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南京紫金山糙叶树群落结构及物种多样性

2018-06-11宋伙林卓启苗郭益力董丽娜

安徽农业科学 2018年35期
关键词:物种多样性群落结构紫金山

宋伙林 卓启苗 郭益力 董丽娜

摘要 [目的]探究紫金山糙叶树(Aphananthe aspera)的群落结构特点,为紫金山糙叶树的保护及可持续应用提供科学依据。[方法]采用典型样地调查法对群落进行调查,采用Excel 2010对数据进行统计分析。[结果]紫金山糙叶树群落有维管束植物40科54属67种;种子植物区系地理成分较为复杂,温带和亚热带区系过渡性特征明显;群落可分为乔木层、灌木层、草本层。乔木层与灌木层Simpson 指数、Pielou均匀度指数无明显差异,灌木层Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener 指数高于乔木层。[结论]该群落今后将向着带有常绿成分的落叶阔叶林方向演替,糙叶树在群落中的竞争优势被其他树种削弱,应适当采取一定的保护措施。

关键词 糙叶树;群落结构;物种多样性;紫金山

中图分类号 S718.54文献标识码 A文章编号 0517-6611(2018)35-0108-02

糙叶树(Aphananthe aspera)是榆科(Ulmaceae)糙叶树属(Aphananthe)落叶乔木,分布广泛,常见于山西、山东、江苏、安徽等地,在华东和华北地区生于海拔150~600 m的丘陵山地,在西南和中南地区生于海拔500~1 000 m的山谷、溪边林中,生长较迅速[1-2] 。糙叶树树干挺拔,枝叶茂密,秋季叶色鲜黄,是非常美丽的秋季色叶树种,是紫金山秋季彩林景观的重要组成部分。作为秋季彩叶树种,糙叶树具有非常良好的开发前景,其核果黑色,秋日挂满枝头,亦是优美的秋季观果树种。

目前对于糙叶树的研究报道较少,仅汪桂民[3]和张佳平等[4]分别对糙叶树的育苗造林技术及云台山的糙叶树群落进行了探究。笔者以紫金山糙叶树自然群落为研究对象,探究其物种组成、区系特点、层级结构及物种多样性等内容,旨在为糙叶树的物种保护及可持续应用提供科学依据。

1 研究区概况

紫金山位于江苏省南京市(32°01′57″~32°06′15″N、118°48′24″~118°53′04″E)东部,总面积为3 008.8 hm2,最高峰海拔为448.9 m,土壤类型为黄棕壤和黄褐土类。由于地处北亚热带与暖温带的过渡地带,植被组成也明显表现出过渡性,地带性植被类型为落叶-常绿阔叶混交林,地带性落叶树种主要有麻栎(Quercus acutissima)、栓皮栎(Quercus variabilis)、槲树(Quercus dentata)、枫香(Liquidambar formosana)、糙叶树(Aphananthe aspera)、红柴枝(Meliosma oldhamii)、苦树(Picrasma quassioides)、化香(Platycarya strobilacea)、乌桕(Sapium sebiferum)、朴树(Celtis sinensis)、紫弹树(Celtis biondii)、榔榆(Ulmus parvifolia)、三角槭(Acer buergerianum)、刺楸(Kalopanax septemlobus)等,主要的地帶性常绿树种有冬青(Ilex chinensis)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、枸骨(Ilex cornuta)、南天竹(Nandina domestica)、女贞(Ligustrum lucidum)等[5]。

2 研究方法

2.1 样地设置

2018年5—6月采用样方法,在全面踏查的基础上,选择糙叶树种群分布集中且林分保持良好的典型地段设立3个20 m×20 m 标准样地,并记录标准样地分布地区、面积、海拔、经度、纬度、坡向等因子。乔木、灌木均采用每木调查,详细记录树种、胸径、树高、冠幅等,记录胸径小于3 cm的植物高度。在每块标准样地的四周与中心设置5块1 m×1 m的草本样方,详细记录草本种类、盖度等。群落中的某些植物,因其植物性状为攀援木本或草本,有藤本类植物的一些特征,故也计入灌木层内。

2.2 数据分析

重要值(IV)=(相对多度+相对显著度+相对频度)/3[6]。其中,相对多度=(某物种的个体数/全部物种的个体数)×100%;相对显著度=(某物种的显著度/全部物种显著度之和)×100%;相对频度=(某物种的频度/全部种的频度之和)×100%。

多样性指数:Margalef丰富度指数DMargalef=(S-1)/lnN;Shannon-Wiener指数H=-si=1PilnPi;Simpson指数D=1-si=1Pi2;Pielou 均匀度指数J=H/lnS[6-7],其中S是样方单元中的物种数,N是样方单元中的总个体数,Pi是第i种的相对多度。

采用Excel 2010对数据进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 群落物种组成

根据统计,南京紫金山糙叶树群落中共有维管束植物40科54属67种,其中蕨类植物5科5属6种、裸子植物2科2属2种、被子植物33科47属59种,被子植物中双子叶植物31科43属54种、单子叶植物2科4属5种。

数量优势科依次为壳斗科(Fagaceae)(4属6种),蔷薇科(Rosaceae)(3属6种),木犀科(Oleaceae)(3属4种),百合科(Liliaceae)(3属3种)。含有单种的属占绝对优势,有45个,占属数的83.33%;含有2种的属有6个,占属数的11.11%;含有3种的属有3个,分别为栎属(Quercus)、柿属(Diospyros)、石楠属(Photinia),占属数的5.55%。

3.2 植物区系地理成分

根据吴征镒[8-9]中国种子植物区系地理成分划分标准,对该群落种子植物的49个属进行分析,结果见表1。世界分布的属有2属,为悬钩子属(Rubus)、薹草属(Carex),该分布区类型很难在群落中体现出区系特点,因此在区系分析中意义不大。热带分布的属(2~7)有24属,占整个区系属数的48.98%,为常见成分,构成群落中层及灌木层主体,如糙叶树属(Aphananthe)、山胡椒属(Lindera)、石楠属(Photinia)、柿属(Diospyros)等。温带分布的属(8~10)有16属,占整个区系属数的32.65%,如枫香树属(Liquidambar)、栎属(Quercus)、柯属(Lithocarpus)、槭树属(Acer)、女贞属(Ligustrum)等,构成了该群落乔木层的主体。地中海区、西亚至中亚分布仅1属1种,即黄连木属(Pistacia),占2.04%。东亚和北美洲间断分布及东亚分部的属有13属14种,占整个区系属数的26.53%,主要为木本植物,如野鸦椿属(Euscaphis)、白马骨属(Serissa)等。可见,糙叶树群落的植物种类较为丰富,地理成分较为复杂,群落植物主体为温带成分和亚热带成分,可见该区系过渡性特征较为明显。

3.3 群落垂直结构

糙叶树群落垂直结构层次分明,可以分为乔木层、灌木层和草本层。乔木层中,糙叶树的重要值远大于其他树种,可见样方选择的合理性,栓皮栎(Quercus variabilis)、石楠(Photinia serrulata)等重要值分别为第2、3位,枫香(Liquidambar formosana)、女贞(Ligustrum lucidum)、山胡椒(Lindera glauca)、马尾松(Pinus massoniana)等重要值相差不大(表2)。乔木层又可以分为3个亚层,第1亚层高10 m以上,主要有栓皮栎、枫香和马尾松等;第2个亚层5~10 m,主要有糙叶树、女贞、朴树、紫弹树等;第3个亚层3~5 m,主要有石楠、山胡椒、紫薇(Lagerstroemia indica)等。灌木层包括胸径小于3 cm的幼树幼苗和真正的灌木种类,主要有老鸦柿(Diospyros rhombifolia)、白檀(Symplocos paniculata)、小叶石楠(Photinia parvifolia)、山胡椒、六月雪(Serissa japonica)等,以及石栎(Lithocarpus glaber)、三角枫(Acer buergerianum)、女贞、朴树、糙叶树、山胡椒等幼树小苗。草本层主要有三脉紫菀(Aster ageratoides)、海金沙(Lygodium japonicum)、红盖鳞毛蕨(Dryopteris erythrosora)等。

3.4 群落物种多样性

物种多样性是生境中物种丰富度及分布均匀性的一个指标,它受生境中生物和非生物多种因素的影响[10],能有效地表征生物群落和生态系统结构的复杂性。由糙叶树群落中乔木层和灌木层物种多样性指数可以看出(表3),该群落的物种数为48(仅限木本)。通过分层比较,灌木层的物种丰富度、物种多样性指数要高于乔木层,二者在Simpson指数和均匀度指数上相差不大,可见这2个指数在糙叶树群落各层次物种多样性的变化上体现得不是很明显,2个层次多样性比较接近。Shannon-Wiener 指數和Margalef丰富度指数能够较好地表现层次间的差异[11]。

4 结论

紫金山糙叶树群落内共有维管植物67种,隶属于40科54属,壳斗科、蔷薇科、木犀科、百合科等为优势科,单种属占绝对优势。种子植物地理区系较为复杂,不少温带成分和亚热带成分在此交汇,区系过渡性特征较为明显。

该群落垂直结构层次明显,群落可分为乔木层、灌木层、草本层。重要值分析表明,糙叶树、栓皮栎、石楠、枫香、女贞等物种的重要值比例较高;灌木层老鸦柿、白檀、小叶石楠、山胡椒及石栎、三角枫、女贞、朴树等幼树小苗等占较大优势。群落平均物种多样性指数Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数依次为7.20、2.82、0.90、0.73,灌木层丰富度高于乔木层。

群落中物种分布不均匀,使其存在分化与演替的趋势。目前紫金山糙叶树群落中高大乔木主要有栓皮栎、马尾松、枫香等,糙叶树重要值远大于群落中其他树种,同时也占据了乔木的第2亚层,未来一段时间群落仍趋于稳定。灌木中的幼树小苗分散林下,糙叶树小苗占据一定空间,但数量不及石栎、女贞等常绿树种,说明该群落今后将向着带有常绿成分的落叶阔叶林方向演替。此外,还有石楠、朴树等大量小苗,削弱了糙叶树在群落中的竞争优势,应适当采取一定的保护措施,以保证在提高该群落物种多样性的同时保持一定的稳定性。

参考文献

[1] 陈有民.园林树木学[M].2版.北京:中国林业出版社,2011:380.

[2] 臧德奎.园林树木学[M].2版.北京:中国建筑工业出版社,2012:222.

[3] 汪桂民.糙叶树育苗造林技术[J].林业实用技术,2010(11):27.

[4] 张佳平,丁彦芬.江苏云台山糙叶树群落调查及植物配置模式研究[J].中国园林,2013(4):18-23.

[5] 董丽娜,徐海兵,居峰,等.南京紫金山国家森林公园植物多样性现状及保护对策[J].江苏林业科技,2011,38(1):30-35.

[6] 王晨晖,潘夏莉,毛忠,等.浙江天目山金钱松群落特征及其物种多样性研究[J].中国园艺文摘,2017(3):53-59.

[7] 苏宇乔,张毅,贾小容,等.几种多样性指标在森林群落分析中的应用比较[J].生态科学,2017,36(1):132-138.

[8] 吴征镒.中国种子植物属的分布区类型[J].云南植物研究,1991(增刊IV):1-139.

[9] 吴征镒.中国种子植物区系地理[M].北京:科学出版社,2011.

[10] 刘春生,章艺,刘鹏,等.九龙山自然保护区黄山木兰群落结构特征及其优势种群结构[J].浙江林业科技,2010,30(1):1-7.

[11] 方彦,谢春平,伊贤贵.福建武夷山野生早樱群落物种多样性[J].南京林业大学学报(自然科学版),2008,32(3):142-144.

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