甘肃兴隆山国家级自然保护区森林植被分布状况分析

2016-12-13金秋艳

甘肃科技 2016年21期

关键词：林缘阴坡阳坡

金秋艳

（甘肃兴隆山国家级自然保护区管理局，甘肃兰州 730117）

甘肃兴隆山国家级自然保护区森林植被分布状况分析

金秋艳

（甘肃兴隆山国家级自然保护区管理局，甘肃兰州 730117）

通过对阳坡、林缘和阴坡地区的植被分布状况和土壤含水量进行调查，分析兴隆山保护区的植被分布状况，为我国西北部生态植被的演化趋势提供参考依据。

兴隆山保护区；森林植被；分布状况；分析

甘肃兴隆山国家级自然保护区位于甘肃省兰州市东南约50km处，地处103°50′～104°10′E、35° 38′～35°58′N，总面积约29583.6hm2，占榆中县总土地面积329470hm2的8.98%。保护区西起兰州市七里河区阿干林场，东止榆中县新营镇，南接临洮县，北连榆中平原。其东西长37km，南北宽17km，由兴隆山系和马啣山系的高、中山群组成，形成南高北低的地势，为祁连山向东延升的余脉，主峰3671m，有陇右第一峰之称，平均海拔2000m以上[1]。全区森林覆盖率79.25%，活立木总蓄积量74.7万m3。区内森林茂密，动物、植物、水文、旅游等资源丰富，起着调节气侯，涵养水源，保持水土，维护生态平衡的重要作用。

1 兴隆山保护区自然环境概况

兴隆山自然保护区地处内陆中、高山地，大陆性季风气候明显，总的气候特征表现为温带半湿润气候。区内日照适中，降雨充足，气温偏低。四季气候特征为春季多风少雨，夏季湿润凉爽，降水增多，秋季温和但昼夜温差较大，冬季寒冷少雪，四季分明，水热同季。保护区常年平均日照时间为2055h，全年日照率为46%。年平均气温4.1℃，其中最高7月，为15.8℃。极端最高气温33.6，极端最低气温－28.0℃，积温1577.5℃。平均无霜期125d左右[2]；冻土深度平均为 120cm，极端最大深度 150cm。年平均降水447.2mm，多集中在7～9月，占全年降水量的37.2%。全区共有大小不等的河流、小溪30余条，年泾流量5349万m3，为植物的生长提供了良好的生长条件[3]。

保护区山脉系祁连山山系东延部分，由马啣山系的高中山群所组成，主要山脉有马啣山、兴隆山和栖云山。马啣山与兴隆山南北对峙呈马鞍形，山势走向呈西北—东南，地势南高北低，海拔在2 000～3600m之间，马啣山主峰海拔3671m[4]，是黄土高原范围内唯一超过3600m的高峰。山体过境后，向东延伸终止于浩瀚的黄土丘陵，渐渐地进入半荒漠化、荒漠化和沙漠。随着海拔高度增加，植被类型依次出现森林、高山灌丛、草甸和荒漠自然景观。从基带向上，植被类型由干草原过渡到针叶林和次生的落叶阔叶混交林，进一步过渡到高寒灌丛草甸植被[5]。

2 考察方法

本次调查在阴坡选取了9个10m×10m的样方，记录乔木的株数，观测其生长状况。在这9个样方中选取4个2m×2m的小样方，记录灌木的盖度及生长状况，同时选取4个1m×1m的小样方，记录草本的盖度和生长状况；在林缘地区，观测9个5 m×5m样方内的灌木和乔木，在其中选取9个1 m×1m的样方，记录草本的株数与盖度。在阳坡地区，观测9个5m×5m样方内的灌木和乔木，在其中选取9个1m×1m的样方，记录样方内草本的株数与盖度。同时对阳坡、林缘和阴坡地区的土壤含水量进行了测定。

3 结果与分析

3.1 土壤含水量

各层含水率从阴坡—林缘—阳坡逐渐降低，并

且同层间含水率为阴坡＞林缘＞阳坡。在0～20cm处，阴坡的土壤含水率分别比林缘和阳坡高11.21%和40.38%；在20～40cm处，阴坡的土壤含水率分别比林缘和阳坡高26.65%和40.16%；在40～60cm处，阴坡的土壤含水率分别比林缘和阳坡高 5.10%和19.09%。在取土时发现，阴坡土层最厚，林缘地区土层最薄，如图1所示。

图1 土壤含水率

3.2 植物区系的物种组成

根据本次野外调查和统计，在样方内乔木植物共有4科4属4种，含种数仅占总种数的25%。灌木有16科26属32种，其中蔷薇科和忍冬科所包含的种数占总种数的56.25%，在该地植物区系中占主导作用。草本有22科40属54种，其中百合科、菊科、毛茛科、茜草科、禾本科和蔷薇科所包含的种数占总种数的62.97%，在该地植物区系中占主导作用。

3.3 各物种的重要值

3.3.1 重要值计算方法

在森林群落的分析中，重要值（IV）的数值大小可作为群落中植物种优势度的一个度量标志，并可以体现群落中每种植物的相对重要性及植物的最适生境，其计算公式为：

1）乔木重要值

公式（1）中，相对高度（%）=100×某个种的高度/所有种的总高度；相对显著度（%）=100×某个种的基径断面积/所有种的基径断面积之和；相对多度（%）=100×某个种的株数/所有种的总株数；

2）灌木和草本植物的重要值

公式（2）中，相对盖度（%）=100×某个种的盖度/所有种的总盖度。

3.3.2 乔木的重要值比较

重要值用来表示某个种在群落种的地位和作用的综合数量指标。因此，我们对样地内的乔木重要值进行归结比较。由图2可以看出，青杄在阴坡地区和林缘地区对于群落中其他种有很大影响，而其本身却是受到影响最小的种，其耐寒性较差，因分布海拔高度较低，水热条件较好，群落植物种类比较丰富。群落结构简单，主要为成、过熟林，平均胸径在25～40cm之间，平均树高18～25m之间。在阳坡地区，辽东栎为优势种，平均树高6～9m，平均胸径9～12cm。其分布于陡坡，而且根系发达，对于陡坡、土壤滑踏体具有良好的固定能力；对于保持水土、涵养水源、维持森林环境及生态平衡具有重要作用。在调查中发现部分样方中，辽东栎由乔木变成了灌木。这是由于辽东栎林经人为或自然因素的反复干扰、破坏，环境发生剧烈变化，尤其是土壤条件向着干燥贫瘠的方向改变。与此同时，辽东栎萌生的多代性使其生命力与生活力强烈衰退，而逐渐退化为灌丛林。因为辽东栎的发展是可逆的，在自然条件下或人为采取促进措施的影响下，可终止辽东栎逆行发展，从而逐渐形成与当地气候、土壤等自然条件相适应的原生林相；若继续无休止的破坏，将沦为灌丛、荒山坡、甚至岩石裸露。

图2 乔木的重要值比较

3.3.3 灌木的重要值比较

将三个生境梯度下所有物种的重要值归结比较，大于20%的物种有：阴坡的优势种有华西箭竹（98.94%）、峨眉蔷薇（49.77%）、灰栒子（48.37%）、金花忍冬（22.80%）和小檗（22.57%）；林缘地区的优势种为小檗（43.66%）、李（38.41%）、金花忍冬（33.30%）、水栒子（29.73%）、圆叶鼠李（22.79%）和黄蔷薇（22.19）；阳坡的山楂（96.79%）、水栒子（72.26%）、菝葜（46.05）、灰栒子（27.99）。由此可以界定阴坡、林缘和阳坡地区的优势种。（如图3所示）。

图3 灌木的重要值比较

在阴坡是以华西箭竹为灌木层片的优势种，当乔木层被完全采伐破坏以后所形成的次生类型。因它具有适应寒冷和强光照、具有特殊的地下茎分蘖繁殖等生态生物学特性而得以保留下来，并逐步繁殖形成次生优势种群。若箭竹林遭受继续破坏，则被沙棘、柳等灌丛或草地所代替。林缘地区的优势种为小檗，它具有耐寒、耐旱、耐贫瘠的特性，生态幅广。自然繁殖能力强，除种子繁殖外，根蘖能力也很强，能通过扩展的根系能使种群在不良环境迅速繁衍生存。其根系发达，主根明显，侧根密生并呈浅根性水平扩展，具有很强的水土保持功能。小檗群落属于原生森林植被或高大灌丛被破坏后形成的次生植被类型，群落稳定性相对较小，若无人为干扰破坏，自然状态下，经过一定时期可重新恢复到森林或高大群丛的原生植被状态。但若继续受到人为破坏，将退化为草地。

3.3.4 草本的重要值比较

阴坡的重要值大小为：薹草（158.84%）＞悬钩子（41.79%）＞毛果铁线莲（10.77%）＞高山露珠草（10.25%）；林缘地区为：玉竹（64.79%）＞薹草（44.00%）＞三褶脉紫菀（29.10%）＞淫羊藿（17.99%）＞悬钩子（15.45%）＞短柄草（15.09%）＞甘肃耧斗菜（14.73%）＞糙苏（14.19%）；阳坡为：薹草（147.27%）＞短柄草（41.06%）＞菊（15.07%）＞茜草（12.06%）＞淫羊藿（11.80%）。由此可知薹草在阴阳坡均为草本中的优势种，玉竹在林缘区为优势种。薹草的发育程度因地而异，在较陡山坡不甚发育，而在台地及山坡下部阴湿之地，发育良好（如图4所示）。

图4 草本的重要值比较

3.4 植被类型

保护区因地域纬度和经度的跨度小，热量纬向变化和水分经向变化不明显，植物的水平带分布没有明显变化，植被呈垂直地带性分布。根据此次野外调查结果可知：兴隆山保护区植被类型属于落叶阔叶林和寒温性针叶林。根据重要值大小可判断，阴坡应属于薹草—华西箭竹—青杄林群从，阳坡为薹草—山楂—辽东栎林群从，林缘则属于玉竹—小檗—青杄林群从。

3.5 物种多样性

3.5.1 乔木的物种多样性

Margalef指数反映群落物种丰富度，阴坡的物种数目＞阳坡＞林缘；阳坡的多样性指数＞阴坡＞林缘地区，是由于不同生境梯度下种的不均匀性造成的；计算Pielou均匀度指数表明：林缘＞阴坡＞阳坡（如图5所示）。