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南太行山區(qū)木本植物分布對環(huán)境梯度的響應(yīng)

2020-12-23 05:41路買林陳晨
綠色科技 2020年14期
關(guān)鍵詞:坡度分布海拔

路買林 陳晨

摘要:分析了南太行山區(qū)野生木本植物物種分布特點,為南太行山野生林木資源保護及可持續(xù)經(jīng)營提供科學(xué)依據(jù)。采用樣方調(diào)查法,在南太行山區(qū),依據(jù)不同海拔、坡向設(shè)置106個20 m×20 m的樣方,調(diào)查了樣方內(nèi)喬木、灌木及木質(zhì)藤本的種類、數(shù)量,分析環(huán)境因子對植物分布的影響。結(jié)果表明:①南太行山野生林木種質(zhì)資源有82科211屬718種,其中裸子植物5科10屬16種,被子植物77科201屬702種;②南太行山區(qū)物種分布格局支持“中間高度膨脹”理論,隨海拔升高,物種豐富度呈先增后減的單峰變化趨勢,在900~1100 m區(qū)間,物種豐富度達最大值,包含132種植物,占到總數(shù)的18.4%; ③坡度影響物種豐富度,物種豐富度隨坡度升高呈先增后減的單峰格局,在20°~300°,物種豐富度達最大值,400以后物種豐富度急速下降。研究結(jié)果可為南太行山區(qū)荒山造林、植被修復(fù)及物種多樣性保護提供參考。

關(guān)鍵詞:野生;木本植物;分布;海拔;坡度;南太行山

中圖分類號:S727.2

文獻標識碼:A?文章編號:1674-9944(2020)14-0047-02

1?引言

物種分布不僅是氣候、土壤等立地條件影響的結(jié)果,也是物種長期演替的結(jié)果[1]。山地往往是新興植物區(qū)系發(fā)展的起源地和許多物種的避風港[2],也是生物多樣性最為豐富的生態(tài)系統(tǒng)和重要的自然資源[3]。研究太行山區(qū)物種分布,可以了解該地區(qū)物種分布現(xiàn)狀,為太行山荒山造林、植被修復(fù)及野生林木資源保護提供科學(xué)依據(jù)。

南太行山位于山西高原與河北平原間,東北-西南走向,局部地段近于南北走向,是我國重要的自然資源寶庫和生態(tài)環(huán)境屏障,被劃定為中國生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)域之一。目前太行山植物資源種類及數(shù)量存在了解不清楚、調(diào)查不全面、數(shù)據(jù)分析不完整等問題,研究對象主要是某個群落的物種多樣性分析。本研究在“河南省太行山區(qū)野生木本植物資源普查”項目支持下,歷時2年半,采用抽樣調(diào)查法,在整個南太行山區(qū)設(shè)置調(diào)查樣方106個,海拔跨度100~2000 m,坡度跨度0~750°,獲取了大量的第一手資料,期望能對太行山區(qū)森林植被的恢復(fù)和可持續(xù)經(jīng)營管理提供依據(jù)。

2?研究區(qū)概況

大體上將位于河南省境內(nèi)的太行山,叫做南太行(34°48′~36°21′N,112°~115°E)。南太行山位于河南省西北部,包括5個地市18個縣,總面積約1.5×104 km2,約占河南省總面積的9.3%。南太行海拔高度在100~2000 m之間,氣候類型為暖溫帶氣候,年平均氣溫14.5℃,極端最高氣溫44.3 ℃,最低氣溫零下22.4℃。年平均降水量為600~700 mm,土壤類型為棕壤土類和褐土土類,土層平均厚度為50~60 cm,部分陰坡土層厚度達70 cm。

3?樣方設(shè)置及調(diào)查方法

2016~2019年期間在河南省境內(nèi)太行山區(qū),對太行山野生林木種質(zhì)資源進行調(diào)查。依據(jù)方精云等[4]制定的植物資源調(diào)查技術(shù)規(guī)范,在不同海拔梯度、不同坡向、坡度共設(shè)置106個20 m×20 m的喬木樣方,在每個喬木樣方的四角及中心位置設(shè)置5 m×5m的灌木小樣方。其中500m以下的淺山丘陵地帶喬木樣方有 22個;500~1000 m低山地區(qū)喬木樣方有 46個;1000~2000 m的中山地區(qū)喬木樣方有 38個。喬木樣方調(diào)查喬木的種類、數(shù)量、胸徑、高度等,在喬木樣方內(nèi)調(diào)查木質(zhì)藤本的種類、數(shù)量、高度;灌木樣方調(diào)查灌木種類、數(shù)量、高度、蓋度等。

4?結(jié)果與分析

4.1?木本植物區(qū)系組成

對野生林木資源調(diào)查結(jié)果進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),南太行山森林群落有82科,211屬,718種,其中裸子植物5科10屬16種,被子植物77科201屬702種。喬木、灌木、木質(zhì)藤本分別為285種、319種、114種,分別占39.7%、44.4%、15.9%,灌木樹種占優(yōu)勢。結(jié)果如表1所示。

由表1可知,從科來看,含屬數(shù)大于20的科有1個,為薔薇科(Rosaceae,23屬),有147種。含5~20個屬的有8個科,共計201種。含2~4個屬的有33個科,共計297種。含1個屬的有40個科,共計73種。從屬來看,種數(shù)大于10的屬有13個,分別是柳屬(Salix,22種)、忍冬屬(Lonicera,21種)、鐵線蓮屬(Clematis L.,21種)、薔薇屬(Rosa sp.,21種)、繡線菊屬(Spiraea L.,20種)、懸鉤子屬(Rubus L.,19種)、衛(wèi)矛屬(Euonymus L.,18種)、槭樹屬(Acer Linn,16種)、櫟屬(Quercus L.,13種)、櫻屬(Cerasus Mill.,13種)、胡枝子屬(Lespedeza Michx.,13種)、莢蒾屬(Viburnum Linn.,13種)、葡萄屬(Vitis L.,11種),共計221種。含5~10種的屬有31個,共計222種。含2~4種的屬有65個,共計173種。含1種的屬有102個,共計102種。

4.2?海拔對物種分布的影響

由圖1可知,隨著海拔不斷升高,物種豐富度呈先增再減的單峰變化趨勢。在海拔900~1100 m區(qū)間,物種豐富度達最大值,包含132種植物,占到總數(shù)的18.4%。海拔200 m以下物種豐富度最低,物種占總數(shù)的6.62%。喬木樹種在海拔1100~1300 m,物種豐富度達到最大值。灌木樹種在海拔700~900 m區(qū)間,物種豐富度達到最大值,隨后逐漸下降。木質(zhì)藤本在海拔900~1100 m區(qū)間,物種豐富度達到最大值,隨后逐漸下降。喬木樹種在海拔1100~1300 m區(qū)間,物種豐富度達到最大值,隨后逐漸下降。

4.3?坡度對木本植物分布的影響

由圖2可知,南太行山區(qū)灌木樹種物種豐富度最大,木質(zhì)藤本物種豐富度最小。隨坡度增加,喬木、灌木、木質(zhì)藤本物種豐富度均呈單峰分布。在0~20°,喬木樹種物種豐富度穩(wěn)定增加,在30°,喬木樹種物種豐富度達到最大值64,隨后緩慢下降。坡度40°以后,喬木樹種物種豐富度急速下降。 60°以后喬木樹種豐富度趨于穩(wěn)定,此時主要的喬木樹種有側(cè)柏(Platycladusorientalis)、山桃(Amygdalus persica)、橿子櫟、大果櫸(Zelkova sinica)、樸樹(Celtissinensis Pers.)等。20°時,灌木樹種物種豐富度達最大值,坡度大于40°以后,物種豐富度急速下降。坡度60°以后,灌木物種趨于穩(wěn)定,該坡地上主要的灌木樹種有樺葉莢蒾(Viburnum betulifolium)、大花溲疏(Deutzia grandiflora)、銳齒鼠李(Rhamnus arguta)、少脈雀梅藤(Sageretiapaucicostata)、毛花繡線菊(Spiraea dasynantha)等。木質(zhì)藤本物種豐富度在坡度20°附近達最大值,坡度40°以后趨于穩(wěn)定,大于40°坡地主要的藤本植物有太行鐵線蓮、南蛇藤、菝葜(Smilax china)、蛇葡萄(Ampelopsis glandulosa)等。

5?結(jié)論與討論

(1)山地森林群落作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,是生物多樣性最為豐富的生態(tài)系統(tǒng)和重要的自然資源。太行山是中國東部地區(qū)重要的山脈,是生物多樣性的生態(tài)紅線,但是對太行山區(qū)野生木本植物的分布、數(shù)量、良種資源還不清楚[5],本研究在“河南省太行山區(qū)野生木本植物資源普查”項目支持下,進行為期2年半的野外考察。經(jīng)統(tǒng)計,南太行山區(qū)木本植物種質(zhì)資有82科211屬718種,含種數(shù)最多的科有薔薇科、豆科、忍冬科等。河南省木本植物資源有92科310屬1158種,南太行山野生林木種質(zhì)資源分別占總數(shù)的89%、68%、62%,木本植物資源比較豐富。

(2)區(qū)域的地形地貌、人為影響等均會影響物種的地理分布格局,其中水、熱因子綜合作用是影響生物多樣性的主導(dǎo)因子[6]。本研究以河南境內(nèi)太行山為研究區(qū)域,初步探討了太行山野生木本植物隨海拔變化。研究發(fā)現(xiàn)喬木、灌木、木質(zhì)藤本隨海拔高度上升均呈單峰分布格局,即隨海拔升高,喬木、灌木、木質(zhì)藤本的豐富度均為先增加再減少,多數(shù)物種集中在海拔900~1100 m區(qū)間,包含132種植物,占到總數(shù)的18.4%。太行山區(qū)物種多樣性分布格局符合“中間高度膨脹”理論[7],即中間海拔高度具有最高的物種多樣性。中間海拔地段,不僅降水量較多,而且具有適宜的溫度,合適的水熱條件為物種多樣性的提供了保證。

(3)南太行山有218種喬木,96.5%為落葉闊葉樹種,符合暖溫帶落葉闊葉林地被性植被特征。南太行山區(qū)低海拔地區(qū)還處于植被恢復(fù)期,物種相對單一,喬木矮小,優(yōu)勢樹種為構(gòu)樹、山皂莢。中海拔人為干擾較小,水熱條件較好,最適合植物生長,群落處于演替中期,優(yōu)勢種為栓皮櫟、油松和鵝耳櫪。高海拔地區(qū)溫度明顯降低、土壤水分降低,物種豐富度下降,優(yōu)勢種為華山松、葛羅楓。

(4)地形通過改變太陽輻射強度和降水在土壤中的再分配,進而影響土壤含水量。本研究初步探討了南太行山區(qū)木本植物隨坡度的變化,研究發(fā)現(xiàn)木本植物豐富度隨坡度上升先增加后減小,為單峰分布格局。在20°~30°物種豐富度達最大值,這與坡度的含水量因素有關(guān)。王雪艷等人的研究認為土壤在21°~25°含水量顯著高于其他坡度[8]。40°以后物種豐富度急速下降,這與坡度大、土壤含水量急速下降、土壤貧瘠等因素有關(guān)。南太行山區(qū)20°~30°這個坡度土壤水分含量、熱量最適合植物生長。研究坡度對物種物種分布的影響,有利于選擇適宜的坡地植樹造林,更好地做到適地適樹。

(5)本次研究目的主要是海拔、坡向?qū)ξ锓N分布的影響,而很多立地因子都能影響物種分布及群落物種組成,因此本文初步認定海拔900~1100 m能為植物提供適宜的生長環(huán)境,坡度20°~30°更適合植物生長發(fā)育。

參考文獻:

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