基于植物區(qū)系的雷州半島天然林群落樹種特征研究

韓維棟,黃劍堅(jiān)

1 廣東海洋大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 湛江 524088 2 廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院, 湛江 524094

植物區(qū)系特征研究及群落優(yōu)勢(shì)種重要值評(píng)價(jià)研究,是傳統(tǒng)群落生態(tài)學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。傳統(tǒng)涉及植物區(qū)系和重要值的一起研究的文獻(xiàn),習(xí)慣于把植物區(qū)系和重要值分割開來(lái)進(jìn)行研究[1-6]。因此,絕大部分的文獻(xiàn)一般從該區(qū)系具有多少物種、屬、科等組成開展分析[7- 12],而忽略了該區(qū)系植物物種或?qū)倏扑谌郝渲械牡匚?即重要值)。未能充分反映出該區(qū)域群落的某個(gè)區(qū)系植物物種數(shù)量占優(yōu)勢(shì),而實(shí)際上可能由于該區(qū)系植物物種的重要值偏低導(dǎo)致區(qū)系植物物種整體上在群落內(nèi)處于次要地位的問(wèn)題。鑒于此,本文擬提出SCI指數(shù)(SCI=species community index),即物種群落指數(shù)。該指數(shù)不僅可以真實(shí)客觀了解和反映一個(gè)地區(qū)植物區(qū)系的種類組成、分布區(qū)類型以及發(fā)生、發(fā)展等重要特征,并同時(shí)了解和反映該區(qū)系屬、或科或樹種在群落中的地位。因此,相比之前的研究思路和研究方法,則更有優(yōu)勢(shì),對(duì)于反映植物區(qū)系的物種參與群落構(gòu)建,可為樹種的選擇以及進(jìn)一步分析該區(qū)系樹種在群落中的競(jìng)爭(zhēng)力,有著重要的意義。

我國(guó)熱帶北緣地區(qū)具有或曾經(jīng)擁有發(fā)育良好的地帶性植被熱帶季雨林,是雷州半島地區(qū)植被區(qū)系構(gòu)成的重要組成部分。由于長(zhǎng)期人為開墾活動(dòng),廣東西南部雷州半島地區(qū)原生頂極植物群落即過(guò)渡性熱帶季雨林已經(jīng)消失殆盡,小片次生季雨林也十分珍稀罕見[13]。本文以雷州半島尚存的次生季雨林木本植物群落為研究對(duì)象,開展物種群落指數(shù)研究,可更好認(rèn)識(shí)其木本植物群落的組成、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),開發(fā)利用好其天然林木資源,對(duì)雷州半島生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)具有舉足輕重的意義,為投入近300億的雷州半島熱帶季雨林的生態(tài)恢復(fù)工程提供基礎(chǔ)參考。

1 研究地概況

雷州半島(109°30′—110°55′E, 20°12′—21°35′N)位于中國(guó)大陸的最南端,地勢(shì)比較平坦,由北向南呈北高-中低-南高的龜背地形,面積12470 km2,為我國(guó)第三大半島。雷州半島陸地為玄武巖、花崗巖或砂頁(yè)巖酸性磚紅土壤或赤紅壤、水稻土,沿海為濱海鹽土、砂土和紅樹林酸性硫酸土等；北熱帶海洋性特色明顯,季風(fēng)明顯；從4月上旬至11月上旬為夏季,11月中旬至4月上旬為秋季和春季；熱量資源豐富,歷年年均氣溫22.8—23.5℃,低壓、熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)登陸影響頻繁。

2 研究方法與調(diào)查樣地

2.1 調(diào)查方法與樣地

本文選擇僅存的雷州半島天然植被最大的8個(gè)區(qū)域開展調(diào)查。鷹峰嶺位于雷州市英利鎮(zhèn)東北側(cè),20°34′52.76″N,110°10′35.35″E,海撥247 m,是雷州半島第二高峰,植被類型(下同)為次生季雨林；謝鞋山位于廉江市廉城鎮(zhèn)東南5 km的謝鞋村,21°35′58.55″N,110°20′33.82″E,海撥42 m；湖光巖位于湛江市西南部, 21°08′24.26″N,110°17′11.18″E,海撥16 m；云腳村位于湛江市麻章區(qū)湖光鎮(zhèn), 21°07′25.51″N,110°14′23.59″E,海撥6 m,森林面積73 hm2；高橋天然林位于湛江市廉江市西部, 21°36′26.79″N,109°48′23.92″E,海撥4 m；根竹嶂位于廉江市和寮鎮(zhèn)西北部,21°51′50.35″N,110°07′52.95″E,海拔210 m；足榮村位于雷州市半島西南部, 20°37′10.28″N,109°56′20.27″E,海撥82 m,有保護(hù)較好的20多hm2風(fēng)水林,是該雷州少有的小片原始森林；雙洋村位于雷州半島徐聞縣的下橋鎮(zhèn),20°31′4.71″N,110°08′4.88″E,海撥121 m,有保護(hù)較好的13多hm2風(fēng)水林,是徐聞少有的小片原始森林。

在每個(gè)區(qū)域設(shè)置10個(gè)20 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)樣地。對(duì)樣地中胸徑大于5 cm的樹木進(jìn)行每木檢測(cè),記錄樹種的種類、數(shù)量、胸徑、樹高、冠幅等。

2.2 樣地重要值和物種多樣性指數(shù)的計(jì)算方法

喬木與灌木植物重要值合并計(jì)算,重要值求取按照每個(gè)樣地標(biāo)準(zhǔn)地分別統(tǒng)計(jì)后的平均。重要值、相對(duì)密度、相對(duì)蓋度、相對(duì)頻度等指標(biāo)計(jì)算參考文獻(xiàn)[13],按各樹種重要值判斷該樹種在群落中的位置。

2.3 物種群落指數(shù)的建立

物種群落指數(shù),用以描述區(qū)系成分參與構(gòu)建森林群落的特征值,以植物群落的喬木和灌木樹種為調(diào)查群落對(duì)象,統(tǒng)計(jì)樹種數(shù)、重要值、區(qū)系分布。按照文獻(xiàn)依據(jù)吳征鎰《中國(guó)種子植物屬的分布區(qū)類型》屬的地理分布區(qū)類型及其種類組成[14],屬種的分布區(qū)類型及其變型為15個(gè)分布區(qū)類型。其它區(qū)系暫不列入該指數(shù)的統(tǒng)計(jì)范圍。物種群落指數(shù)實(shí)際為某個(gè)植物群落每個(gè)區(qū)系的科或?qū)俚乃形锓N的重要值組成所有,各個(gè)部分之間通過(guò)解析分段函數(shù)整合在一起。物種群落指數(shù)定義域是各個(gè)區(qū)系的種屬的并集,值域也是15個(gè)區(qū)系成分樹種參與構(gòu)建森林群落或依賴森林群落作為棲息地的特征值(即重要值)。因此,可得物種群落指數(shù)的數(shù)學(xué)公式為：

其中,f(x)值域,總和為1。其中,x1a為1區(qū)世界分布的某個(gè)樹種的重要值；x2b為2區(qū)泛熱帶分布的某個(gè)樹種的重要值；以此類推,X15o為15區(qū)中國(guó)、海南特有分布的某個(gè)樹種的重要值。雷州半島區(qū)域的所有天然林樹種的重要值按照大小開展排序。數(shù)據(jù)主要采用SPSS 20.0和Excel 2007開展數(shù)據(jù)處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 雷州半島8個(gè)區(qū)域樣地物種群落指數(shù)分析

雷州半島8個(gè)不同區(qū)域樣地物種群落指數(shù)組成各不同,具有一定特征(表1)。湛江云腳村物種群落指數(shù)以2區(qū)系泛熱帶分布、4區(qū)系古熱帶分布、5區(qū)系熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布的樹種重要值為主導(dǎo)。湛江湖光巖和雷州鷹峰嶺以2區(qū)系樹種重要值占絕對(duì)主導(dǎo)。雷州足榮村、徐聞雙洋村、廉江高橋和廉江謝鞋山物種群落指數(shù)皆以2區(qū)系、4區(qū)系、5區(qū)系和7區(qū)熱帶亞洲分布的樹種重要值為主導(dǎo),但四個(gè)樣地各有所偏重,雷州足榮村偏重于5區(qū)系,徐聞雙洋村和廉江高橋偏重于4區(qū)系,廉江謝鞋山偏重于7區(qū)系和4區(qū)系。廉江根竹嶂由于地理位置較為特殊,為山脈的主峰,受冷空氣影響,以9區(qū)系東亞和北美洲間斷分布為主,為典型的過(guò)渡區(qū)系特征,同時(shí)帶有熱帶性區(qū)系特征。

3.2 雷州半島同一區(qū)系不同樣地對(duì)比分析

3.2.1第2區(qū)系的不同樣地對(duì)比

第2區(qū)系的不同樣地物種群落指數(shù)排序可得：湛江湖光巖>雷州鷹峰嶺>廉江謝鞋山>徐聞雙洋村>湛江云腳村>雷州足榮村>廉江高橋>廉江根竹嶂(表2)。湛江湖光巖和雷州鷹峰嶺遭受過(guò)生態(tài)破壞由于歷史原因在20世紀(jì)60年代遭到大量砍伐,造成大量的天然樹種消失[15]。兩地目前以兩區(qū)系的物種為主導(dǎo)的生態(tài)恢復(fù)階段。其中,鵝掌柴、樸樹、紫金牛、假蘋婆、山杜英、樟葉樸、布渣葉是該區(qū)最重要的鄉(xiāng)土樹種。

表1 不同樣地物種群落指數(shù)

3.2.2 第3區(qū)系的不同樣地對(duì)比

第3區(qū)系不同樣地物種群落指數(shù)排序可得：湛江湖光巖>廉江高橋>廉江謝鞋山>湛江云腳村>雷州足榮村>徐聞雙洋村>雷州鷹峰嶺(表3)。廉江根竹嶂樣地不存在該區(qū)系樹種。從指數(shù)分析可見該區(qū)系物種數(shù)量少,在雷州半島群落中處于劣勢(shì)地位。其中,潺槁樹是最為常見的樹種。

3.2.3 第4區(qū)系的不同樣地對(duì)比

8個(gè)樣地對(duì)比可得：廉江高橋>徐聞雙洋村>廉江謝鞋山>湛江云腳村>雷州鷹峰嶺>雷州足榮村>湛江湖光巖>廉江根竹嶂(表4)。4區(qū)系的樹種在雷州半島群落中普遍占據(jù)較為重要的地位,最高值達(dá)0.3339?？梢?4區(qū)系樹種在雷州半島樣地群落群落中作為重要的組成部分。其中,竹節(jié)樹、粗糠柴、野生橄欖、楹樹等為群落優(yōu)勢(shì)種；烏墨、倒吊筆、見血封喉、苦楝等喬木樹種,以及土壇樹、暗羅等灌木或小喬木在群落中處于次要地位。

3.2.4 第5區(qū)系的不同樣地對(duì)比

第5區(qū)系8個(gè)樣地對(duì)比可得：雷州足榮村>湛江云腳村>廉江根竹嶂>徐聞雙洋村>雷州鷹峰嶺>廉江高橋>廉江謝鞋山>湛江湖光巖(表5)。第5區(qū)系樹種在不同的地理環(huán)境和演替時(shí)期存在差異,雷州足榮村和湛江云腳村等保存較好的樣地群落占據(jù)主導(dǎo)地位,而在雷州鷹峰嶺、廉江謝鞋山、湛江湖光巖等生態(tài)恢復(fù)區(qū)處于劣勢(shì)。其中,陰香、樟樹、海紅豆等為優(yōu)勢(shì)喬木樹種。

3.2.5第6區(qū)系的不同樣地對(duì)比

第6區(qū)系不同樣對(duì)比可得：湛江湖光巖>廉江高橋>湛江云腳村>徐聞雙洋村>雷州鷹峰嶺>雷州足榮村>廉江謝鞋山(表6)。該區(qū)系與第3區(qū)系的分布特點(diǎn)類似,樹種數(shù)量少,在雷州半島群落處于劣勢(shì)地位最高值僅為0.0962?；旧献鳛槿郝錁?gòu)建的次要組成。

3.2.6第7區(qū)系的不同樣地對(duì)比

第7區(qū)系不同樣對(duì)比可得：廉江謝鞋山>徐聞雙洋村>廉江高橋>雷州足榮村>雷州鷹峰嶺>廉江根竹嶂>湛江云腳村>湛江湖光巖(表7)。該區(qū)系樹種在雷州半島地區(qū)群落內(nèi)分布較為均衡。其中,野生野生荔枝、銀柴、鵲腎樹、桂木、山楝、幌傘楓等為優(yōu)勢(shì)種,在群落更新中占據(jù)較為重要的地位。

3.2.7其他區(qū)系的不同樣地對(duì)比

8區(qū)北溫帶分布、9區(qū)東亞和北美洲間斷分布,12區(qū)地中海區(qū)、西亞至中亞分布及其變型等3個(gè)區(qū)系在雷州半島地區(qū)的物種多樣性低,為零星分布,在雷州半島群落中普遍處于劣勢(shì)地位,廉江根竹嶂除外(表8)。主要因?yàn)榱襻质窃崎_大山支脈,受亞熱帶海洋季風(fēng)氣候影響,為典型的熱帶亞熱帶原始森林植被,以8區(qū)北溫帶分布的米櫧樹種占據(jù)主導(dǎo)地位。

表8 其它區(qū)系不同樣地區(qū)系重要值分析

4 討論

4.1 雷州半島8個(gè)區(qū)域樣地物種群落指數(shù)的討論

雷州半島不同區(qū)域樣地群落特征各不相同。本文研究結(jié)果表明雷州半島地區(qū),除了海拔210 m立地條件較為特殊的廉江根竹嶂,其他樣地均以熱帶性區(qū)系成分為主,系具明顯熱帶性質(zhì)。該結(jié)果與韓維棟等研究結(jié)果一致[16],是合理和正確的。本文所提出來(lái)的物種群落指數(shù),有效分析與揭示雷州半島8個(gè)重要的天然植被區(qū)域樣地森林區(qū)系樹種組成的特征,何種區(qū)系樹種在群落中占據(jù)主導(dǎo)地位。研究一個(gè)樣地或者一個(gè)區(qū)域的物種群落指數(shù),需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牧⒌貤l件、人為干擾、種間競(jìng)爭(zhēng)、種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)以及區(qū)系植物競(jìng)爭(zhēng)等多種內(nèi)外界影響因素加以深入分析,探尋之間的關(guān)系,哪種影響因素占主導(dǎo),如何影響區(qū)系樹種在群落中的分布等。

4.2 同一區(qū)系不同區(qū)域樣地對(duì)比分析結(jié)果討論

第2區(qū)系樹種在雷州半島的群落構(gòu)建中存在著生態(tài)環(huán)境越好,所占地位越低的趨勢(shì)。因此,該區(qū)系樹種對(duì)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)有著重要影響,在生態(tài)恢復(fù)的群落演替前期占據(jù)主導(dǎo)地位。韓維棟等[15]研究結(jié)果表明,臺(tái)風(fēng)是導(dǎo)致湛江湖光巖地區(qū)森林群落發(fā)生演替的一個(gè)重要因素。該區(qū)系占主導(dǎo)地位,可能與臺(tái)風(fēng)干擾有關(guān)。

第3區(qū)系樹種在所有的樣地中與其它區(qū)系樹種競(jìng)爭(zhēng)時(shí)均不占優(yōu)勢(shì),甚至在廉江根竹嶂樣地不存在該區(qū)系樹種。那么,究竟是什么影響因素導(dǎo)致該區(qū)系樹種在雷州半島地區(qū)群落中作為次要的存在,甚至并不存在呢,還需要進(jìn)一步深入研究和分析。第6區(qū)系樹種和第3區(qū)系分布類似,總體上在群落中不占優(yōu)勢(shì)。那么究竟是立地條件,還是種群競(jìng)爭(zhēng)等何種因素導(dǎo)致兩個(gè)區(qū)系的物種在雷州半島地區(qū)占次要位置,還需要進(jìn)一步深入分析。

第4區(qū)系在雷州半島分布較為側(cè)重,所有樣地均出現(xiàn),在雷州鷹峰嶺、徐聞雙洋村、廉江高橋等樣地以及不同演替時(shí)期可占據(jù)重要地位。由于該區(qū)以熱帶雨林、季雨林和稀樹草原為主,終年炎熱多雨,季節(jié)變化不明顯,植物全年生長(zhǎng),且氣候條件在很長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)期內(nèi)無(wú)多大變化,導(dǎo)致植物區(qū)系種類十分豐富,達(dá)4500種以上。該區(qū)系的樹種普遍適應(yīng)雷州半島地區(qū),并呈現(xiàn)良好的適應(yīng)性,可能與其土壤適應(yīng)性強(qiáng)很有直接相關(guān)的關(guān)系。第7區(qū)系和第4區(qū)系分布類似,在雷州半島地區(qū)廣泛均衡分布,并在個(gè)別樣地占據(jù)主導(dǎo)地位。

第5區(qū)系樹種主要存在雷州半島群落演替中后期,并在群落中占據(jù)主導(dǎo)的地位。同時(shí),雷州足榮村和徐聞雙洋村,兩個(gè)樣地距離50 km以內(nèi),氣候條件差異不大,而海拔相差40 m?？赡芰⒌貤l件是導(dǎo)致兩個(gè)樣地該區(qū)系樹種差別較大原因。

8區(qū)系、9區(qū)系和12區(qū)系由于不適宜當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件,在群落中處于低下的地位。那么,屬于8區(qū)北溫帶分布的米櫧樹種重要值高達(dá)0.4787,作為優(yōu)勢(shì)種存在,極為罕見,但究竟是何影響因素導(dǎo)致,需深入分析。

5 結(jié)論

雷州半島地區(qū)樣地?zé)釒Ъ居炅秩郝涞臉浞N組成與構(gòu)建以熱帶性區(qū)系成分為主,具明顯熱帶性質(zhì)。第2區(qū)系重要值存在著生態(tài)環(huán)境越好,該區(qū)系所占群落比例越低的趨勢(shì)；第3區(qū)系樹種與其它區(qū)系樹種競(jìng)爭(zhēng)時(shí)均不占優(yōu)勢(shì),屬于次要的存在；第4區(qū)系分布較為側(cè)重,在不同演替時(shí)期可占據(jù)重要地位；第5區(qū)系主要存在雷州半島群落演替中后期,并在群落中占據(jù)主導(dǎo)地位。第6區(qū)系樹種和第3區(qū)系分布類似。第7區(qū)系和第4區(qū)系分布類似。8區(qū)系、9區(qū)系和12區(qū)系群落樹種指數(shù)為次要存在。因此,物種群落指數(shù)能夠較好的體現(xiàn)雷州半島樣地各個(gè)區(qū)系樹種在植物群落組成的特征。

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