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《西南大学》 2018年
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贵州赤水桫椤国家级自然保护区植物群落特征研究

刘钦  
【摘要】:贵州赤水桫椤国家级自然保护区是以桫椤(Alsophila spinulata)及其生境为主要保护对象的自然保护区,为世界上拥有数量较多、面积较广的桫椤林区之一。区内集中成片的古老孑遗植物桫椤、丰富的野生动植物种类、典型的中亚热带常绿阔叶林植被以及独特的丹霞地质地貌,具有极高的保护价值和重要的科学价值。本研究以赤水桫椤国家级自然保护区为研究地,根据植被类型在保护区设置50个固定样地、15个随机样地和8个代表不同植被型群系的典型样地。在对保护区进行野外实地调查的基础上,应用区系学、数量生态学等方法,从物种组成、区系特征、植物多样性及群落结构等方面对群落特征进行分析,并利用R软件进行聚类分析和CCA排序分析。为有效地保护区内珍稀濒危植物以及典型的中亚热带常绿阔叶林森林生态系统提供科学依据,同时为区内植物多样性的保护和管理提供基础资料,以及植物群落动态变化监测奠定基础。研究结果如下:(1)本研究统计得赤水桫椤保护区植物群落维管植物共计91科180属251种,其中蕨类植物16科21属25种,占总物种数的9.96%,种子植物75科159属226种,包含裸子植物2种,被子植物中双子叶植物有65科139属201种,单子叶植物8科18属21种。群落立木密度为2317株·hm~(-2),重要值最大的物种为芭蕉,其次为毛竹,桫椤位列第三;种子植物区系分析,科共分为10个分布区类型及4种变型,世界分布有9科,热带分布44科,温带分布21科,中国特有分布1科;属共分为14个分布区类型及11种变型,其中世界分布有9属,热带分布91属,温带分布属56属,中国特有分布3属,群落区系成分以热带为主,同时包含一定比例的温带成分,且热带分布中以泛热带最多,温带分布以北温带最多。(2)植物多样性分析发现,赤水桫椤保护区植物多样性高,群落类型多样,群落各层物种丰富度差异较大,物种丰富、多样性指数和均匀度指数均表现为:草本层灌木层乔木层;各调查样方平均物种数为16.79种,平均植株数为92.26株,平均丰富度为20.24%;各样方Simpson指数变化范围为0.15~0.94,平均为0.78;Shannon-Weiner指数变化范围为0.36~4.48,平均为2.97;Pielou指数变化范围为0.33~1.38,平均为1.07,不同调查区样方植物多样性差异明显。(3)对调查所得251种植物的生活型进行分析发现,高位芽植物最多,占64.94%,一年生植物最少,仅占3.59%,高位芽植物以小高位芽植物为主,占高位芽植物的22.33%,保护区生活型谱特征明显,代表了本气候区下森林群落的植物生活型特征;群落垂直结构分析发现,乔木层植株高度在3~6m最多,优势物种为芭蕉和毛竹,灌木层以高度大于2m植株最多,桫椤优势地位明显,草本层蕨类植物较多,无明显优势物种,植株高度小于0.4m比例最大,群落垂直结构分为乔木层(6m)、亚乔木层(3-6m)、灌木层(1-3m)和草本层(1m)四个层次;群落径级结构分布显示,乔木层以小乔木为主,胸径多在2~6cm,灌木层以胸径不大于2cm植物最多,随胸径值增大,植株数量呈线性减少。(4)群落CCA排序分析发现,环境因子中坡度、岩石裸露度、草本层盖度与土壤厚度、郁闭度呈负相关,海拔是影响群落分布的主导因子,随着海拔升高坡度逐渐减小,各样方物种组成受到多个环境因子影响呈现间断聚集分布,形成多个适应其生境的群丛,随着海拔升高,主要组成物种由芭蕉、毛竹、桫椤、粗糠柴、粗叶木、罗伞等,逐渐过渡为脚骨脆、山矾、茜树、油桐、毛桐、毛脉南酸枣等,最终转变为杉木、楠木、灯台树、亮叶桦、白栎、四川大头茶等,其中桫椤种群与海拔和土壤含水量呈明显负相关,与土壤厚度呈正相关。(5)对73个调查样地进行聚类分析,发现采用Ward最小方差聚为14类最合理,14个类群所在群落分属于10个群系,分别为毛竹林、芭蕉灌草丛、桫椤-芭蕉-罗伞灌草丛、马尾松林、楠木林、杉木林、亮叶桦林、枫香-四川大头茶混交林、楠木-灯台树-毛脉南酸枣林和灯台树林,其中属于南亚热带常绿阔叶灌草丛群系组的类群最多。毛竹林、芭蕉灌草丛、桫椤-芭蕉-罗伞灌草丛和马尾松林主要分布于较低海拔区域,杉木林、亮叶桦林、枫香-四川大头茶混交林、楠木-灯台树-毛脉南酸枣林和灯台树林多位于较高海拔区域。(6)对各群落进行比较发现,14个群落物种丰富度差异较小,植物多样性和均匀度随海拔升高依次增加,其中毛竹林、芭蕉灌草丛、桫椤-芭蕉-罗伞灌草丛植物多样性和均匀度较小,枫香-四川大头茶混交林、楠木-灯台树-毛脉南酸枣林和灯台树林植物多样性和均匀度较高;垂直结构比较发现,毛竹林高度分布均匀,高度多在8m以上,芭蕉群落高度多在6m左右,马尾松林和杉木林以高度大于6m的植株为主;枫香-四川大头茶混交林和灯台树林群落各高度级分布最合理;亮叶桦林植株高度集中于5~7m,群落垂直高度偏低。径级结构比较发现,群落径级结构与其高度结构具有关联,物种组成对群落径级结构起了决定作用,各群落中马尾松林和杉木林的径级结构相似,桫椤-芭蕉-罗伞灌草丛胸径分布比例最不均匀,亮叶桦林含大径级植株比例极少,胸径在9cm以上的植株比例仅有11.24%,楠木-灯台树-毛脉南酸枣林和灯台树林径级分布最合理。赤水桫椤保护区物种丰富,植物多样性高,受到地理环境因子的影响,形成多样的群落类型,各群落植物多样性和结构特征差异明显,海拔是影响群落分布的主要因素。芭蕉和毛竹群落位于沟谷两侧,气候暖湿,形成的南亚热带常绿阔叶灌草丛,优势种突出,物种组成和群落结构单一,群落稳定性低,是桫椤种群主要生长环境;山坡较高海拔区以山地常绿落叶阔叶混交林和典型阔叶林为主,物种组成丰富,植物多样性较高,群落结构多样,群落稳定性较高。桫椤种群分布于沟谷区域,生境范围相对狭窄,繁殖过程对环境要求较高,受人类活动干扰和毛竹入侵影响较大,应对桫椤所在群落进行专门保护和严格管理,保护林区生物多样性同时,促进桫椤种群的稳态增长。
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