泰宁江南油杉群落调查分析

陈翠丽

(福建省泰宁国有林场,福建 泰宁 354400)

江南油杉(KeteleeriacyclolepisFlous)属松科(Pinaceae)冷杉亚科(Abietoideae)油杉属(Keteleeria)植物,是中国特有树种,在云南[1]、广西[2-3]、贵州[4]、湖南[5]、江西[6]、福建[7-9]、浙江[10]等亚热带地区较为常见。江南油杉具有重要的利用推广价值,在生长适应性方面,其耐干旱和低温,对土壤肥力要求不严,适合在我国南方大部分地区种植,且未见严重流行的病虫害,是南方重要造林树种。在生长速度方面,27年生平均树高可达16.9 m,胸径20.3 cm,材积0.2834 m3,生长速度较快[11]。在用材方面,出材率高,木材具有通直坚实、纹理直、有光泽、耐水湿等特性,可作为优良的用材树种[12]。在观赏价值上,其树姿挺拔雄伟,枝繁叶茂,球果奇异、硕大,具有较高的观赏价值,可广泛用于园林、庭院等栽培。在人工繁育、造林和利用上,具有成熟的理论和实践基础,现阶段具有实现大量繁育和种植的条件[13-18]。由于人类采伐、自身生物学特性和环境变化等影响,近年来江南油杉的自然资源逐渐减少,就地保护利用迫在眉睫。目前对江南油杉群落的研究主要集中在林分类型、物种组成、空间结构等方面[5,8,19],而关于其自然生长情况的调查却鲜有报道。因此,本文采用样方法调查福建泰宁县朱口镇官田村江南油杉天然群落,研究该群落草本层、灌木层、乔木层的物种组成,并通过分析江南油杉的自然生长情况,探究其种群结构特征,揭示其生长规律,并以此为例,分析其就地保护和利用方法,为促进江南油杉的自然和人工促进更新等保护利用措施的制定和实施提供参考。

1 材料与方法

1.1 样地概况

样地位于福建省泰宁县朱口镇官田村许坊017林班07大班060小班,地理坐标位于东经117°17′3″、北纬27°2′37″;海拔300—400 m;调查样地区域内年均气温18.1 ℃,绝对最高气温36.9 ℃,极端最低气温-6.1 ℃,年均降水量1577.7 mm,年均无霜期300 d。土壤为黄红壤,呈微酸性,土质疏松肥沃;区内气候湿润,水热条件好,气候及土壤条件适宜江南油杉生长。

1.2 群落物种多样性调查

2023年2月3日,以草本层、灌木层和乔木层划分群落结构,调查并鉴定江南油杉群落不同空间位置植物种类。其中草本层以五点法在林地的中央和四角各设2 m × 2 m的小样方1块,在每个小样方内调查草本植物种类,最后五点汇总。灌木层以五点法在林地中央和四角各设置10 m × 10 m的样方1块调查每样方灌木种类(包括灌木层的乔木小苗)并汇总。乔木层每木调查乔木种类。

1.3 江南油杉树高、胸径和冠幅调查

2023年2月3日,对群落内江南油杉进行每木检尺,调查江南油杉群落内所有江南油杉立木的胸径、树高、冠幅等因子并记录。采用围径尺测量林木胸高线1.3 m处的胸径;测高仪测量林木高度;卷尺测量林木东西、南北方向的冠幅长度,取平均值为林木冠幅。

1.4 数据分析

统计分析67株江南油杉胸径、树高和冠幅的平均值、标准误、中位数、极值和95%置信区间等。采用相关性分析研究胸径、树高和冠幅之间的相关关系,并采用一元一次线性回归模型对这三者关系进行拟合。数据分析采用SPSS 23.0软件,图表制作采用GraphPad Prism 8.0和Microsoft Excel 2007软件。

2 结果与分析

2.1 江南油杉群落植物物种多样性

江南油杉群落乔木层、灌木层和草本层的植物种类分别见表1、表2和表3。乔木层有江南油杉、毛竹、板栗、茅栗、苦槠、樟树、杉木等24种,其中以江南油杉为优势种;灌木层有合欢、楤木、朱砂根、山血丹、老鸦糊、油茶等灌木46种;草本层有红柳叶牛膝、菖蒲、杏香兔耳风、薤白、裂叶蛇葡萄等草本植物78种。物种多样性草本层最丰富,占比52.70%;其次是灌木层,占比31.08%;乔木层物种组成相对简单,占比16.22%。

表1 江南油杉群落乔木层植物种类

2.2 江南油杉胸径、树高和冠幅的分布

67株江南油杉生长因子的分布见图1,由图1可知,67株江南油杉的平均胸径为31.62 cm,中位数为28.50 cm,众数为24.70 cm,上四分位数和下四分位数范围为22.3～36.4 cm,且胸径分布图表现为单峰高而窄,说明除极大值外,江南油杉的胸径分布较为均匀。树高平均值为21.78 m,中位数为23.00 m,众数为25.00 m,上四分位数和下四分位数范围为16.00～27.00 m,树高分布图具有2个峰,且峰扁而宽,说明树高差异程度较大,具有多极分化现象。冠幅平均值为8.54 m,中位数和众数均为8.00 m,上四分位数和下四分位数范围为6.00～10.00 m,极大值(21.00 m)是极小值(2 m)的10.5倍,只出现1个扁而宽的峰,说明冠幅无两级分化,但差异较大。

小提琴图中的每个点代表1棵江南油杉个体;实线为平均值;虚线为上下四分位线图1 江南油杉的胸径、树高、冠幅的小提琴图

2.3 胸径、树高、冠幅的相关性分析及回归方程

通过江南油杉胸径、树高、冠幅的相关性分析可知,江南油杉的胸径、树高和冠幅三者间均存在极显著的正相关关系。其中,胸径与树高间的相关系数为0.416,胸径与冠幅间的相关系数为0.825,树高与冠幅间的相关系数为0.480,说明江南油杉的胸径、树高和冠幅间具有极强的共变关系,1个变量的变化会引起其它2个变量朝相同方向变化,体现了江南油杉在空间上的生长规律。为进一步探究江南油杉胸径、树高和冠幅等3个生长因子间的相关关系,对其两两间进行一般线性回归拟合,结果见图2—图4。由图2可知,江南油杉胸径与树高之间较符合一般线性回归关系,树高整体随着胸径的增长而增长,但相近胸径下,树高分布离散程度较大,回归方程式为:Y=13.91+0.26X,R2=0.184。由图3可知,胸径与冠幅的线性关系极强,线性拟合程度极高,回归方程式为:Y=2+0.21X,R2=0.699。由图4可知,树高与冠幅间较符合一般线性回归关系,但离散程度较大,归方程式为:Y=4.3+0.19X,R2=0.196。

图2 江南油杉树高与胸径的线性关系

图3 江南油杉冠幅与胸径的线性关系

图4 江南油杉冠幅和树高的线性关系

3 结论与讨论

组成群落的各种生物种群不是任意地拼凑在一起的,而是有规律组合在一起才能形成一个稳定的群落。本文调查的江南油杉群落中,共发现植物148种,其中草本植物78种,占比52.70%;灌木植物46种,占比31.08%;乔木24种,占比16.22%。其它江南油杉群落调查研究中也发现,以江南油杉作为优势种可以形成物种丰富度较高的群落,如何国生[8]发现江南油杉群落的乔木层种类有16种,灌木层26种,草本层7种;姜英等[5]发现江南油杉人工林中共有植物46种。说明福建泰宁江南油杉群落物种丰富度较高,具有极高的多样性和复杂性,各种植物种类有机组合在一起,空间资源得以充分利用,发展形成一个成熟稳定的植物群落。

优势种和建群种对群落的结构和群落环境的形成有明显影响,通常个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积较大、生活能力较强,占有竞争优势,并能通过竞争来取得更多资源。本研究对天然群落的67株江南油杉的生长调查结果体现其在自然条件下的种群结构特征和演替趋势。首先,最大单株的胸径、树高和冠幅分别达到151.00 cm、34.00 m和21 m,远高于其它单株,在群落中占据绝对的主导地位。其次,平均胸径、平均树高和平均冠幅分别为31.62 cm、21.78 m和8.54 m,长势较为均匀,种群正处于壮年期,是群落的绝对优势种,说明以江南油杉为主要树种进行造林是可行的,并且能达到较好的生长效果。自然生长状态下,树高、胸径和冠幅三者间存在极显著的相关关系,胸径与树高间的相关系数为0.416,相关方程为y树高=13.91+0.26x胸径;胸径与冠幅间的相关系数为0.825,相关方程为y冠幅=2+0.21x胸径;冠幅与树高间的相关系数为0.480,相关方程为y冠幅=4.3+0.19x树高。

但是,林内江南油杉小苗和幼树极少,最小株胸径、树高和冠幅分别达到10.30 cm、6.5 m和2 m,说明其种群繁衍出现一定的障碍,若进一步衰退,其主导地位有被其它物种取代的风险。江南油杉种子萌发、幼苗成活对环境要求较为苛刻,如温度、养分、光照、水分、其它生物因子等[3,20-21]。而该群落垂直结构分层现象明显,草本层、灌木层物种较丰富,同时混生阔叶树,光照利用非常充分,也导致林下形成庇荫的环境,不利于江南油杉这一喜光植物的种子萌发和幼苗成活,因此断代明显,该结果与姜英等[5]、何国生[8]、刘菲等[15]的研究相似。因此,在江南油杉种子萌发和幼苗生长的关键期,对草本层、灌木层、冠层进行适当的干扰和梳理以增加林下光照,是人工促进其种群接替和更新的重要途径。