水杉原生母树种群及群落特征研究

【摘要】：水杉(Metasequoia glyptostroboides Hu Cheng)是中国著名的杉科孑遗植物。水杉原生种群只局限于鄂西(湖北利川)、渝东(重庆石柱)、湘西(湖南龙山)所形成的极狭窄三角形分布区内。目前对水杉的保护工作还做得很不够。本课题运用种群生态学、群落生态学、数量生态学的基本原理、基本方法,以水杉原生母树种群、群落及其生境为研究对象,在全面调查的基础上,对水杉原生种群的分布格局、年龄结构,水杉群落的类型、结构特征、数量特征、区系成分、物种多样性以及物种生态位等作定量研究。为分析水杉群落的演替规律,探讨外部影响对水杉原生种群及生境的扰动响应机制,提出其生物多样性保护与恢复的科学模式作参考。 主要研究结论如下: (1)5746株水杉原生母树分布在湖北省利川市建南、谋道、汪营和忠路以及福宝山森林管护区的5个乡镇。 (2)用偏离系数进行水杉原生母树种群聚集强度的测定,结果呈明显的集群分布。 (3)现存水杉原生母树种群径级结构呈瓮型金字塔,为衰退种群。胸径在40～99cm的母树个体数多,为5 221株。胸径在60～99cm时,胸径生长速率最大;胸径在40cm以下时,树高生长速率最大;胸径在80～99cm时,是水杉旺盛生长期。胸径在120cm以上的母树,仍然生长良好。 (4)水杉原生母树的生境类型大致可分为住宅旁、路旁、水旁、田旁、山坡等5种。东坡分布多,下坡分布多,0～20度的缓坡和斜坡多,集中分布在海拔高度1 100～1 300m的范围内。生长势最强的是南坡和东南坡。坡位和坡度都与水杉树高、胸径呈显著负相关。海拔高度与树高呈显著正相关,与胸径没有相关性。 (5)影响水杉原生母树生长的干扰因子主要有砍伐、病虫害、耕作、雷击、大风、水蚀、社区影响和科研、考察等其它因子。这些因子的空间分布、发生频率、面积大小和规模强度等性质各不相同。近二十年来,已经有83株水杉原生母树因为各种原因死亡。 (6)水杉原生母树群落植物属的地理分布共有173属,缺乏地中海区、西亚至中亚分布和中亚分布两种类型。群落乔木层植物共有64属77种,上层以枫香、柳杉、青冈栎、杉木、香椿、银杏、核桃、黑壳楠等优势种构成。灌木层有124属147种。 (7)按照群落优势种丰富度指数和重要值可将群落划分为13类典型水杉原生母树群落。优势种分属14科18种,其中常绿4科5种。群落分层现象明显,乔木层树种偏少,灌木层发育完善。不同类型群落物种多样性指数不同。干扰较小的群落多样性高。海拔高度在1 000～1 200m时,物种多样性指数和均匀度指数最大。多样性指数在坡位上的数量分布呈现上坡下坡中坡的趋势。坡度在20度以上的群落物种多样性最大,在坡向上的变化趋势不明显。 (8)在水杉原生母树群落中,生态位宽度较大的种群顺序是水杉、柳杉、杉木、香椿、枫香、锥栗、板栗。主要种群生态位相似性的所有组对中相似比例大于0.6的没有,只有14对相似性比例大于0.3;主要种群生态位重叠值集中在0～0.01之间,各种群对资源的共享趋势不明显。 (9)自水杉被发现以来,原生生境不断被破坏,群落树种大大减少,林相逐渐单一。母树群落演替指数在4.12至7.86之间,已经完成针叶林先锋群落马尾松群落向针阔混交林的过渡,并将最终演替到顶极常绿阔叶林。如果环境保护好,干扰程度低,在沼泽湿地上、河谷旁完成从次生水杉林到水杉针阔混交林,然后到预顶极湿地水杉林这种发展演替过程是可能的。 (10)水杉母树生境恶化、生长受到严重干扰的原因主要有人类活动、农业耕作、经费缺乏和自然灾害等。当前要做好资金筹措、资料普查等基础性工作。在此基础上,建立水杉母树数据库,封山育林,运用现代方法和技术努力恢复生境,改善水杉种群结构和群落结构。