水松天然林種群結(jié)構(gòu)特征及其保護對策

摘 要 水松，別名水帝松、水杉松等，屬杉科水松屬，是我國特有的單種植物，也是國家一級保護植物。通過對福建省永泰縣長慶鎮(zhèn)福斗村天然水松林生境與種群結(jié)構(gòu)的調(diào)查，分析水松種群直徑分布結(jié)構(gòu)、植被群落的基本特征，并針對水松瀕危的原因，提出水松天然種群擴大與保護的對策。

關(guān)鍵詞 水松;種群結(jié)構(gòu);胸徑分布;植被群落;福建省福州市永泰縣

中圖分類號：S718.54 文獻標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.36.033

水松是一種罕見的古生代孑遺樹種，在古生代時，曾廣泛分布于北半球。由于受自然地理因素和人為活動的綜合影響，水松天然林?jǐn)?shù)量日益減少，現(xiàn)僅零星分布于我國南方地區(qū)，處于瀕危狀態(tài)[1]。水松生長于沼澤地，耐水濕，是造船、造橋的優(yōu)良材料;樹根輕、浮力大，能做救生工具和木塞;枝葉和果實均可入藥;樹干粗壯挺直，枝葉疏密適度，既可作為風(fēng)景林樹種，又是防風(fēng)固堤的良好樹種。水松在研究杉科植物的系統(tǒng)發(fā)育、古植物學(xué)和第四紀(jì)冰川氣候等方面均具有重要的科學(xué)價值，被世界保護監(jiān)測中心列為稀有種，《中國植物紅皮書》將其列為瀕危樹種，其瀕危狀況受到國內(nèi)外許多學(xué)者的高度關(guān)注。徐英寶對珠江三角洲地區(qū)的水松進行了調(diào)查[2]。韓麗娟等對水松生物學(xué)特性和保護進行了分析與研究[3]。鄭世群等分析了孑遺植物水松的瀕危原因[4]。吳則焰等探索了水松林在直徑結(jié)構(gòu)上的特有規(guī)律并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型[5]。

通過調(diào)查福建省永泰縣長慶鎮(zhèn)福斗村天然水松林種群結(jié)構(gòu)的胸徑、地徑及其植被群落，分析水松林直徑結(jié)構(gòu)與其群落生境特征，為天然水松林的科學(xué)保護與管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查區(qū)的自然概況

水松林位于福建省戴云山脈東北部，海拔659 m、

坡度13°、東南坡向、坡位下、黃土壤、土層厚度107 cm，地理坐標(biāo)為東經(jīng)118°31′52.8″、北緯25°57′22.29″，屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，春夏季雨熱同期，秋冬季光溫互利;光照充足，雨水充沛，四季分明，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，晝夜溫差大，具有明顯的高山氣候特點。水松林群落面積約0.3 hm2，位于山坡的沼澤地段，枝繁葉茂，樹干挺拔虬勁。水松天然林下土壤類型主要為沼澤泥土，土層為高嶺土，常年被沼澤所覆蓋。

2 調(diào)查與統(tǒng)計方法

在永泰縣長慶鎮(zhèn)福斗村的水松林分內(nèi)，調(diào)查群落類型等，并設(shè)置2個20 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)地，對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)胸徑>4.0 cm的喬木植物進行每木檢尺，記錄植物名稱、胸徑、;在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)隨機設(shè)置2個5 m×5 m樣方，調(diào)查灌木的種數(shù)和株數(shù);隨機設(shè)置5個1 m×1 m樣方，調(diào)查草本層植物種數(shù)、蓋度，對于現(xiàn)場未能識別的植物采集樣本帶回實驗室，查閱資料后進行分類。

植物多樣性計算公式按照香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)（Shannon-Wiener Index）：

式中：Pi指第i種的相對多度。

3 水松天然林種群結(jié)構(gòu)特征

3.1 林分內(nèi)不同樹種胸徑分布的特征

經(jīng)實地調(diào)查，長慶鎮(zhèn)福斗村水松林分內(nèi)胸徑>4 cm的樹種有水松、赤楊、三花冬青、圓錐繡球。標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)胸徑>4 cm的不同樹種的株數(shù)、平均胸徑、最大胸徑、最小胸徑統(tǒng)計結(jié)果見表1。

由表1可知，水松群落不同樹種的胸徑分布規(guī)律表現(xiàn)在以下2個方面。1）與水松相比，赤楊、圓錐繡球、三花冬青的胸徑分布范圍相對集中，說明水松的3種伴生樹種在群落中處于相對穩(wěn)定階段。2）水松胸徑的變化幅度最大，在5.9～101.9 cm，變化幅度達96.0 cm，且由胸徑變動系數(shù)可知水松胸徑分布的離散程度極大，這與吳則焰等在屏南水松林調(diào)查中得出的胸徑分布規(guī)律的結(jié)果類似[5]。水松胸徑分布的離散程度也表明水松個體形成過程十分困難，其形成需要一個極為漫長的歷史過程，易導(dǎo)致水松種群發(fā)展處于瀕危狀態(tài)。

3.2 水松群落植物種類組成及區(qū)系特征

3.2.1 水松群落植物種類組成

對水松群落維管束植物進行初步調(diào)查分類發(fā)現(xiàn)，共有高等植物55種。其中，蕨類植物3科3屬4種，裸子植物1種，被子植物25科34屬50種。被子植物中雙子葉植物19科23屬27種，單子葉植物6科11屬23種。水松群落不同植物類群統(tǒng)計見表2。

3.2.2 水松群落植物的區(qū)系組成

群落內(nèi)調(diào)查記錄的植物包括35屬51種種子植物。按照吳征鎰先生的《中國種子植物屬的分布區(qū)類型》標(biāo)準(zhǔn)進行統(tǒng)計，共劃有10個區(qū)系類型[6]。由表3可知有18個屬熱帶分布類型，占總屬數(shù)的58%，其中泛熱帶分布屬的比例最大，占熱帶分布屬的66.6%。這與本區(qū)域的植物分布區(qū)系相一致。

3.3 水松群落的結(jié)構(gòu)特征

3.3.1 喬灌層群落特征

長慶鎮(zhèn)水松林群落植被由喬木層、灌木層、草本層及層間植物構(gòu)成。群落由水松和赤楊構(gòu)成復(fù)層林分，水松的重要值最高，為130.1;其次為赤楊，重要值為68.0;其他灌木，如圓錐繡球、三花冬青、石斑木、烏藥、筆羅子、山梔子、紅楠、梅葉冬青、短尾越橘、白檀、山礬及杜鵑等，在群落中所占的比重較低。水松喬灌層群落中不同植物的重要值見表4。

3.3.2 草本層群落特征

在水松群落的草本層植物中，藨草、鱗毛蕨、野黍的重要值遠超其余11個種，說明水松草本層植物以藨草、鱗毛蕨、野黍為主。水松草本層群落中不同植物的重要值見表5。

3.3.3 群落的物種多樣性特征

采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)對水松林植物群落的物種多樣性進行統(tǒng)計，計算出群落喬冠層植物多樣性指數(shù)為1.53，草本層植物多樣性指數(shù)為2.30，表明水松林植物群落物種較為豐富，水松林群落保存的更為完整。

4 水松天然林的瀕危原因及保護對策

4.1 水松天然林的瀕危原因

據(jù)實地調(diào)查，長慶鎮(zhèn)福斗村的水松林分總株數(shù)為32株，胸徑4 cm以上的有29株，平均胸徑為36.6 cm，最大胸徑達101.9 cm，是目前永泰縣乃至福州市中單個群落水松株數(shù)最多、群落保存最完整的天然水松林。該水松群落具有正常結(jié)實能力及天然下種更新能力。然而其幼苗發(fā)生與結(jié)實的實際狀況存在極大差距，說明水松種子的發(fā)芽與成苗過程受多方面的制約與脅迫，主要表現(xiàn)在以下3方面。1）水松幼苗需要光照，但調(diào)查發(fā)現(xiàn)水松樹冠外的藨草生長密集，限制了水松發(fā)芽及其幼苗生長對光照的需求。2）水松的生活環(huán)境為沼澤地，種子落置于水漬中不易發(fā)芽成苗。3）種子在自然環(huán)境中易被松鼠和田鼠等嚙齒類動物取食。

4.2 水松天然林的保護對策

加強對水松自然群落的保護與管理，應(yīng)從以下4個方面著手。1）加強水松天然林撫育保護，增加光照以促進水松發(fā)芽及幼苗的生長。2）加強對水松繁育技術(shù)的研究，根據(jù)水松的生態(tài)習(xí)性，建立水松繁育基地，為水松種群恢復(fù)提供后備資源。3）建立保護小區(qū)，防止小區(qū)內(nèi)松鼠和田鼠等嚙齒類動物取食水松種子，以利于種子發(fā)芽生長。4）通過人工措施促進水松天然林種群更新，改變水松群落的自然演替方向，使之在人工干預(yù)下朝著進展演替的方向發(fā)展。

5 結(jié)語

水松林的保護具有重要意義，不僅存在著經(jīng)濟價值，而且在生態(tài)環(huán)境、科學(xué)研究方面具有不可替代的作用，因此應(yīng)當(dāng)組織社會力量加大資金投入，從保護其生長環(huán)境、完善古樹名木保護法制建設(shè)、加強法制宣傳教育等方面，依法對水松進行保護與管理，促進水松林的健康生長，更好發(fā)揮其生態(tài)效益。

參考文獻：

[1] 傅立國.中國植物紅皮書[M].北京：科學(xué)出版社，1991：148-149.

[2] 徐英寶，余醒.珠江三角洲的水松生長調(diào)查[J].華南農(nóng)學(xué)院學(xué)報，1980（4）：107-118.

[3] 韓麗娟，胡玉熹.中國特有植物水松的生物學(xué)特性及其保護[J].長春師范學(xué)院學(xué)報，1996（6）：29-32.

[4] 鄭世群，吳則焰，劉金福，等.我國特有孑遺植物水松瀕危原因及其保護對策[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究，2011（4）：217-220.

[5] 吳則焰，劉金福，洪偉.屏南水松天然林主要種群直徑分布規(guī)律研究[J].林業(yè)勘察設(shè)計，2008（1）：4-8.

[6] 吳征鎰.中國種子植物屬的分布區(qū)類型[J].云南植物研究，1991（增刊4）：1-139.

收稿日期：2021-11-12

作者簡介：鄭心樺（1979—），男，福建永泰人，大專，工程師，研究方向為林業(yè)。E-mail：736886838@qq.com。