山西凉山电网矿山核桃群落种乔木植物的重要值

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1山核桃的生物学特性核桃是中国特有的植物，也被称为“核桃科”和“核桃科”，是国家一级保护的逐渐危险植物。本植物属于桃园科和核桃科，起源于第三纪和始生世纪。它是水生植物中最古老的类别之一。然而，随着人类对自然的干扰，落叶林的栖息地遭到严重破坏，山核桃的分布也在减少。为了保护这种珍稀、危险的物种，需要深入研究其生物学和生态特征。然而，由于大多数植物分布在落叶林中，很少有纯群落，因此非常罕见。因此，这项工作的对象是山西省太岳山南端霍山东口分布的山核桃。样品和无样品方法的研究及传统方法的处理，侧重于山核桃群落的区系组成、结构特征、生物多样性和生态优势。本研究的目的是探索山核桃群落发展的一般规律及其持续生存的生态规律，并为山核桃植物资源的利用和物种保护提供理论依据。2材料和方法2.1调查区地貌分析山核桃为落叶乔木系核桃的近缘种,种子营养丰富,含油量高达63%,可作核桃的砧木.木材坚硬致密,具多种用途.该植物生长速度快,萌生能力强.山核桃为北温带分布,属华北区系成分之一.在东北、西北、华北及河南、山东省零星分布.山西南部是该植物的分布中心,其中太岳山、中条山分布较集中.为此,本文以太岳山南端的霍山东坡、沟谷地带、山核桃成片纯林地段为取样区,进行抽样调查.霍山位于临汾盆地东北部边缘,地处临汾、上党、晋中三盆地交汇处,属太行山系中段山脉太岳山主峰.最高海拔2354m.36°21′～36°45′N;111°40′～112°20′E.山脉大致成东北-西南走向.霍山属暖温带季风气候.年平均气温在9.3～12.3℃;年降水量500～700mm,其中7、8、9月的降水量占全年降水量的65%.本区属暖温带夏绿林区,地带性植被是落叶阔叶林.由于长期干扰破坏,原生植被已不复存在.现状植被为天然或人工次生类型.油松(Pinustabulaetormis)和辽东栎(Quercusliaotungensis)是本区植被的优势种.2.2调查和取样方法野外调查采用样方法和无样地抽样法两种.样方法调查面积:乔木群落为100m2、灌木群落为25m2、草本群落为1m2.乔木树种用每木调查法,记录每株种名、胸围、枝下高、冠幅等.灌木也进行每株调查,单株者记载高度、冠幅等,并记载种目测盖度.丛生者除记载以上指标外,还记载丛的地表分株数和丛的基围.草本只记载种名、株数、均高和盖度等.最后将100m2的样方用5条小样绳分隔成10个5m×2m小样方(用于频度计算).做样方尽量选择人为干扰较少的地段和未采伐地段,本文共做23个样方.无样地抽样采用中点象限法,点距为15m.本文共调查36个群落地段,每地段调查10个样点的40株乔木、40株灌木和10个1m2的草本样方.2.3物种多样性及生态优势度据样方记载统计山核桃群落的科、属、种组成;分析其生活型谱和区系特征.用常规方法计测样方中种的重要值(相对多数、相对频度相对显著度之和).用Shannon-Wiener方法计测物种多样性(D)D=3.3219(lgN−1/1N∑i=1Snilgni)(1)D=3.3219(lgΝ-1/1Ν∑i=1Snilgni)(1)用Simpson公式计测生态优势度(C)C=∑i=1Sni(ni−1)/N(N−1)(2)C=∑i=1Sni(ni-1)/Ν(Ν-1)(2)式中,S为取样中所有种的种数,N为取样中所用种的个体数,ni为i个种的个体数;为了避免个体大小悬殊对计算结果的影响,本文用种重要值代替个体数.3结果与分析3.1霍山山核桃群落区域分析3.1.1山核桃群落结构特征据样方记录,霍山山核桃群落中共有种子植物180种,4变种,分属于132属、47科.其中种类最多的是菊科(25种),其次是蔷薇科(18种)、百合科(13种)、豆科(19种)、唇形科(10种)、忍冬科(9种),以上6科所有种类占本群落的44.67%.本群落含属较多的科为菊科(17属)、蔷薇科(11属)、唇形科(10属)、百合科(8属),合计占所有属数的34.85%.此外还有豆科(7属)、毛茛科(6属)、禾本科(6属)、伞形科(6属),以上7科(含5属以上的科)中的属占总属53.79%.其它40科(含5属以下的属)占总属46.21%.山核桃群落中乔木树种最多的科是蔷薇科、杨柳科,含5种以上.其次是壳斗科4种,槭树科3种,桦木科3种,漆树科3种.以上6科占乔木种类的70.59%.灌木种类最多的是蔷薇科(9种),其次是忍冬科6种,木犀科6种,卫矛科4种,鼠李科3种,豆科3种,占灌木种类的70.45%.草本植物含种最多的是菊科,达25种,其次是百合科12种,唇形科10种,毛茛科6种,伞形科6种,禾本科6种,豆科6种,以上6科占草本植物总数65.14%.3.1.2等.灌木中的忍冬属从表2可知,该群落组成的分布区类型及其变型属北温带分布占优势,达37.88%.其中主要科为菊科、蔷薇科、豆科、毛莨科、胡桃科等北温带科.北温带分布的属有核桃属、松属、槭属(Acer)、桦木属(Betula)、鹅耳枥属(Carpinus)、栎属(Quercus)、杨属(Populus)、柳属(Salix)等.灌木中的忍冬属(Lonicera);ue2c7子属(Cotoneaster)、荚迷属(Viburnum)、蔷薇属(Rosa)、山梅花(Philadelphus)等约50属.可见本类群落具有明显的北温带性质.其次是旧世界温带分布的科属,主要包括唇形科、伞形科、禾本科、石竹科等.还有连翘属(Forsythia)、鹅鹳草属(Roegneria)、隐子草属(Cleistoyenes)、丁香(Syringa)、沙棘(Hippophae)等17属占12.88%.霍山属泛北极植物区,中国-日本森林植物亚区华北地区,黄土高原亚地区.群落中具黄土高原特性的种有黄剌枚(Rosexanthina)、黄蔷薇(R·hugonsis)、元宝枫(Acertruncatum)、油松、北京花楸(Sorbusdiscolor)等19种、11属.本群落中还有黄连木、槲树、盐肤木、青榨槭等,表明与秦岭区系的密切关系.和东北区系(黄芩、椴、五味子)、华东区系(麻栎、漆树、杜梨)、华中区系(白蜡树、千斤榆、山楂、白鹃梅等)也有一定联系.3.2山核桃群落的群落特征3.2.1阴山山地灌木生活型及植物种类外貌是由生活型决定的.本文按Raunkier系统划分样地调查中出现的187种维管植物的生活型(表3),结果表明,该群落中高位芽植物(包括中、高两类)种类最多,可达44.92%,表明本区降水充沛,生长季节温度适宜,又因地处霍山山腹沟谷地带的溪流两侧,土壤和空气均有较大的湿度,森林植物生长良好.但终因黄土高原的区域性气候和人为干扰,灌木种类(NPH25.67%)高于乔木种类(MePH19.25%).生活型统计中,地下芽种类次之,可达35.83%,表明本区有一个寒冷干旱而漫长的冬季.在高位芽植物中,针叶树种只有油松1种.其余35种均属落叶阔叶高位芽层片(无大高位芽层片),主要种类有山核桃、鹅耳枥、青麸杨、水曲柳等.灌木矮高位芽层片,作为次要层片,但种类多达48种,占高位芽植物的57.14%,代表植物如黄刺枚、三裂绣线菊、六道木、东陵八仙花、山梅花等.地下芽植物主要种类有黄精、玉竹、天南星、细叶百合、知母等.构成从属层片.其它地面芽、地上芽植物种类都较少,为次要层片,无大高位芽层片,主要种类有山核桃、鹅耳枥、青麸杨、水曲柳等.灌木矮高位芽层片,作为次要层片,但种类多达48种,占高位芽植物的57.14%,代表植物如黄刺枚、三裂绣线菊、六道木、东陵八仙花、山梅花等.地下芽植物主要种类有黄精、玉竹、天南星、细叶百合、知母等.构成从属层片.其它地面芽、地上芽植物种类都较少,为次要层片.3.2.2油松质亚层霍山山核桃群落垂直分化清晰,划分为乔木层、灌木层、草本层、地被层等4个层次.主要层为乔木层,高度大者在6～12m之间,水热条件较好的地方可达18m.一般可分为两个亚层.前者以10m为界,后者以12m为界.第一亚层中常见种有阔叶植物鹅耳枥、青皮槭、千斤榆、山杨等.针叶树种油松在第一亚层中也很普遍.第二亚层中常见的种类有山核桃、茶条槭、北京花揪、小叶白蜡树、杜梨、山杏、唐梨、辽东栎等,这些树种枝下高只有2～4m,有的甚至不足1m,树冠较大,通常5m×5m,有的可达12m×12m.灌木层高度在0.5～2.5m之间,也可分为两个亚层,第一亚层为1.5m以上,在群落中的代表种为红瑞木、小叶鼠李、花叶荚迷、胡颓子等,特点是枝叶稀疏,盖度小.第二亚层高度为0.5～1m,大都在0.7m左右,常见种有黄刺梅、三裂绣线菊、虎榛子、白鹃梅等.该亚层植物枝叶较密.草本层高度在0.1～1.5m,也可分为两个亚层,第一亚层高度为1.0m以上,主要种有唐松草、黄精、天南星、千里光、白芷等,第二亚层为0.5m以下,主要种类有苔草、玉竹、苍术、萎陵菜等.地被层,包括活地被层和死地被层.层间植物藤秆直径在3cm以上的,主要种有大瓣铁线莲、五味子、山葡萄等;较小型的藤本还有南蛇藤、穿山龙等.3.3山核桃群系重要值是群落中物种生态适应能力和物种在群落中所处地位的综合指标.其大小是确定优势种和建群种的重要依据.从表4可见,用样方法调查的1～23号样方中,除样方18、23外,山核桃重要值均在125以上,是群落的优势种,群落应属山核桃群系.其次是青麸杨、野漆树、椴树等.其中样方3～8、10、11、15、17、19山桃核重要值在200以上(11和14达300)系纯山核桃群系.样方18为槲树、青麸杨群系,样方23为油松群系,山核桃均为次要成分,据该两样方中有伐桩存在,应为人为干扰所致.无样地调查的24～39号中16个群落地段,山核桃占优势的样方有24、25、26、32、36和38,其次是鹅耳枥,为该群落的共优种.28中山核桃和辽东栎共优;27、30、34和35中山核桃低于鹅耳枥;37和39为油松林中的次要种.在计测地段中重要值较高的还有山杨、中国黄花柳、五角枫、膀胱果等.3.4山核桃群落的生物多样性和生态优势3.4.1物种组成特征物种多样性是生境中物种丰富度及分布均匀性的一个指标.是应用数学方法来度量群落的种群数,个体总数及各种群均匀程度的数量指标.它受生境中生物和非生物的多种因素的综合影响,因而可通过对多样性的研究,揭示物种之间的相互关系,反映群落种类组成特征及其数量对比关系.从表5可见,灌木层的多样性指数高于乔木层,这和暖温带夏绿林乔木种类少、盖度小、且冬季落叶造成灌木层种类丰富的实际相吻合.以山核桃为优势的群落,大多处于霍山东坡,是东南季风的迎风坡、雨量较多、湿度较大、土壤较肥沃、气候温暖,因而该群落具有较高的物种多样性指数.3.4.2不同水热条件下群落物种多样性生态优势度是把群落作为一个整体,将各种群的重要性综合进来,反映诸种群优势状况的指标,同时也是反映群落结构的一个度量值.式(2)所测C值为0～1之间,它表达了一种群优势度集中于1个、几个或多个种的程度,C值的大小和种类丰富程度成反比,取样中种类组成愈复杂,种间定量指标差异就愈小,反之亦然.由表5可看出,灌木层C值小于乔木层.物种多样性和生态优势度是反映群落结构特征的两个定量指标.Shannon-Wiener指数和Simopon指数在暖温带落叶阔叶林(山核桃群落)中计测效果较好,能够客观地反映本群落生态特点及其和环境间相互作用的规律.一个群落中的物种数及各个物种所含的个体数量,在一定程度上不仅反映了群落的结构特征,而且体现了该群落的稳定程度.当一个群落含有较多的种类,而每个物种的个体数量又比较均匀地分布时,它们之间就形成了一个较复杂的相互关系,从而使各个物种随着群落趋于稳定而保持相对平衡状态.以山核桃为优势的霍山山核桃群落显然具有较高的多样性指数,在数量上更好地表征了该群落的结构和稳定状态,反映了该群落结构的复杂性和群落发展的相对稳定性.生态优势度的概念及其测式表明,生态优势度C值高,说明群落中优势种少或单一.进一步分析可知,C值高的群落种类较单纯.当群落受到破坏后,修复能力差,并且群落中植物资源贫乏,物质生产能力低.一般水热环境条件较差的群落、演替早期的群落、干扰强度较大的群落等C值均较高.相反,C值较低的群落(山核桃群落C值大多小于0.50,只有5、7、10、15、17,19样方的C值大于0.50而小于0.60,19号样方C值为0.91),种类成分复杂(含187种植物),生活环境优越,群落资源利用能力强.途径多,破坏后,修复能力强,所测群落人为干扰程度小,水热条件较好的群落C值就较低.从本文测定的结果看来,一般生态优势度指标高的其物种多样性指标数较低,反之依然.二者是负相关.4山桃属群落特征山西霍山的山核桃群落主要分布于东坡沟谷和溪流两侧.群落高达10～15m,可分为乔木、灌草、草本、地被等4层.区系成分以北温带科属为主.生活型组成以落叶阔叶中矮高位芽种类最多,构成了本区植被的主要层片;地下芽植物次之,为从属层片.从重要值计测结果看,山核桃在所测的大部分样方中都占优势地位,