山西臭冷杉省級自然保護區(qū)臭冷杉種群分布調(diào)查與分析

劉 兵，李眉紅

(山西臭冷杉省級自然保護區(qū)管理局，山西 繁峙 034302)

臭冷杉屬于松科冷杉屬，是山西省重點保護植物。其具有耐陰性、淺根性，適應(yīng)性強，喜冷濕環(huán)境，主要分布于中國東北的小興安嶺南坡、長白山區(qū)及張廣才嶺海拔300 m～1 800 m的區(qū)域，華北的河北省小五臺、霧靈山、圍場及山西省五臺山等地區(qū)。山西臭冷杉省級自然保護區(qū)是臭冷杉在中國自然分布范圍的最南緣，此處的臭冷杉對氣候變化具有敏感性，保護價值較高。筆者以珍稀樹木臭冷杉為研究對象，調(diào)查了山西臭冷杉省級自然保護區(qū)內(nèi)臭冷杉的分布范圍及種群數(shù)量，以期為保護區(qū)內(nèi)臭冷杉的科學(xué)保護和合理利用提供參考。

1 調(diào)查區(qū)概況

山西臭冷杉省級自然保護區(qū)位于山西省繁峙縣境內(nèi)，地處五臺山深山區(qū)，地理坐標(biāo)東經(jīng)113°20′55″～113°37′22″，北緯39°02′04″～39°13′01″，總面積25 049.7 hm2。保護區(qū)地貌以土石質(zhì)山為主，主要巖石為片麻巖、花崗巖和綠片巖，年均氣溫4 ℃左右，年均降水量760 mm，且多集中在7月至9月。臭冷杉主要分布在海拔1 600 m～2 500 m的區(qū)域，林內(nèi)土壤腐殖質(zhì)層厚，有機質(zhì)含量高，結(jié)構(gòu)好，pH值為中性到微酸性。調(diào)查區(qū)內(nèi)主要優(yōu)勢樹種有臭冷杉、白杄、青杄、華北落葉松、紅樺、白樺等，林下植被主要有螞蚱腿子、三裂繡線菊、虎榛子、披針苔草、地榆、早熟禾等。

2 調(diào)查方法

2.1 野外調(diào)查

野外調(diào)查采用樣方法和樣線法相結(jié)合的方法進行。2020年7月，在保護區(qū)內(nèi)臭冷杉分布較集中的區(qū)域設(shè)置100 m×100 m的固定樣地4個、30 m×40 m的樣地15個，進行每木檢尺，并記錄樣地的經(jīng)緯度、海拔、坡向、坡度、坡位等環(huán)境因素。結(jié)合群落內(nèi)植物分布和結(jié)構(gòu)的均勻程度設(shè)置樣線數(shù)量，群落結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的設(shè)置4條樣線，群落結(jié)構(gòu)較單一的設(shè)置2條～3條樣線，共設(shè)置樣線20條，樣線長度均為200 m。記錄臭冷杉的樹高、胸徑及其他喬木、灌木和草本植物的種名、多度。

2.2 臭冷杉種群數(shù)量的估算方法

參考國家林業(yè)和草原局制定的《全國重點保護野生植物資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程》和文獻資料方法估算臭冷杉種群數(shù)量，方法如下。

1)臭冷杉種群出現(xiàn)頻度(F)

F=n/N。

式中：F為臭冷杉種群出現(xiàn)的頻度，n為臭冷杉出現(xiàn)的樣方數(shù)之和，N為樣方總數(shù)。

2)臭冷杉種群數(shù)量所占比例(P)

P=(k1+k2+……+ki)/K。

式中：P為臭冷杉種群數(shù)量所占比例，ki為第i個樣方的臭冷杉株數(shù)，K為全部樣方內(nèi)所有樹木的總株數(shù)。

3)臭冷杉種群數(shù)量估算系數(shù)(μ)

μ=F×P。

式中：μ為臭冷杉種群數(shù)量估算系數(shù)，P為臭冷杉種群數(shù)量所占比例，F(xiàn)為臭冷杉種群出現(xiàn)的頻度。

4)臭冷杉種群密度(d)

d=(x1+x2+x3+……+xn)/
(s1+s2+s3+……+sn)。

式中：d為臭冷杉種群密度(株/hm2)，xn為第n個樣方中臭冷杉的株數(shù)，Sn為第n個樣方的面積。

5)臭冷杉種群數(shù)量(W)

W=μ×d×S。

式中：W為臭冷杉種群數(shù)量，μ為臭冷杉種群數(shù)量估算系數(shù)，d為臭冷杉種群密度，S為臭冷杉分布的總面積(hm2)。

3 調(diào)查結(jié)果與分析

3.1 臭冷杉群落分布類型

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，山西臭冷杉省級自然保護區(qū)的臭冷杉集中分布于繁峙縣巖頭鄉(xiāng)二茄蘭村。根據(jù)《中國植被》的分類原則、系統(tǒng)和方法，結(jié)合野外樣地、樣線調(diào)查數(shù)據(jù)，該區(qū)域臭冷杉群落類型主要有：臭冷杉+華北落葉松+白杄+青杄—剛毛忍冬—披針苔草群落、白杄+臭冷杉+華北落葉松—剛毛忍冬—披針苔草群落、臭冷杉+白杄+華北落葉松—剛毛忍冬—披針苔草群落。

3.2 臭冷杉分布區(qū)面積

在山西臭冷杉省級自然保護區(qū)范圍內(nèi)，主要有伯強林場正溝、砂堯溝、二茄蘭溝、大東溝和禪堂溝5個山谷區(qū)域。結(jié)合野外調(diào)查數(shù)據(jù)分析，臭冷杉僅在二茄蘭溝呈小面積集群分布，在伯強林場正溝有零星分布，在其他區(qū)域未發(fā)現(xiàn)臭冷杉分布。據(jù)此可知，二茄蘭溝為臭冷杉集中分布區(qū)，伯強林場正溝為臭冷杉零星分布區(qū)。利用ArcGIS軟件在1∶50 000地形圖上計算出臭冷杉分布的總面積為196.5 hm2。

3.3 臭冷杉種群數(shù)量的估算結(jié)果

保護區(qū)內(nèi)臭冷杉種群出現(xiàn)頻度(F)為0.882 653，臭冷杉種群數(shù)量所占比例(P)為0.330 3，臭冷杉種群數(shù)量估算系數(shù)(μ)為 0.291 5，臭冷杉種群密度(d)為871.5株/hm2，臭冷杉種群數(shù)量(W)大約為49 919株。

4 臭冷杉種群面臨的威脅及保護對策

4.1 臭冷杉種群面臨的威脅

1)氣候變化。受全球氣候變化的影響，保護區(qū)內(nèi)部分野生植物的分布情況發(fā)生了改變。但受保護資金、技術(shù)設(shè)備和科研力量等的限制，一些對氣候變化敏感度高的植物未得到保護或保護質(zhì)量不高。

2)人類活動干擾。山西臭冷杉省級自然保護區(qū)面臨的人類活動干擾主要有火災(zāi)、林木盜伐、非林木產(chǎn)品采集、放牧、旅游、修路、礦產(chǎn)開采等。其中，火災(zāi)和礦產(chǎn)開發(fā)對臭冷杉種群影響較大。

3)繁育困難。保護區(qū)內(nèi)臭冷杉生長區(qū)域寒冷、潮濕，苔蘚蓋度達40%以上，其平均厚度大于5 cm，限制了種子的萌發(fā)。另外，草本層生長旺盛，導(dǎo)致臭冷杉種子萌發(fā)率低，影響了其種群數(shù)量的增加。

4.2 臭冷杉種群的保護對策

4.2.1 加強監(jiān)測

開展長期定位監(jiān)測研究，有助于了解臭冷杉群落結(jié)構(gòu)動態(tài)變化及其與生態(tài)因子的關(guān)系，揭示臭冷杉幼苗和幼樹生長發(fā)育動態(tài)、種子成熟過程、種子傳播規(guī)律、種群動態(tài)和群落結(jié)構(gòu)特征等，為臭冷杉種群的可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。

4.2.2 強化基礎(chǔ)研究

開展臭冷杉的生理生態(tài)學(xué)研究，深入探索影響臭冷杉定居、生存、發(fā)育和生長的基本規(guī)律。

4.2.3 加強管護措施

可通過適度的人工干擾措施促進臭冷杉種群數(shù)量增加。如，在與二茄蘭溝臭冷杉自然生境相近的地點，建立臭冷杉繁育試驗基地，開展臭冷杉人工育苗研究。