雷公山、高黎貢山和星斗山自然保護(hù)區(qū)禿杉群落對(duì)比研究

余德會(huì)，謝鎮(zhèn)國(guó)，陳紹林，和正軍，胼 立，余永富，唐秀俊

（1.貴州雷公山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，貴州 雷山 557100，2.湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，湖北 恩施，445000，3.云南高黎貢山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，云南 貢山，673500）

禿杉Taiwania flousiana 屬杉科Taxodiaceae 臺(tái)灣杉屬Taiwania 喬木，是第三紀(jì)古熱帶植物區(qū)系孑遺物種，國(guó)家II 級(jí)保護(hù)植物[1]。該種生長(zhǎng)較快，材質(zhì)優(yōu)良，樹(shù)形高大挺拔，可作為優(yōu)質(zhì)珍貴的用材樹(shù)種和庭院綠化樹(shù)種；同時(shí)，對(duì)研究我國(guó)歷史植物區(qū)系及古氣候、古生物、古地質(zhì)學(xué)等有著重要的意義[2]。禿杉曾廣泛分布于歐洲和亞洲東部，由于第四紀(jì)冰期的影響，現(xiàn)僅存于我國(guó)湖北南部的利川毛壩，云南西部怒江流域的高黎貢山、瀾滄江流域的蘭坪，臺(tái)灣中央山脈的阿里山、太平山、烏松杭山和貴州東南部的雷公山，呈現(xiàn)出間斷分布式樣；雷公山為主要產(chǎn)地。因此對(duì)不同緯度的雷公山、高黎貢山和星斗山自然保護(hù)區(qū)禿杉群落迚行對(duì)比研究，探討其動(dòng)態(tài)規(guī)律，對(duì)于禿杉種群的保護(hù)具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)選在雷公山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)雷公山）、高黎貢山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)高黎貢山）、星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)星斗山）。雷公山，108°05′ ～ 108°24′ E，26°15′ ～ 26°32′ N，巖石主要為板巖，土壤類(lèi)型為黃壤和黃棕壤，年降水量1 300 ～ 1 600 mm，年平均溫度9 ～ 17℃，相對(duì)濕度大，陰雨天氣多，典型的山地環(huán)境，原生植被為常綠闊葉林，高山常綠、落葉闊葉混交林，苔蘚矮林，杜鵑Rhododendron simsii 灌叢等[1-2]；高黎貢山，98°33′ ～ 98°36′ E，27°42′ ～ 28°02′ N，巖石主要為變質(zhì)巖，土壤類(lèi)型為黃棕壤和棕壤，年平均氣溫14.7℃，平均降水量1 668 mm，原生植被為半濕潤(rùn)常綠闊葉林、中山濕性常綠闊葉林、常綠闊葉混交林、亞高山針葉林、寒溫性灌叢和草甸等[3-4]；星斗山，108°31′ ～ 108°48′ E，30°04′ ～ 30°14′ N，屬云貴高原東北的延伸地帶，巖石主要為砂巖、紫色砂頁(yè)巖和石灰?guī)r，土壤類(lèi)型為砂壤、黃壤土、黃褐土、黃棕壤和石灰?guī)r収育的黑色石灰土，年平均降水量1 481 mm，年均氣溫12.7℃，屬亞熱帶大陸季風(fēng)氣候，原生植被為常綠闊葉林、常綠落葉闊葉混交林和山地灌叢[5-6]。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置和調(diào)查

于2017 年5- 8 月對(duì)禿杉天然分布較集中的雷公山、高黎貢山、星斗山針闊混交林分別設(shè)20 m×50 m 樣地1 個(gè)，采用相鄰栺子法樣斱法（栺子小樣斱10 m×10 m）迚行調(diào)查。喬木層記彔種名、胸徑、樹(shù)高、冝幅等指標(biāo)，灌木層和草本層只調(diào)查出現(xiàn)在樣斱中的種類(lèi)；環(huán)境調(diào)查為海拔、坡向、坡度、土壤類(lèi)型、pH 測(cè)定等因子，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉調(diào)查樣地基本情況Table 1 Information of sample plots of T.cryptomerioides in Leigongshan, Gaoligongshan and Xingdoushan Nature Reserves

2.2 數(shù)值計(jì)算

喬木層的重要值公式為：重要值＝相對(duì)頻度+相對(duì)密度+相對(duì)顯著度[7]。

物種多樣性計(jì)算為Simpson 豐富度指數(shù)（Dr），Berger-Parker 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（d），Margalef 豐富度指數(shù)（dMa），Shannon 群落多樣性指數(shù)（He'，H2'）和Pielou 均勻度指數(shù)（Je）等[8-9]，公式如下：

Simpson 豐富度指數(shù)Dr：

Berger-Parker 指數(shù)d:

nmax為個(gè)體數(shù)量多物種的個(gè)體數(shù)量。

Margalef 指數(shù)dMa:

Shannon 指數(shù)（以e 為底） He'

Shannon 指數(shù)（以2 為底） H2′:

Pielou 均勻度指數(shù)Je:

式中，S 為物種數(shù)目；N 為所有物種的個(gè)體數(shù)之和；ni為第i 個(gè)種個(gè)體數(shù)量。

植物區(qū)系數(shù)據(jù)處理首先統(tǒng)計(jì)各個(gè)樣地科、屬、種及其組成。根據(jù)吳征鎰的中國(guó)種子植物屬的分布區(qū)類(lèi)型[10-11]確定各個(gè)樣地植物屬的分布區(qū)類(lèi)型，迚行植物區(qū)系對(duì)比分析。

作圖表軟件為Excel 2010，分析軟件為SPSS 17.0。

3 結(jié)果與分析

3.1 禿杉群落種類(lèi)組成

根據(jù)對(duì)雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落樣斱調(diào)查統(tǒng)計(jì)，共有維管植物77 科148 屬243 種。其中3 個(gè)保護(hù)區(qū)都出現(xiàn)的有19 科，占總科數(shù)的24.68%；2 個(gè)保護(hù)區(qū)都出現(xiàn)的有25 科，占總科數(shù)的32.48%；只出現(xiàn)在1 個(gè)保護(hù)區(qū)的有33 科，占總科數(shù)的42.86%。3 個(gè)保護(hù)區(qū)都分布的屬有9 屬，占總屬數(shù)的6.1%；2 個(gè)保護(hù)區(qū)都出現(xiàn)的有36 屬，占總屬數(shù)的24.32%；只出現(xiàn)在1 個(gè)保護(hù)區(qū)的有102 屬，占總屬數(shù)的68.92%。3 個(gè)保護(hù)區(qū)都出現(xiàn)的種有4 種，即禿杉，杉木Cunninghamia lanceolata，紫麻Oreocnide frutescens，百兩釐Ardisia crispa，占總種數(shù)的1.62%；2 個(gè)保護(hù)區(qū)都出現(xiàn)的有38 種，占總種數(shù)的15.64%；只出現(xiàn)在1 個(gè)保護(hù)區(qū)的201 種，占總種數(shù)的82.72%。

分布在雷公山、高黎貢山和星斗山3 個(gè)保護(hù)區(qū)的維管植物分別為132 種、94 種、58 種，分別隸屬于58 科88 屬、46 科69 屬、35 科45 屬，其中蕨類(lèi)植物分別為10 科12 屬15 種、8 科9 屬11 種、4 科4 屬6 種，種子植物分別為48 科76 屬117 種、38 科60 屬83 種、31 科41 屬52 種。

雷公山禿杉群落樣地中維管植物種類(lèi)分別比高黎貢山和星斗山多38 種（28.79%）和74 種（56.06%），被子植物種類(lèi)也比高黎貢山和星斗山多44（34.65%）和75（59.06%）?？梢?jiàn)，雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落樣地中維管植物、被子植物和蕨類(lèi)植物科屬種數(shù)量都顯示雷公山最多，其次是高黎貢山，最少是星斗山。

3.2 重要值分析

禿杉為高大喬木，分析喬木層的物種重要值，更能說(shuō)明禿杉群落的優(yōu)勢(shì)情況。

表2 雷公山、高黎貢山、星斗山禿杉群落樣地喬木層重要值Table 2 Importance values of tree layer in the sample plots in Leigongshan, Gaoligongshan and Xingdoushan

由表2 可知，雷公山禿杉群落樣地中喬木層植物共有23 種（表2），其中禿杉的重要值最高，為0.363 5，其次是水青岡，為0.133 7，再次是虎皮楠為0.057 3。重要值大于該群落平均重要值（0.043 5）的只有3 種?？梢?jiàn)，樣地中以禿杉和水青岡為主，虎皮楠為輔；喬木層中物種種類(lèi)豐富，但分布不均、數(shù)量少，優(yōu)勢(shì)種突出。

高黎貢山禿杉群落樣地中喬木層植物共有25 種，其中大果馬蹄荷的重要值最高，為0.226 3，其次是禿杉，為0.145 6。重要值大于該群落平均重要值（0.040 0）的有6 種，占總種數(shù)的24.0% ，其余都在平均值以下，19種，占總種數(shù)的86.0%。可見(jiàn)，高黎貢山樣地中以大果馬蹄荷為主，禿杉為輔；喬木層中物種種類(lèi)豐富，但分布不均、數(shù)量少，優(yōu)勢(shì)種突出。

星斗山禿杉群落樣地中喬木層物種共有14 種，其中甜櫧的重要值最高，為0.325 6，其次是杉木和馬尾松，分別為0.142 7 和0.113 9。重要值大于該群落平均重要值（0.071 1）的有4 種，占總種數(shù)的28.57%，其余都在平均值以下，有10 種，占總種數(shù)的71.43%?？梢?jiàn)，星斗山禿杉群落樣地中甜櫧占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；喬木層中物種種類(lèi)單一，禿杉種群地位不明顯（0.050 0），在該群落中排在第6 位。

可知，雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落樣地中，禿杉占主要優(yōu)勢(shì)的是雷公山，在該群落中重要值排名第1 位，其次是高黎貢山，在該群落中排名第2 位，星斗山的禿杉群落在該群落中排名第6 位，優(yōu)勢(shì)不明顯。

3.3 物種多樣性分析

通過(guò)公式（1）～（5）計(jì)算雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落樣地物種多樣性，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3 可知，高黎貢山草本層優(yōu)勢(shì)度（6.80）和灌木層優(yōu)勢(shì)度（14.70）最高，但喬木層以雷公山優(yōu)勢(shì)度（5.38）最高；星斗山的草本層優(yōu)勢(shì)度（2.09）和喬木層優(yōu)勢(shì)度（3.38）最低，灌木層優(yōu)勢(shì)度最低為雷公山（9.98）。雷公山禿杉群落中喬木層占居優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致林下的透光線不足，喜光的草灌物種減少。因此，雷公山樣地中喬木樹(shù)種的優(yōu)勢(shì)突出，灌木樹(shù)種優(yōu)勢(shì)沒(méi)有高黎貢山和星斗山強(qiáng)，但草本優(yōu)勢(shì)比星斗山強(qiáng)，稍弱于高黎貢山。

草本層中物種豐富度最高是高黎貢山（107.32），其次是雷公山（72.53），豐富度最小的是星斗山（29.07）；喬木層和灌木層中豐富度最高的是雷公山，分別為5.76 和10.85，其次是高黎貢山，分別為4.85 和5.26，最小的是星斗山，分別為3.31 和4.04。

表3 雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落物種多樣性Table 3 Species diversity of sample plots in Leigongshan, Gaoligongshan and Xingdoushan

雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落樣地的物種多樣性指數(shù)（Dr，He'和H2'），喬、灌、草物種多樣性指數(shù)均為：雷公山 ＞ 高黎貢山 ＞ 星斗山。這與禿杉的特性有兲，禿杉最佳生長(zhǎng)環(huán)境為人為適當(dāng)干擾，對(duì)禿杉的更新和生長(zhǎng)更佳[12-14]，星斗山禿杉群落在村寨邊，人為活動(dòng)過(guò)度頻繁，雷公山離村寨約2.5 km，有一定的人為活動(dòng)，高黎貢山離村寨約20 km，人為活動(dòng)?xùn)吷佟?/p>

均勻度指數(shù)（Je）喬木、草本雷公山稍高，灌木的均勻度指數(shù)雷公山略低于星斗山，但都相差不大，均在0.7 ～ 0.95 之間。說(shuō)明雷公山、高黎貢山和星斗山的禿杉群落均勻程度相似。

3.4 區(qū)系分析

根據(jù)屬的區(qū)系類(lèi)型分類(lèi)，將雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落樣地中88 屬、69 屬和44 屬劃分為24 個(gè)類(lèi)型和亞型（表4）。包括了我國(guó)植物所有分布區(qū)類(lèi)型，表明禿杉群落組成的植物屬的區(qū)系地理成分的復(fù)雜性。

雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落樣地中植物屬區(qū)系熱帶分布（序號(hào)2 ～ 12）的屬數(shù)為46 屬、33 屬和17 屬，分別占雷公山、高黎貢山和星斗山總屬數(shù)的52.3%，47.8 和38.6%，都在各自群落中居首位；溫帶分布（序號(hào)13 ～ 19）的屬數(shù)分別為23 屬、25 屬和16 屬，分別占雷公山、高黎貢山和星斗山總屬數(shù)的26.1%，36.2%和36.4%，都在相應(yīng)群落中居第二位；雷公山、高黎貢山和星斗山世界分布的屬均最少，分別為2 屬、4 屬和3屬，占雷公山、高黎貢山和星斗山的2.2%，5.8%和6.8%。說(shuō)明雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落屬的區(qū)系特征為以熱帶分布為主，溫?zé)釒Х植紴檩o，世界分布最少。最為明顯是雷公山，其次是高黎貢山，星斗山不明顯，如星斗山熱帶分布的屬數(shù)僅比溫帶分布的多1 個(gè)屬。

在屬的各區(qū)系分布類(lèi)型中，雷公山、高黎貢山和星斗山在泛熱帶類(lèi)型中分別有16 屬、12 屬和6 屬，占雷公山、高黎貢山和星斗山總屬數(shù)的18.2%，17.4%和13.6%，其中雷公山在該分布區(qū)類(lèi)型中屬數(shù)最多，高黎貢山和星斗山在各自分布類(lèi)型中屬數(shù)排第2 位，都次于北溫帶（20.3%和20.5%）。在泛熱帶分布類(lèi)型中3 個(gè)保護(hù)區(qū)同時(shí)出現(xiàn)的屬有里白屬Diplopterygium，榕屬Ficus，山礬屬Symplocos；同時(shí)出現(xiàn)在2 個(gè)保護(hù)區(qū)有菝葜屬Smilax，粗葉木屬Lasianthus，厚皮香屬Ternstroemia，釐星菊屬Chrysogonum，石韋屬Pyrrosia，鵝掌柴屬Schefflera，松屬Pinus，肖烏蕨屬Sphenomeris；只出現(xiàn)在一個(gè)保護(hù)區(qū)的有8 屬，為復(fù)葉耳蕨屬Arachniodes，花椒屬Zanthoxylum，冷水花屬Pilea，石松屬Lycopodium，柿屬Diospyros，碗蕨屬Dennstaedtia，崖豆藤屬Callerya，葉下珠屬Phyllanthus。

表4 禿杉群落物種屬的分布區(qū)類(lèi)型Table 4 The areal-types of genera of plant in T.cryptomerioides communities in Leigongshan, Gaoligongshan and Xingdoushan

在北溫帶分布的類(lèi)型中，雷公山、高黎貢山和星斗山分別有6 屬、14 屬和9 屬，占各自總屬數(shù)的6.8%，20.3%和20.5%，其中高黎貢山和星斗山的北溫帶屬數(shù)在各自的區(qū)系類(lèi)型中屬數(shù)最多。在北溫帶分布類(lèi)型中3 個(gè)保護(hù)區(qū)同時(shí)出現(xiàn)僅有杜鵑花屬Rhododendron 和越橘屬Vaccinium；同時(shí)出現(xiàn)在2 個(gè)保護(hù)區(qū)有耳蕨屬Polystichum，狗脊屬Woodwardia，釐腰屬Chrysosplenium，茜草屬Rubia，只出現(xiàn)在1 個(gè)保護(hù)區(qū)的有斑葉蘭屬Goodyera，草莓屬Fragaria，鵝耳櫪屬Carpinus 等11 屬。

在東亞分布類(lèi)型中，雷公山、高黎貢山和星斗山分別有11 屬、5 屬和6 屬，占各自總屬的12.5%，7.2%和13.6%，其中雷公山和星斗山的分布數(shù)在各自的分布區(qū)類(lèi)型中居第二位。在東亞分布類(lèi)型中3 個(gè)保護(hù)區(qū)同時(shí)出現(xiàn)有且僅有旌節(jié)花屬Stachyurus；同時(shí)出現(xiàn)在2 個(gè)保護(hù)區(qū)有虎皮楠屬Daphniphyllum，蘭屬Cymbidium，山茶屬Camellia，杉木屬Cunninghamia；只出現(xiàn)在1 個(gè)保護(hù)區(qū)的有風(fēng)輪菜屬Clinopodium，釐粟蘭屬Chloranthus，獼猴桃屬Actinidia 等7 屬。

中國(guó)-喜馬拉雅分布只有雷公山分布的八月瓜屬Holboellia 和高黎貢山分布的五加屬Acanthopanax；中國(guó)-日本分布類(lèi)型有3 屬，其中雷公山有白辛樹(shù)屬Pterostyrax 和木通屬Akebia，高黎貢山有黃檗屬Phellodendron；中國(guó)特有分布類(lèi)型只有2 屬，即雷公山分布的鳳丫蕨屬Coniogramme 和星斗山分布的剛竹屬Phyllostachys。

4 結(jié)論與建議

雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落樣地中維管植物共有77 科148 屬243 種，受到緯度和地理距離以及環(huán)境和氣候影響，分布相同的種相當(dāng)少，3 個(gè)保護(hù)區(qū)樣地都出現(xiàn)的種僅有4 種，科和屬分別為19 科和9 屬。在3個(gè)保護(hù)區(qū)禿杉群落樣地中分布的種類(lèi)也差異很大，分別為58 科88 屬132 種、46 科69 屬94 種、35 科45 屬58種，其中被子植物和蕨類(lèi)植物跟維管植物的數(shù)量成正比兲系，即都顯示雷公山禿杉群落中物種數(shù)最多，其次是高黎貢山，最少是星斗山。

禿杉在3 個(gè)保護(hù)區(qū)樣地中，占主要優(yōu)勢(shì)的是雷公山，在該群落中排名第1 位，其次是高黎貢山，在該群落中排名第2 位，星斗山的禿杉群落在該群落中排名第6 位，優(yōu)勢(shì)不顯著；雷公山和高黎貢山禿杉群落喬木層都表現(xiàn)為物種種類(lèi)豐富，但分布不均、數(shù)量少，優(yōu)勢(shì)種突出，然而星斗山禿杉群落喬木層物種種類(lèi)更單一，優(yōu)勢(shì)種更為突出。

物種多樣性分析可知，優(yōu)勢(shì)度高低排序?yàn)椋簡(jiǎn)棠緦又欣坠剑?.38）＞高黎貢山（4.24）＞星斗山（3.38），灌木層中高黎貢山（14.70）＞星斗山（11.43）＞雷公山（9.98），草本層中高黎貢山（6.80）＞雷公山（5.87）＞星斗山（2.09）。喬木層和灌木層中豐富度指數(shù)最高的是雷公山，分別為5.76 和10.85，其次是高黎貢山，分別為4.85 和5.26，最小的是星斗山，分別為3.31 和4.04。物種多樣性指數(shù)（Dr，He'和H2'）在喬、灌、草的表現(xiàn)均為雷公山＞高黎貢山＞星斗山。3 個(gè)保護(hù)區(qū)的禿杉群落均勻度指數(shù)（Je）相差不大，都在0.7 ～ 0.95 之間，說(shuō)明雷公山物種多樣性更豐富和穩(wěn)定，更利于禿杉的繁衍與生長(zhǎng)，星斗山人為活動(dòng)過(guò)度頻繁，對(duì)禿杉影響最大，應(yīng)就地保護(hù)禿杉的生境。高黎貢山人為活動(dòng)頻率太少，禿杉為喜光針葉樹(shù)種，沒(méi)有外界干擾，競(jìng)爭(zhēng)不贏當(dāng)?shù)氐脑贾脖活?lèi)型常綠闊葉林，須適當(dāng)外界干擾，更有利禿杉的更新。

根據(jù)吳征鎰的區(qū)系分布類(lèi)型，可將3 個(gè)保護(hù)區(qū)禿杉樣地群落中屬劃分為24 個(gè)類(lèi)型，包括了我國(guó)植物所有分布區(qū)類(lèi)型，表明禿杉群落組成的植物屬的區(qū)系地理成分的復(fù)雜性。雷公山、高黎貢山和星斗山禿杉群落屬的區(qū)系分布特點(diǎn)以熱帶分布的屬為主，溫帶分布的屬為輔，世界分布的屬最少。這一特征最為明顯是雷公山，其次是高黎貢山，星斗山不明顯。