泰寧江南油杉群落調查分析

陳翠麗

(福建省泰寧國有林場,福建 泰寧 354400)

江南油杉(KeteleeriacyclolepisFlous)屬松科(Pinaceae)冷杉亞科(Abietoideae)油杉屬(Keteleeria)植物,是中國特有樹種,在云南[1]、廣西[2-3]、貴州[4]、湖南[5]、江西[6]、福建[7-9]、浙江[10]等亞熱帶地區較為常見。江南油杉具有重要的利用推廣價值,在生長適應性方面,其耐干旱和低溫,對土壤肥力要求不嚴,適合在我國南方大部分地區種植,且未見嚴重流行的病蟲害,是南方重要造林樹種。在生長速度方面,27年生平均樹高可達16.9 m,胸徑20.3 cm,材積0.2834 m3,生長速度較快[11]。在用材方面,出材率高,木材具有通直堅實、紋理直、有光澤、耐水濕等特性,可作為優良的用材樹種[12]。在觀賞價值上,其樹姿挺拔雄偉,枝繁葉茂,球果奇異、碩大,具有較高的觀賞價值,可廣泛用于園林、庭院等栽培。在人工繁育、造林和利用上,具有成熟的理論和實踐基礎,現階段具有實現大量繁育和種植的條件[13-18]。由于人類采伐、自身生物學特性和環境變化等影響,近年來江南油杉的自然資源逐漸減少,就地保護利用迫在眉睫。目前對江南油杉群落的研究主要集中在林分類型、物種組成、空間結構等方面[5,8,19],而關于其自然生長情況的調查卻鮮有報道。因此,本文采用樣方法調查福建泰寧縣朱口鎮官田村江南油杉天然群落,研究該群落草本層、灌木層、喬木層的物種組成,并通過分析江南油杉的自然生長情況,探究其種群結構特征,揭示其生長規律,并以此為例,分析其就地保護和利用方法,為促進江南油杉的自然和人工促進更新等保護利用措施的制定和實施提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

樣地位于福建省泰寧縣朱口鎮官田村許坊017林班07大班060小班,地理坐標位于東經117°17′3″、北緯27°2′37″;海拔300—400 m;調查樣地區域內年均氣溫18.1 ℃,絕對最高氣溫36.9 ℃,極端最低氣溫-6.1 ℃,年均降水量1577.7 mm,年均無霜期300 d。土壤為黃紅壤,呈微酸性,土質疏松肥沃;區內氣候濕潤,水熱條件好,氣候及土壤條件適宜江南油杉生長。

1.2 群落物種多樣性調查

2023年2月3日,以草本層、灌木層和喬木層劃分群落結構,調查并鑒定江南油杉群落不同空間位置植物種類。其中草本層以五點法在林地的中央和四角各設2 m × 2 m的小樣方1塊,在每個小樣方內調查草本植物種類,最后五點匯總。灌木層以五點法在林地中央和四角各設置10 m × 10 m的樣方1塊調查每樣方灌木種類(包括灌木層的喬木小苗)并匯總。喬木層每木調查喬木種類。

1.3 江南油杉樹高、胸徑和冠幅調查

2023年2月3日,對群落內江南油杉進行每木檢尺,調查江南油杉群落內所有江南油杉立木的胸徑、樹高、冠幅等因子并記錄。采用圍徑尺測量林木胸高線1.3 m處的胸徑;測高儀測量林木高度;卷尺測量林木東西、南北方向的冠幅長度,取平均值為林木冠幅。

1.4 數據分析

統計分析67株江南油杉胸徑、樹高和冠幅的平均值、標準誤、中位數、極值和95%置信區間等。采用相關性分析研究胸徑、樹高和冠幅之間的相關關系,并采用一元一次線性回歸模型對這三者關系進行擬合。數據分析采用SPSS 23.0軟件,圖表制作采用GraphPad Prism 8.0和Microsoft Excel 2007軟件。

2 結果與分析

2.1 江南油杉群落植物物種多樣性

江南油杉群落喬木層、灌木層和草本層的植物種類分別見表1、表2和表3。喬木層有江南油杉、毛竹、板栗、茅栗、苦櫧、樟樹、杉木等24種,其中以江南油杉為優勢種;灌木層有合歡、楤木、朱砂根、山血丹、老鴉糊、油茶等灌木46種;草本層有紅柳葉牛膝、菖蒲、杏香兔耳風、薤白、裂葉蛇葡萄等草本植物78種。物種多樣性草本層最豐富,占比52.70%;其次是灌木層,占比31.08%;喬木層物種組成相對簡單,占比16.22%。

表1 江南油杉群落喬木層植物種類

2.2 江南油杉胸徑、樹高和冠幅的分布

67株江南油杉生長因子的分布見圖1,由圖1可知,67株江南油杉的平均胸徑為31.62 cm,中位數為28.50 cm,眾數為24.70 cm,上四分位數和下四分位數范圍為22.3～36.4 cm,且胸徑分布圖表現為單峰高而窄,說明除極大值外,江南油杉的胸徑分布較為均勻。樹高平均值為21.78 m,中位數為23.00 m,眾數為25.00 m,上四分位數和下四分位數范圍為16.00～27.00 m,樹高分布圖具有2個峰,且峰扁而寬,說明樹高差異程度較大,具有多極分化現象。冠幅平均值為8.54 m,中位數和眾數均為8.00 m,上四分位數和下四分位數范圍為6.00～10.00 m,極大值(21.00 m)是極小值(2 m)的10.5倍,只出現1個扁而寬的峰,說明冠幅無兩級分化,但差異較大。

小提琴圖中的每個點代表1棵江南油杉個體;實線為平均值;虛線為上下四分位線圖1 江南油杉的胸徑、樹高、冠幅的小提琴圖

2.3 胸徑、樹高、冠幅的相關性分析及回歸方程

通過江南油杉胸徑、樹高、冠幅的相關性分析可知,江南油杉的胸徑、樹高和冠幅三者間均存在極顯著的正相關關系。其中,胸徑與樹高間的相關系數為0.416,胸徑與冠幅間的相關系數為0.825,樹高與冠幅間的相關系數為0.480,說明江南油杉的胸徑、樹高和冠幅間具有極強的共變關系,1個變量的變化會引起其它2個變量朝相同方向變化,體現了江南油杉在空間上的生長規律。為進一步探究江南油杉胸徑、樹高和冠幅等3個生長因子間的相關關系,對其兩兩間進行一般線性回歸擬合,結果見圖2—圖4。由圖2可知,江南油杉胸徑與樹高之間較符合一般線性回歸關系,樹高整體隨著胸徑的增長而增長,但相近胸徑下,樹高分布離散程度較大,回歸方程式為:Y=13.91+0.26X,R2=0.184。由圖3可知,胸徑與冠幅的線性關系極強,線性擬合程度極高,回歸方程式為:Y=2+0.21X,R2=0.699。由圖4可知,樹高與冠幅間較符合一般線性回歸關系,但離散程度較大,歸方程式為:Y=4.3+0.19X,R2=0.196。

圖2 江南油杉樹高與胸徑的線性關系

圖3 江南油杉冠幅與胸徑的線性關系

圖4 江南油杉冠幅和樹高的線性關系

3 結論與討論

組成群落的各種生物種群不是任意地拼湊在一起的,而是有規律組合在一起才能形成一個穩定的群落。本文調查的江南油杉群落中,共發現植物148種,其中草本植物78種,占比52.70%;灌木植物46種,占比31.08%;喬木24種,占比16.22%。其它江南油杉群落調查研究中也發現,以江南油杉作為優勢種可以形成物種豐富度較高的群落,如何國生[8]發現江南油杉群落的喬木層種類有16種,灌木層26種,草本層7種;姜英等[5]發現江南油杉人工林中共有植物46種。說明福建泰寧江南油杉群落物種豐富度較高,具有極高的多樣性和復雜性,各種植物種類有機組合在一起,空間資源得以充分利用,發展形成一個成熟穩定的植物群落。

優勢種和建群種對群落的結構和群落環境的形成有明顯影響,通常個體數量多、投影蓋度大、生物量高、體積較大、生活能力較強,占有競爭優勢,并能通過競爭來取得更多資源。本研究對天然群落的67株江南油杉的生長調查結果體現其在自然條件下的種群結構特征和演替趨勢。首先,最大單株的胸徑、樹高和冠幅分別達到151.00 cm、34.00 m和21 m,遠高于其它單株,在群落中占據絕對的主導地位。其次,平均胸徑、平均樹高和平均冠幅分別為31.62 cm、21.78 m和8.54 m,長勢較為均勻,種群正處于壯年期,是群落的絕對優勢種,說明以江南油杉為主要樹種進行造林是可行的,并且能達到較好的生長效果。自然生長狀態下,樹高、胸徑和冠幅三者間存在極顯著的相關關系,胸徑與樹高間的相關系數為0.416,相關方程為y樹高=13.91+0.26x胸徑;胸徑與冠幅間的相關系數為0.825,相關方程為y冠幅=2+0.21x胸徑;冠幅與樹高間的相關系數為0.480,相關方程為y冠幅=4.3+0.19x樹高。

但是,林內江南油杉小苗和幼樹極少,最小株胸徑、樹高和冠幅分別達到10.30 cm、6.5 m和2 m,說明其種群繁衍出現一定的障礙,若進一步衰退,其主導地位有被其它物種取代的風險。江南油杉種子萌發、幼苗成活對環境要求較為苛刻,如溫度、養分、光照、水分、其它生物因子等[3,20-21]。而該群落垂直結構分層現象明顯,草本層、灌木層物種較豐富,同時混生闊葉樹,光照利用非常充分,也導致林下形成庇蔭的環境,不利于江南油杉這一喜光植物的種子萌發和幼苗成活,因此斷代明顯,該結果與姜英等[5]、何國生[8]、劉菲等[15]的研究相似。因此,在江南油杉種子萌發和幼苗生長的關鍵期,對草本層、灌木層、冠層進行適當的干擾和梳理以增加林下光照,是人工促進其種群接替和更新的重要途徑。