浙江长兴金钱松群落结构特征及其资源保护研究

2020-06-12刘大伟南程慧谢春平黄晨杨

中国野生植物资源 2020年4期

刘大伟，南程慧，谢春平，张健，黄晨杨，李浩

(1. 南京森林警察学院刑事科学技术学院，江苏南京 210023； 2. 野生动植物物证技术国家林业和草原局重点实验室，江苏南京 210023)

金钱松[Pseudolarixamabilis(Nelson) Rehd.]隶属于松科(Pinaceae)金钱松属(PseudolarixGord.)，是我国特有的单属种植物，已被列为国家二级重点保护植物。根据化石证据表明，该物种曾广泛分布于北纬33°～52°之间[1]；但随着地球气候与地理环境的变迁，现仅局限分布于我国长江中下游华东和华中地区，且呈零星分布的态势[2]。由于其具有树干通直、木材优良、树形优美及秋色绚烂等特点，在森林培育及园林绿化中备受青睐，具有较高的观赏价值和生态价值[3]。目前，对该物种的研究主要集中在资源挖掘与物种保护、繁育与栽培技术、根部内生真菌、病虫害防治、成分分析、细胞学、地理分布等这几个方面[4-5]。而在金钱松资源调查、生态适应性研究及其他深度开发利用等方面仍有待加强，同时有关金钱松生态学方面的研究也较为鲜见[2, 7-8]。由于近年来随着茶园种植的不断扩展，导致金钱松种群的发展受到了严重的人为干扰和生境的逐渐破坏，许多成年个体被环剥树皮死亡或幼树幼苗被拔除[6]，金钱松种群维持及更新受到了严重的威胁。

浙江长兴县因其丰富的金钱松资源，于2012年被授予“金钱松之乡”的称号。但本地金钱松资源保护却面临着政策不全、规划不科学、机制不合理、及保护工作与林农利益冲突等问题[9]。同时，金钱松生境受到不同程度的干扰与破坏，对该区域金钱松的研究与保护显得迫在眉睫。对此，笔者对长兴县典型的金钱松群落进行了调查，通过物种组成、重要值、频度定律等数量分析揭示该地金钱松群落的结构特征，为该区域金钱松将来的保护和管理提供科学参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

研究区位于浙江省北部湖州市长兴县(30°43′～31°11′N，119°33′～120°06′E)，属低山丘陵向太湖西岸平原过渡的地区，全域面积约1430 km2。该县属亚热带海洋季风气候，气候整体特征表现为四季分明、雨热同期、气候温和、降雨充沛等。该区域年均温15.6℃，最低温和最高温一般出现在1月和7月。年均降水1309 mm，其中75%的降雨量集中在5月～9月期间，降雨季节变化表现为夏多秋少的特点。年均日照时数约1810 h，历年平均日照百分率为41%，光照分配较均匀。长兴县土壤以红壤土类(50.84%)、水稻土类(34.52%)、潮土类(12.89%)和岩性土类(1.75%)等4种类型为主。

1.2 研究方法

于2019年3月和7月，在浙江长兴县分布较为典型的金钱松群落设样调查(119°44′E，31°3′N)。每个样圆内随机选取1株金钱松为中心，设置半径6 m的18样圆，共计约2000 m2。对样圆内出现的乔木(DBH≥2 cm)每木检尺，记录物种名、高度、胸径、高度等。在样圆内的4个方向分别设置1个2 m×2 m灌木样方，记录种名、高度、冠幅、株数等。同时，对每个样地的土壤、坡向、干扰程度等环境因子进行记录。对野外调查数据进行整理分析，获取金钱松群落物种组成名录；计算乔木树种的重要值[10]，由此判断群落优势种；最后利用Raunkiaer频度定律揭示群落的演替情况[11]。

2 结果与分析

2.1 群落物种组成

对金钱松群落的物种统计分析，结果表明：群落内共有木本种子植物74种，隶属于37科56属。其中，裸子植物有2科2属2种，分别是松科金钱松属的金钱松和杉科(Taxodiaceae)水杉属(Metasequoia)的水杉(Metasequoiaglyptostroboides)，水杉可能为逃逸为野生。被子植物有35科54属72种，其中蔷薇科(Rosaceae)、壳斗科(Fagaceae)、樟科(Lauraceae)种类占优。乔木层优势种除金钱松外，以毛竹(Phyllostachysedulis)、冬青(Ilexchinensis)、盐肤木(Rhuschinensis)、苦槠(Castanopsissclerophylla)、栗(Castaneamollissima)、黄檀(Dalbergiahupeana)等为主。灌木层以茶(Camelliasinensis)、水竹(Ph.heteroclada)、野蔷薇(Rosamultiflora)及其他乔木层树种的幼树幼苗居多。群落内含有的1属1种的科共有24科，占该群落植物总科数的49.7%、占总属数的32.2%以及占总种数的24.6%。由此可见，群落科属组成较为分散，优势科属并不突出。这一物种组成结构特征与其他濒危裸子植物有一定的相似之处[12]。

根据Raunkiaer频度定律，对金钱松群落乔木层物种频度进行分析表明(图1)：A级至E级物种频度分别为51.3%、20.4%、16.7%、8.8%和2.0%。频度大小的排序表现为A>B>C>D>E，与Raunkiaer频度定律所表现的A>B>C≥D

图1 金钱松群落物种频度分布Fig. 1 Frequency pattern of species in the community of Pseudolarix amabilis

2.2 群落优势种

重要值是一项综合指数，它通过物种个体数、个体大小及在群落中出现频率的高低来反映其在群落中的地位。一般而言，重要值大的物种在群落中均具有较为显著的位置。表1所列为金钱松群落乔木层重要值大于1的物种(25种)，它们的重要值之和达85.6%，因此这些物种的组成情况可反映出当地金钱松群落内优势物种的地位。从表1来看，重要值位列前六的物种分别为金钱松、毛竹、栗、苦槠、冬青和盐肤木，其数值分别为17.48%、15.86%、4.83%、4.81%、4.43%和4.09%。其中金钱松和毛竹的重要值显著大于其它物种，这也反映出当地金钱松群落以这两种植物占有较为明显的优势地位。重要值大于2%的还有山胡椒(Linderaglauca)、黄檀、化香树(Platycaryastrobilacea)、枸骨(Ilexcornuta)、卫矛(Euonymusalatus)和野漆(Toxicodendronsuccedaneum)。余下物种重要值均在2%以下，物种的数也随之增多。由此可以看出，金钱松群落重要值相对比较分散，除金钱松和毛竹较为突出外，其余物种明显较小。这些物种不论是在相对多度、相对优势度及相对频度方面与上述2个优势种比较均不占优。

2.3 群落垂直结构

长兴金钱松群落乔木层垂直结构大致可划分为四层结构。乔木Ⅰ层高度在15 m以上，主要以金钱松为主，伴有少数的毛竹。乔木Ⅱ层高度在10 m～15 m之间，主要以毛竹为主，同时还伴有枫香树、枫杨等少数几个物种。乔木Ⅲ层的高度在5 m～10 m之间，这一层的物种组成较为丰富，常见的物种有黄檀、盐肤木、苦槠、冬青、栗、小叶青冈、榆树等。树高低于5 m的划分在乔木IV层，该层主要以一些小乔木或大灌木为主，如山胡椒、冬青、赤杨、白杜(Euonymusmaackii)、青榨槭(Acerdavidii)、白檀(Symplocospaniculata)等。虽然该群落划分为四层，但整体而言群落结构较为简单清晰。低层偶有络石(Trachelospermumjasminoides)、鸡矢藤(Paederiascandens)等少数藤本植物出现外，未见有其他大型藤本植物出现。由此可知，其群落垂直结构特征更倾向于温带的性质。

表1 金钱松群落主要乔木重要值

注：表中仅列出重要值大于1的物种。

由于样地存在一定的人为干扰，因此灌木层物种也较为简单，常见的有菝葜(Smilaxchina)、野蔷薇、茶、悬钩子(Rubussp.)、檵木(Loropetalumchinense)、小叶女贞(Ligustrumquihoui)等。其中，部分样地内有大量的水竹(Ph.heteroclada)出现，这可能会与金钱松幼树幼苗对群落资源存在一定的竞争关系。

3 讨论

通过上述分析可知，研究地金钱松群落目前可归类为针叶阔叶落叶林，但同时毛竹、苦槠、青冈(Cyclobalanopsisglauca)等物种在乔木层和灌木层均有一定数量的个体数存在，在顺行演替的情况下群落已经开始朝着落叶阔叶与常绿阔叶混交林的方向发展。由此不难看出，群落处于演替初期，而Raunkiaer频度定律也证实了这一点。当前，金钱松群落内物种在林下层中存在较为激烈的竞争。金钱松做为群落早期入侵树种，其乔木层竞争具有较大的优势，因此它的成年个体的生长趋于稳定。但随着群落的发展，郁闭度增加，金钱松幼树与幼苗比其他阔叶树的竞争能力弱，故在林下层基本没有金钱松个体出现，这与实际调查的结果是相吻合的。在林下层，与金钱松存在竞争的树种较多，如毛竹、板栗、小叶栎、盐肤木、青榨槭等是它的主要竞争树种；尤其是竹类已对金钱松形成了较为明显的竞争态势[14]，这种情况也出现在篦子三尖杉(Cephalotaxusoliveri)等其他濒危植物中[12]。因此，控制竹类植物生长对金钱松的保护有较为重大的意义。

本研究发现，在金钱松群落中幼苗或者幼树在更新层中明显缺失，这一情况对金钱松种群的整体发展是极为不利的。形成这一情况主要是：一方面金钱松在生长后期需光性增强，处于林下层的幼树与幼苗由于群落郁闭度高，在“他疏”或“自疏”的作用下已大量减少。其次，金钱松种子具有风媒和动物传播两种途径进行散布，部分种子被松鼠等啮齿类动物消耗，另一部分在林下未获得足够的条件萌发而死亡，因此缺少足够的种子进行种群延续。再者，金钱松为菌根性树种，缺少外生菌根菌等真菌作用会导致幼树发育不良[15]。

农业生产活动与金钱松的生存存在一定的冲突。经过野外走访调查，部分金钱松周围被开发成茶园、果园等经济林。由于金钱松遮挡了种植园的阳光，有村民拔除金钱松小苗以减少对农业种植的影响，这也是野外调查未发现金钱松幼树幼苗的主要原因之一。

因此，针对金钱松当前群落存在的问题，建议：(1)研究地金钱松种群更新较为困难，易被竹类等植物取代其优势种的地位，因此应控制竹类植物种群的发展。同时，可采取人工干预的方式，以增加幼苗的数量，促进金钱松物种更新。(2)合理开展迁地与就地保护工作，在群落较为完整的区域进行围栏保护。对干扰较为强烈的地段，将集中迁地保护，如苗圃地、植物园等。(3)加强政府管理与宣传工作。对周边居民进行长期宣传教育，培养其保护濒危植物的意识，适当情况下给予村民一定的生态补偿。