山西五鹿山白皮松林的群落結構

康瑤瑤， 賈紅波， 高永龍

(北京市林業(yè)勘察設計院，北京 100029)

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山西五鹿山白皮松林的群落結構

康瑤瑤， 賈紅波， 高永龍

(北京市林業(yè)勘察設計院，北京 100029)

在山西五鹿山的白皮松林中共設立標準地6塊，對這些標準地資料進行統(tǒng)計，以研究五鹿山地區(qū)白皮松林的群落結構、白皮松的生長規(guī)律以及群落生產(chǎn)力。結果表明：該群落生活型譜中以高位芽為主，不同于同緯度的溫帶植物群落特征。白皮松林的垂直結構簡單，有喬、灌、草3層，3層共出現(xiàn)了60余種植物。喬木層白皮松為建群種；灌木層以虎榛子的重要值最大，為22.4；草本層以披針苔草重要值最大，達到75.5。白皮松林的徑級結構呈不對稱山狀曲線；各徑階樹木中,幼苗、幼樹在數(shù)量上占優(yōu)；隨著胸徑的增大,立木株數(shù)逐漸減少,這表明白皮松林更新良好,種群處于穩(wěn)定的發(fā)展狀態(tài)。

白皮松;生活型譜;徑級結構;生產(chǎn)力

白皮松(Pinusbungeana)屬松科(Pinaceae)松屬(Pinus)植物，是我國特有種，具有喜光、耐瘠薄、耐干旱和干冷氣候的特性。它不僅能生長在山地和黃土高原丘陵區(qū)的碳酸鹽褐土、典型褐土、淋溶褐土等土壤上，而且也能在石灰性反應的土壤上正常生長[1]。白皮松生長的地區(qū)，立地質(zhì)量差，其他喬木難以生長，所以它是保持水土的優(yōu)良樹種。白皮松對煙塵和二氧化硫的抗性強，有利于凈化空氣，是環(huán)境保護的優(yōu)良樹種。另外，它的樹姿優(yōu)美,蒼翠挺拔,樹干色彩鮮艷，具有很高的觀賞價值，也是庭院綠化的優(yōu)良樹種。

白皮松主要分布在山西中南部、河南西部、陜西秦嶺山麓、甘肅南部、四川北部、湖北西部、河南等地[2]。目前對該植物生態(tài)學研究較少，為此筆者對分布在五鹿山的白皮松林的群落結構進行了研究，旨在探討白皮松林結構特點，研究其生態(tài)學特性，為白皮松的可持續(xù)利用和生物學保護提供參考。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 五鹿山自然概況五鹿山自然保護區(qū)地處呂梁山南端，地理位置位于36°23′45″～36°38′20″N，118°8′～118°18′E。全區(qū)總面積20 617.3 hm2，主峰位于保護區(qū)西部，海拔1 946.3 m，最低處下莊水庫1 135.0 m。保護區(qū)位于暖溫帶季風型大陸性氣候區(qū)，特點是夏季炎熱多雨，多為東南風，冬季寒冷，盛行西北風。年平均氣溫8.7 ℃，極端最高氣溫36.4 ℃，極端最低氣溫-23.2 ℃。無霜期150～180 d，年日照時數(shù)2 400～2 700 h，年降水量一般在550 mm左右，相對濕度55.6%。該地區(qū)的白皮松林是我國分布面積最大、最集中、長勢最好的白皮松天然林。

1.2 研究方法在研究地區(qū)先踏查后調(diào)查，取有代表性的各類白皮松林進行調(diào)查，共設立固定標準地6塊(表1)，標準地大小30 m×30 m、30 m×20 m。首先記載描述標準地的基本狀況,如海拔、坡度、坡向，在每個標準地做一個土壤剖面，記錄各層厚度、質(zhì)地、結構、緊實度等。對于胸徑>4 cm,樹高>3 m的喬木進行每木調(diào)查，記錄樹種、胸徑、樹高、冠徑、枝下高、生長級和健康狀況。在標準地內(nèi)系統(tǒng)布設2 m×2 m固定樣方12塊，進行下木調(diào)查。草本樣方套嵌在下木樣方內(nèi)，面積2 m×1 m(草本樣方應有規(guī)律取下木樣方北面或南面的1/2)，分種記載下木和草本植物株數(shù)、蓋度、多度、平均高度、生長狀況和分布情況，再在標準地外系統(tǒng)布設18塊2 m×2 m的固定樣方，結合標準地內(nèi)的12塊樣方，調(diào)查林下更新狀況。

在判斷層片的優(yōu)勢種時用重要值這一指標，重要值=(相對密度+相對蓋度+相對頻度)/3，喬木層的優(yōu)勢種用相對密度和相對顯著度2個指標來衡量。數(shù)據(jù)處理應用Excel軟件。

2 結果與分析

2.1 白皮松林的生活型特點根據(jù)Raunkiaer的生活型分類系統(tǒng)[3],統(tǒng)計各樣方中出現(xiàn)的植物種,分析其結構(圖1)。結果表明：高位芽植物種類最多，占的比重最大，達到44.74%，其中喬木包括了該地區(qū)的優(yōu)勢種白皮松、遼東櫟(Quercusliaotungensis)、油松(Pinustabulaeformis)以及常見的側柏(Platycladusorientalis)、槭屬(Acer)等若干種類。灌木則由黃櫨(Cotinuscoggygri)、虎榛子(Ostriopsisdavidiana)、陜西莢蒾(Viburnumschensianum)、黃刺玫(Rosaxanthina)、紫丁香(Syringaoblata)、三裂繡線菊(Spiraeatrilobata)、胡枝子屬(Lespedeza)、忍冬屬(Londesia)、栒子屬(Cotoneaster)等種類組成。地面芽植物占所有種數(shù)的21.05%，包括苔草屬(Carex)的若干種,還有毛茛科(Ranunculaceae)、菊科(Asteraceae)、錦葵科(Malvaceae)的一些植物。地下芽植物主要包括百合科(Liliaceae)的一些植物，如玉竹(Polygonatumodoratum)，還有傘形科(Umbelliferae)的若干種類。1年生植物則主要是蒿屬(Artemisia)的植物。山西五鹿山白皮松林生活型反映了該區(qū)的自然環(huán)境。一般高位芽植物占優(yōu)勢的群落，多分布在溫熱高濕的氣候條件下。五鹿山保護區(qū)處在暖溫帶地區(qū)，并不像熱帶或亞熱帶一樣溫熱高濕，但與省內(nèi)同緯度地區(qū)相比，氣溫變幅較大，空氣相對濕度較高，特別是夏季炎熱多雨，造成了高位芽植物占優(yōu)的情況。同時，五鹿山地區(qū)的高位芽植物大多都是耐旱抗寒的植物，這說明該區(qū)環(huán)境相對比較干旱，土壤貧瘠，冬天寒冷，喜濕植物種類受到限制。

表1 6塊標準地的基本情況

2.2 白皮松林的垂直結構與物種組成白皮松林的垂直層次結構簡單，可分為喬木層、灌木層、草本層等明顯的3層。喬木層共出現(xiàn)了10個種，優(yōu)勢樹種用相對顯著度和相對密度來衡量，將6塊樣地的資料匯總統(tǒng)計，列出重要值最大的4個種(表2)?？梢钥闯霭灼に傻南鄬︼@著度和相對密度值都最高，是建群種。遼東櫟的相對顯著度比側柏大，但相對密度較側柏小，這與2個樹種自身生態(tài)特性有關。遼東櫟比較粗壯，平均胸徑在15 cm左右，而側柏徑生長慢，很難看到粗大的個體，所以即使側柏的株數(shù)比遼東櫟多，其胸高斷面積之和也可能比遼東櫟小。遼東櫟和側柏這2個樹種是五鹿山白皮松林中最常見的伴生種。

表2 五鹿山白皮松林的主要喬木樹種

在調(diào)查的6塊樣地中，共有下木22種，將重要值較大的前10種列于表3中。其中虎榛子(O.davidiana)的重要值最大，達到22.40，是白皮松林下木層的優(yōu)勢種；黃櫨(C.coggygri)和陜西莢蒾(V.schensianum)的重要值均達到10以上，是下木層的亞優(yōu)勢種；另外，重要值較大的還有胡枝子(L.bicolor)和三裂繡線菊(S.trilobata)，其余種的重要值較小，處于從屬地位。從6塊樣地的實際情況看，虎榛子分布最為均勻，在6塊樣地均有出現(xiàn)，并且它是樣地4和樣地6下木層的優(yōu)勢種，也是樣地2和樣地5下木層的亞優(yōu)勢種；陜西莢蒾的分布也很均勻，同虎榛子一樣，在6塊樣地均有出現(xiàn)，并且是樣地2的優(yōu)勢種，也是樣地6的亞優(yōu)勢種；胡枝子和三裂繡線菊在5塊樣地中出現(xiàn)，其中胡枝子是樣地5下木層的優(yōu)勢種，三裂繡線菊是樣地3下木層的優(yōu)勢種；黃櫨的重要值排第2，但它相對來說集中分布，主要出現(xiàn)在樣地1，樣地2、3、4少有分布。從上述分析中可以看出，白皮松林下木層的物種分布很有規(guī)律，趨于穩(wěn)定狀態(tài)，不同林型均由幾種常見的灌木構成優(yōu)勢種，加上其他的一些伴生種。

草本層平均高在0.2 m左右。6塊樣地里共出現(xiàn)了29種植物，將重要值最高的4種列于表3。從表3可以看出，披針苔草(Carexlanceolata)占有絕對統(tǒng)治地位，重要值達到75.50，遠遠高于其他種類，且在每塊樣地中均占優(yōu)勢，這說明其他的草本植物都處于從屬地位。白皮松林下草本植物單一的原因如下：①喬木層的郁閉度大，再加上白皮松的活枝下高較低，為1～4 m，另外下木層的蓋度也不低，遮擋了陽光，影響了草本植物的生長；②苔草的自身特性，苔草抗寒耐寒，根系發(fā)達，萌生力強，繁殖快，具有很強的競爭力和蔓延力，導致其他草本植物競爭不過苔草，使得苔草占絕對優(yōu)勢；③當?shù)氐臍夂颦h(huán)境，五鹿山冬天嚴寒漫長，限制了草本植物的發(fā)展。

表3 五鹿山白皮松林下木層與草本層的優(yōu)勢種及其重要值

2.3 白皮松林的徑級結構用徑級結構代替年齡結構對白皮松林進行動態(tài)分析[4-5]，將6塊標準地的數(shù)據(jù)綜合統(tǒng)計，結果如圖2所示。從圖2可以看出白皮松林的幼樹很多，隨著胸徑的增大，林木株數(shù)越來越少，總體呈一個不對稱的山狀曲線。胸徑超過20 cm的白皮松非常少，這與其生長習性相關。從整體上看，白皮松林的幼樹生長較好，這與人為干擾少相關。對6塊標準地的喬木數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)每塊樣地白皮松的徑階分布均符合圖2的趨勢。這說明白皮松林屬于增長型種群，在無干擾的情況下，隨著時間推移，演替進行，最終可能成為頂極群落。

3 結論

白皮松群落組成成分簡單，共出現(xiàn)了60余種植物，從生活型譜中看出高位芽植物占優(yōu)勢。群落的垂直結構簡單，只有喬、灌、草3層，喬木層白皮松為建群種；灌木層的優(yōu)勢種由林下環(huán)境決定；草本層披針苔草占優(yōu)勢。白皮松林的徑級結構呈不對稱山狀(左偏)曲線，其中幼苗、幼樹在數(shù)量上占優(yōu)，隨著胸徑的增大，立木株數(shù)逐漸減少，這表明白皮松林更新良好，白皮松種群處于穩(wěn)定的發(fā)展狀態(tài)。

[1] 鄭萬鈞，傅立國.中國植物志(第七卷)[M].北京:科學出版社, 1978: 234-236.

[2] 畢潤成.呂梁山南端白皮松的群落特征及其多樣性的研究[J].植物研究, 2002, 22(3): 366-372.

[3] RAUNKIAER C. The life forms of plants and statistical plant geography[M].New York :Oxford University Press, 1932：2-104.

[4] KNOWLES P，GRANFT M C.Age and size structure analysis of Engelmann spruce, population pine, loaclgepale pine, and limber pine in Colorado[J]. Ecology, 1983, 64: 1-9.

[5] PARKER A J，PEET R K.Size and aye structure of conifer forest[J]. Ecology, 1984, 65: 1685-1689.

Community Structure ofPinusbungeanaForest on Wulu Mountain in Shanxi Province

KANG Yao-yao, JIA Hong-bo, GAO Yong-long

(Beijing Forestry Survey and Design Institute, Beijing 100029)

The community structure, growth regularity and community productivity ofPinusbungeanaforest based on 6 stands from Wulu Mountain in Shanxi Province were analyzed.The results showed that in the life spectrum of community, phaenerophyte dominated the forest and this character is different from other temperate vegetation community at the same latitude. The vertical structure was simple, consisting of canopy, shrub and herb layers, and there are about 60 species in 3 layers.P.bungeanawas constructive species in the canopy layer, while Ostriopsis davidiana dominated shrub layer with highest importance value of 22.4, and Carex lanceolata ranked the first in herb layer with the importance value of 75.5. The diameter structure ofP.bungeanaforest was a asymmetry mountain shape, seedlings and saplings predominanted quantitatively, and the number of trees decreased while DBH increased, suggesting thatP.bungeanapopulation had a good regeneration and the community was in a stable development.

Pinusbungeana; Life spectrum; Diameter structure; Productivity

國家“十一五”科技支撐計劃課題 (2006BAD24B01) 。

康瑤瑤(1983- )，女，安徽阜陽人，工程師，從事森林資源調(diào)查和規(guī)劃設計方面的技術研究工作。

2014-12-03

S 791.243;Q 145

A

0517-6611(2015)02-159-03