共出現(xiàn)種子植物37科、54屬、60種。喬木層植物有17科、24屬、27種。紅豆杉Taxuschinensis、短柄枹櫟Quercusserratavar.brevipetiolata、化香Platycaryastrobilacea、云錦杜鵑Rhododendronfortunei、紅樺Betulaalbo-sinensis、多脈鐵木Ostuyamultinervis、黃楊Buxussinica、鵝耳櫪Carpinusturczainowii、四照花Dendrobenthamiajaponica、西南槲櫟Quercusyuii、水絲梨Sycopsissinensis、巴山榧樹Torreyafargesii、粉椴Tiliaoliveri、燈臺(tái)樹Bothrocaryumcontroversum、中華槭Acersinense、西南櫻桃Prunusclarofolia、雞桑Morusaustralis、華榛Coryluschinensis、水蠟樹Ligustrumobtusifolium、直穗小檗Berberisdasystachya、白辛樹Pterostyraxpsilophyllus、紅椋子Swidahemsleyi、瓜木Alangplatanifolium、麥吊云杉Piceabrachytyla、鐵稠Quercusglauca、領(lǐng)春木Eupteleapleiosperma、水青樹Tetracentronsinense。下木層植物有10科、13屬、13種。黃楊Baxussinica、綠葉甘橿Linderaneesiana、臭牡丹Clerodndrumbungei、白辛樹Pterostyraxpsilophyllus、淡紅忍冬Loniceraacuminatavar.acuminata、拐棍竹Fargesiaspathacea、八角茴I(lǐng)lliciumbenryi、滿山紅Rhododendronmariesii、巴山榧樹Torreyafargesii、川桂Cinnamomumwilsonii、篌竹Phyllatachysnidularia、剛毛五加Acanthopanax-sinonii、莢蒾Viburnumdilatalum。草本層植物有9科、15屬16種。動(dòng)蕊花Kinostemonornatum、石蒜Lycorisradiata、鬼燈檠Rodgersiaaescrlifolia、華重樓Parispolyphyllavar.chinensis、單穗升麻Cimicifrgasimplex、大葉三七Panaxpserdo-ginsengvar.japonicus、間形沿階草Ophiopogoninrermedius、麥冬Ophiopogonjaponicus、粉條兒菜Aletrisspicata、羊齒天門冬Asparagusfilicinus、箭葉淫羊藿Epimediumsagittatum、獨(dú)蒜蘭Pleionebulbocodioides、白芨Bletillastriata、射干Belamcandachinensis、八角蓮Dysosmaversipellis、卵葉韭Alliumovalifolium。層外植物有5科、6屬、7種。五味子Schisandrasp.、菝葜Smilaxsp.、獼猴桃Actinidiasp.、軟棗獼猴桃Actinidiaarguta、串果藤Sinofranchetia、鉤藤Uncariarhynchopylla、三葉木通Akebiatrifoliata。3.2.2種子植物屬分類根據(jù)有關(guān)科學(xué)考察結(jié)果,十八里長(zhǎng)峽自然保護(hù)區(qū)區(qū)域內(nèi)有種子植物688屬,根據(jù)《中國種子植物屬的分布區(qū)類型》分類標(biāo)準(zhǔn),分別屬15個(gè)分布區(qū)類型,且溫帶分布占明顯優(yōu)勢(shì)(表3)。樣方調(diào)查表明結(jié)果,紅豆杉群落中有種子植物54屬,參照《中國種子植物屬的分布區(qū)類型》標(biāo)準(zhǔn),歸屬為9個(gè)類型(表3)。其中溫帶成分(含北溫帶分布NorthTemperate、東亞和北美間斷分布E.Asia&N.Amer.Disjuncted、舊世界溫帶分布OldWorldTemperate、東亞分布E.Asia、中國特有分布EndemictoChina)有44屬,占81.6%;熱帶成分(含泛熱帶分布Pantropic、舊世界熱帶分布OldWorldTropics、熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布Trop.Asia&Trop.Australasia、熱帶亞洲分布Trop.Asia)有10屬,僅占18.6%。分析結(jié)果表明,紅豆杉群落屬暖溫帶森林類型。3.3不同群落組成的物種組成及重要值分析表4反映出了紅豆杉群落喬木層中主要植物的相對(duì)多度、相對(duì)頻度、相對(duì)顯著度和重要值。在出現(xiàn)的27種植物中,從物種的個(gè)體數(shù)、出現(xiàn)頻度、生物量及其在群落中的功能作用和地位來分析,紅豆杉均占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。相對(duì)頻度(RelativeFrequency)分析:在紅豆杉群落喬木層植物種類中,紅豆杉在9個(gè)樣地中均出現(xiàn),其相對(duì)頻度為15.34%;相對(duì)頻度在6.75%～8.59%,即在4～5個(gè)樣地中出現(xiàn)的樹種有4種;相對(duì)頻度在5.06%及以下,即只在3個(gè)以下樣地中出的樹種有22種。這一結(jié)果表明了該地區(qū)紅豆杉群落結(jié)構(gòu)的多樣性和物種組成的多樣性。相對(duì)多度(RelativeAbundance)分析:在紅豆杉喬木層中,出現(xiàn)植物個(gè)體總數(shù)為200株,而紅豆杉Taxuschinensis個(gè)體達(dá)到73株,相對(duì)多度為36.5%;其次多脈鐵木Ostuyamultinervis個(gè)體數(shù)量為21株,相對(duì)多度為10.5%;其余25種植物個(gè)體數(shù)量均在15株以下,其相對(duì)多度均在10%以下。表明紅豆杉個(gè)體總數(shù)在群落中占優(yōu)勢(shì)。相對(duì)顯著度(RelativeProminence)分析:在9個(gè)樣方中,各樹種胸高斷面積總和為32366cm2。其中紅豆杉胸高斷面積總和為17400cm2,其相對(duì)顯著度達(dá)到53.76%;其余26種植物相對(duì)顯著度均在10%以下,且總和只有46.24%。此結(jié)果表明紅豆杉的生物量在群落中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。重要值(ImportanceValue)分析:在紅豆杉群落喬木層27種植物中,紅豆杉重要值為105.6;重要值在20%以上的有2種;重要值在10%左右的種類有7種;重要值在8%以下的有17種。這一結(jié)果表明,紅豆杉Taxuschinensis為群落的建群種,而多脈鐵木、短柄枹櫟、化香、西南槲櫟、水絲梨、華榛、領(lǐng)春木、鵝耳櫪、中華槭等9個(gè)樹種在群落有著相對(duì)重要的地位和作用。4建立國家級(jí)保護(hù)區(qū),保護(hù)生物多樣性(1)十八里長(zhǎng)峽自然保護(hù)區(qū)地處我國地勢(shì)第二階梯和第三階梯的結(jié)合邊緣地帶,森林植被兼有亞熱帶和暖溫帶植物成分,且溫帶植物占優(yōu)。該地在第四紀(jì)冰川期受冰川影響不大,且地形破碎,峽谷幽深,相對(duì)高差大,形成了復(fù)雜多樣的