閩北天然米櫧種群空間分布格局研究

鐘兆全

(福建省順昌國(guó)有林場(chǎng)，福建 順昌 353200)

摘要：米櫧是南方集體林區(qū)優(yōu)良鄉(xiāng)土樹闊葉樹種之一，研究米櫧種群空間分布格局對(duì)其種群的保護(hù)及合理經(jīng)營(yíng)利用具有重要的意義。在米櫧樣地調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用擴(kuò)散系數(shù)(C)、叢生指數(shù)(I)、擴(kuò)散指數(shù)(Iδ)、Cassie指數(shù)(Ca)、平均擁擠度與平均密度的比值)對(duì)天然米櫧種群的空間分布格局進(jìn)行分析。結(jié)果表明：米櫧的空間分布格局總體呈聚集分布，隨著樣地面積的增大其分布趨勢(shì)體現(xiàn)為無(wú)規(guī)律分布向聚集分布轉(zhuǎn)變；推測(cè)米櫧種群在天然條件下更新的最適面積為700~800 m`2。這是因?yàn)槊讬椒N實(shí)較大較重，主要依靠重力傳播。為更好地保護(hù)與利用，建議對(duì)米櫧種群的其他結(jié)構(gòu)特征進(jìn)一步深入研究。

關(guān)鍵詞：米櫧；天然林；空間分布格局；聚集度指標(biāo)

中圖分類號(hào)：S 796

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-005X(2015)03-0031-04

Abstract：Castanopsis carlesii is one of the excellent native broad-leaved tree species in southern collective forest region.The study on the spatial distribution pattern is of great significance to protect and manage Castanopsis carlesii population reasonably.Based on the sample survey data of Castanopsis carlesii，the spatial distribution pattern of natural Castanopsis carlesii population was analyzed using the aggregate indices：dispersal index(C)，clumping index(I)，diffusion index(Iδ)，Cassie index(Ca)，average crowded degree and the ratio of average density(M*/ x).Results showed that the general spatial pattern of Castanopsis carlesii was aggregation distribution.The distribution pattern tended to change from irregular to aggregate with the increasing sampling area.The speculated optimum renewed area of Castanopsis carlesii is 700-800 m`2 under natural condition，which were due to the big and heavy seeds of Castanopsis carlesii that mainly dispersed by gravity.To have a better protection and utilization of Castanopsis carlesii，it is necessary to carry out further study on other structure characters of Castanopsis carlesii population.

Keywords：Castanopsis carlesii；natural forest；spatial distribution pattern；aggregation index

收稿日期：2014-11-22

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金子課題(K01360001)；重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)專項(xiàng)(6112C035H)

作者簡(jiǎn)介：第一鐘兆全，高級(jí)工程師。研究方向：森林資源經(jīng)營(yíng)管理。E-mail：sclyzzq@163.com

Study on the Spatial Distribution Pattern of NaturalCastanopsiscarlesiiPopulation in Northern Fujian

Zhong Zhaoquan

(State-owned Forest Farm of Shunchang，Shunchang 353200，F(xiàn)ujian Province)

引文格式：鐘兆全.閩北天然米櫧種群空間分布格局研究[J].森林工程，2015，31(3)：31-34.

種群空間分布格局對(duì)種群個(gè)體在水平空間上的配置或分布狀況的研究，與種群特性、種群關(guān)系和環(huán)境條件密切相關(guān)，是種群對(duì)環(huán)境長(zhǎng)期適應(yīng)和選擇的結(jié)果，因而種群空間格局通常反映了一定環(huán)境因素對(duì)個(gè)體行為、生存和生長(zhǎng)的影響[1]。種群生態(tài)空間分布是對(duì)其生態(tài)分析的重要內(nèi)容，正確描述它們空間分布模型對(duì)判定植物分布規(guī)律，掌握其過程演化及預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)均有重要意義[2]。種群在空間的分布一般有3種類型，即隨機(jī)分布、均勻分布和集聚分布。空間分布格局的測(cè)定方法有很多，目前應(yīng)用效果較好、較為簡(jiǎn)便的是聚集度指標(biāo)法[3]。

米櫧(Castanopsiscarlessi)林是我國(guó)亞熱帶地區(qū)典型的地帶性植被[4]，米櫧為殼斗科椎屬常綠闊葉樹種，該樹種在福建省的分布廣度僅次于栲樹，其木質(zhì)堅(jiān)硬、紋理致密、耐磨、韌性好，是家具、體育器材、膠合板等的優(yōu)良用材，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因其適應(yīng)性強(qiáng)，分布廣，是南方集體林區(qū)中的優(yōu)良鄉(xiāng)土闊葉樹種[5]。目前對(duì)米櫧的研究多集中在群落組成、結(jié)構(gòu)特征和養(yǎng)分特征等[6-8]，對(duì)空間分布格局有一些有益的研究[9-12]。此外，也有作者從空間結(jié)構(gòu)來分析群落分布[13-14]。因此本研究擬在參考前人研究的方法的基礎(chǔ)上，對(duì)福建順昌米櫧的空間分布格局規(guī)律變化進(jìn)行研究，以期為閩北地區(qū)更好地經(jīng)營(yíng)管理這一典型地帶性植被提供理論參考依據(jù)。

1研究地概況

樣地位于順昌縣國(guó)有林場(chǎng)武坊采育場(chǎng)40林班2大班2小班，土壤為山地黃壤，立地等級(jí)為Ⅰ級(jí)，坡度為30°，郁閉度達(dá)0.9。順昌縣位于福建中部偏北，北緯26°38′～27°121′，東經(jīng)117°29′～118°14′。境內(nèi)地形以山地丘陵為主，山脈為武夷山東延余脈。屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，全年溫暖濕潤(rùn)、夏長(zhǎng)冬短，年平均氣溫為18.5℃，年平均降水量1 738 mm，年平均日照時(shí)間為1 719.8 h，無(wú)霜期310 d。樣地喬木層主要種類有米櫧Castanopsiscarlesii、木荷Schimasuperba、櫸木Zelkovaschneideriana、青岡櫟Cyclobalanopsisglauca、擬赤楊A(yù)lniphyllumfortunei、櫧木Castanopsissclerophylla等；灌木層主要有少葉黃杞EngelhardiafenzeliiMerr.、烏飯樹Vacciniumbracteatum、黃瑞木Adinandramillettii、茶樹Camelliasinensis等；草本層主要有腎蕨Nephrolepiscordifolia(L.)Presl、苔蘚Bryophyta等。

2研究方法

2.1　材料收集

在順昌縣國(guó)有林場(chǎng)武坊采育場(chǎng)的天然米櫧林集中分布區(qū)內(nèi)，設(shè)置2塊50 m×50 m的樣地，然后在每個(gè)樣地內(nèi)以相鄰格子法設(shè)置100個(gè)5 m×5 m小樣方，在各小樣方進(jìn)行每木檢尺，記錄胸徑≥2.5 cm的立木的樹高、胸徑、冠幅、坐標(biāo)、枝下高和株數(shù)。

2.2　測(cè)定方法

常見的林木空間分布格局有聚集分布、隨機(jī)分布和均勻分布等。本文采用聚集度指標(biāo)對(duì)米櫧空間分布進(jìn)行分析，因不同的聚集度指標(biāo)測(cè)定結(jié)果可能出現(xiàn)與其它指標(biāo)測(cè)定結(jié)果不一致的現(xiàn)象，所以通過采用兩個(gè)以上聚集度指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)結(jié)果的分析驗(yàn)證，以使得測(cè)定結(jié)果更加真實(shí)可靠。本文主要采用以下幾個(gè)聚集度指標(biāo)來進(jìn)行測(cè)度[15，17]：

(1)擴(kuò)散系數(shù)C。

式中：S2為米櫧在樣方中數(shù)量的方差；X為米櫧在樣方當(dāng)中的平均數(shù)。

當(dāng)C>1時(shí)，為聚集分布；C<1時(shí)，為均勻分布；C≈1時(shí)，為隨機(jī)分布。

(2)叢生指數(shù)I。

當(dāng)I>0時(shí)，為聚集分布；I<0時(shí)，為均勻分布；I=0時(shí)，為隨機(jī)分布。

(3)擴(kuò)散指數(shù)Iδ。

Iδ=[C×(n-1)+N-n]/(N-1)。

式中：n為樣方數(shù)量，N為全部樣方內(nèi)總株；當(dāng)Iδ>1時(shí)，為聚集分布；Iδ<1時(shí)，為均勻分布；Iδ=1時(shí)，為隨機(jī)分布。

(4)Cassie指數(shù)Ca。

當(dāng)Ca>0時(shí)，為聚集分布；Ca<0時(shí)，為均勻分布；Ca≈0時(shí)，為隨機(jī)分布。

3結(jié)果與分析

3.1　聚集度指標(biāo)測(cè)算

在米櫧的2個(gè)樣地調(diào)查記錄數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用上述空間聚集度指標(biāo)對(duì)它們的空間分布格局進(jìn)行測(cè)算，結(jié)果見表1。

表1　米櫧各聚集度指數(shù) Tab.1 The aggregation index of Castanopsis carlesii

3.2　不同取樣面積下米櫧空間分布格局

對(duì)2塊米櫧林樣地分別從四個(gè)角劃取10 m×10 m、15 m×15 m、20 m×20 m、25 m×25 m、30 m×30 m等不同的面積，利用聚集度指標(biāo)來判定不同取樣面積下米櫧空間分布格局的變化情況，結(jié)果見表2。

表2　不同取樣面積米櫧各聚集度指標(biāo) Tab.2 The aggregation index in different sampling areas of Castanopsis carles

結(jié)果表明在一般情況下天然米櫧林中的米櫧種群呈聚集分布，但在不同取樣面積下，米櫧種群分布則有所變化。取樣面積較小時(shí)米櫧種群分布或聚集或隨機(jī)或均勻，隨著取樣面積的增大米櫧種群呈聚集分布。根據(jù)前人研究表明聚集分布聚集強(qiáng)度最大的取樣面積也可能是種群在天然條件下更新的最適面積[18]，結(jié)合上述計(jì)算推測(cè)米櫧種群在天然條件下更新的最適面積為700～800 m2。

4結(jié)論與討論

運(yùn)用各聚集度指數(shù)對(duì)順昌天然米櫧空間分布格局進(jìn)行分析，結(jié)果表明了順昌天然米櫧群落的空間分布呈聚集分布。然后再根據(jù)5種不同取樣面積下米櫧空間分布格局的分析，結(jié)果表明：取樣面積對(duì)米櫧種群的分布有所影響，取樣面積較小時(shí)，其分布無(wú)規(guī)律，隨著取樣面積的增大，其分布趨向聚集。這與前人對(duì)天然林空間分布的研究結(jié)果有所不同[19-20]。其原因是在較小面積時(shí)米櫧種群與其他樹種相互競(jìng)爭(zhēng)，或受局部氣候條件的影響，導(dǎo)致其分布呈現(xiàn)非聚集狀態(tài)。但隨著面積的增大，種群呈現(xiàn)聚集分布，這與其生理生態(tài)特性密切相關(guān)[21]，米櫧為本林分優(yōu)勢(shì)樹種，且為高大喬木，上層優(yōu)勢(shì)木平均高超過了15 m，而其種實(shí)較大較重，殼斗為不規(guī)則瓣裂，以重力傳播為主，所以傳播距離不遠(yuǎn)，成熟種子常散布在母樹周圍，這些種子能在蔽蔭環(huán)境中正常發(fā)芽，加之米櫧幼苗在群落中環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)、成活率高，故在其樹高范圍距離內(nèi)的分布主要受種實(shí)播散的影響而呈現(xiàn)無(wú)規(guī)律現(xiàn)象，但隨著抽樣面積的增大，母樹間的間距增加，其相互競(jìng)爭(zhēng)減弱，開始向聚集分布的趨勢(shì)發(fā)展。從統(tǒng)計(jì)意義看，影響種群分布各種因素在某種尺度上容易形成耦合關(guān)系，如果有利于種群生長(zhǎng)，種群個(gè)體就容易在這種尺度上聚集生長(zhǎng)，以此推測(cè)米櫧種群在天然條件下更新的最適面積為700～800 m2。

米櫧空間分布格局的研究對(duì)其種群的保護(hù)、合理經(jīng)營(yíng)利用具有重要的意義。本研究?jī)H在米櫧種群的在聚集度指標(biāo)與方法檢驗(yàn)方面進(jìn)行了部分的有益探討，而對(duì)該種群的其他結(jié)構(gòu)特征則有待于進(jìn)一步研究。

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[責(zé)任編輯：李洋]