全 文 ：第 35 卷 第 3 期
2011 年 5 月
南京林业大学学报(自然科学版)
Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition)
Vol． 35，No． 3
May，2011
http:/ /www． nldxb． com［doi:10． 3969 / j． issn． 1000 － 2006． 2011． 03． 007］
收稿日期:2010 － 10 － 11 修回日期:2010 － 12 － 30
基金项目:国家林业局林业公益性行业科研专项(201004095)
作者简介:杜凤国(1960—) ，教授。E-mail:dfg4656@ hotmail． com。
引文格式:杜凤国，姜洪源，郭忠玲，等． 吉林濒危植物天女木兰种群分布格局与生态位研究［J］． 南京林业大学学报:自然科学版，
2011，35(3) :33 － 37．
吉林濒危植物天女木兰种群分布格局与生态位研究
杜凤国1，姜洪源2，郭忠玲1，王 欢1，吕伟伟3，董 研4
(1．北华大学林学院，吉林省林业与生态环境重点实验室，吉林 吉林 132013;
2．吉林省汪清林业局，吉林 汪清 133200;3．吉林市林业科学研究院，
吉林 吉林 132011;4．河北农业大学林学院，河北 保定 071001)
摘要:以吉林省通化和集安为研究地点，对两地天女木兰种群的分布格局与生态位进行了研究。
结果表明:天女木兰多呈聚集分布的特征，种群变小的趋势明显，生态位明显低于分布广的建群
树种，在群落中属非建群树种，对群落环境和外貌影响不大，对环境适应能力较低。天女木兰与
多数树种的生态位重叠主要集中在 0． 1 以下，相对较低，与其他树种生态位重叠较少，分布范围
狭小，在群落中居次要地位;在群落中其他大多数乔木树种天女栏其种间关联均为低度而且不
显著。
关键词:天女木兰;生态位;分布格局;种群
中图分类号:S718． 5 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2006(2011)03 － 0033 － 05
Study on the distribution pattern and niche of endangered
Magnolia sieboldii in Jilin province
DU Fengguo1，JIANG Hongyuan2，GUO Zhongling1，WANG Huan1，L Weiwei3，DONG Yan4
(1． Jilin Province Key Laboratory of Forestry and Ecological Environment，Forestry College of Beihua University，Jilin 132013，
China;2． Wangqing County Forestry Bureau of Jilin Province，Wangqing 133200，China;3． Forestry Academy of Jilin City，
Jilin 132011，China;4． College of Forestry，Hebei Agricultural University，Baoding 071001，China)
Abstract:In this paper，the population distribution and niche of Magnolia sieboldii were researched with samples select-
ed from Tonghua and Ji’an counties，Jilin province． The results showed that M． sieboldii generally has a narrow，aggre-
gate distribution and small population size，with its niche was smaller than that of dominant species of wide distribution．
Being inferior in the community，M． sieboldii had very limited effects on community environments and structure and
therefore has a low adaptation capacity． The niche overlaps between M． sieboldii and most other species of woody plants
were fairly small，generally under 0． 1． The correlations between M． sieboldii and many tree species were low and insig-
nificant．
Key words:Magnolia sieboldii;niche;distribution pattern;population
天女木兰(Magnolia sieboldii K． Koch)为木兰
科(Magnoliaceae)木兰属(Magnolia)落叶小乔木，
为第四纪冰川期幸存的孑遗植物［1 － 2］，为木兰科在
我国分布最北界的一个物种，系统分类地位极为重
要，是观叶、观花、观果、芳香兼备的著名木本观赏
花卉。目前，一些学者对天女木兰的生物学特
性［3 － 5］、繁育与栽培技术［6 － 10］、生殖生物学［11 － 12］、
物种多样性［13］、精油化学成分［14］等方面进行研
究，但对于天女木兰种群分布格局与生态位的研究
未见报道。基于此，笔者通过对天女木兰在吉林不
同分布地区种群空间分布格局、种群规模大小，天
女木兰与主要乔木树种生态位宽度、生态位重叠，
不同样地天女木兰与主要乔木树种的种间关联等
特征进行研究，探讨天女木兰种群在生境中的地
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 35 卷
位，为天女木兰资源的保育与可持续开发利用提供
科学依据。
1 材料与方法
1. 1 研究地概况
研究地点设在吉林省的通化和集安，其中通化
位于吉林省东南部长白山区(125°10 ～ 126°44E，
40°52 ～ 43°3N) ，属温带大陆性气候，春季风大干
燥，夏季温热多雨，秋季凉爽，冬季漫长，由于山地
较多，温度的分布随高度和纬度的增加而递减，多
年平均降水量为783 mm，降水多集中在 6—9 月，
全市 2 /3 以上的面积为山区，属长白山系，南部为
鸭绿江与浑江之间的老岭山区，中部为浑江与辉发
河之间的龙岗山脉，北部为低山丘陵区，是山地与
平原的过渡地带，地势由南向北沉降，形成南高北
低的地形地貌，土壤以暗棕壤(暗棕色森林土)为
主，海拔最高为1 589 m，最低为 108 m。集安市
(125°34 ～ 126°32E，40°52 ～ 41°35N)西邻辽宁
省，南接鸭绿江，属亚温带大陆性气候，长白山系的
老岭山脉由东北向西南横贯全境，是吉林省高温多
雨区域。全市年平均气温 6． 5 ℃，无霜期约 150 d，
年降水量 800 ～ 1 000 mm。研究样地情况见表 1。
表 1 调查样地的自然条件
Table 1 The natural condition of four plots
样地号
plot
地点
site
海拔 /m
altitude
坡度 /(°)
slope
坡向
aspect
郁闭度 / %
canopy
density
1 集安大青沟林
场双安施业区
490 28 北 78
2 集安双岔林场
八宝沟
660 28 北 80
3
通化石湖林场
永安小南岔三
号沟
870 26 东北 85
4 通化石湖林场
八道沟小东沟
830 28 东北 90
1. 2 野外调查及数据处理
野外调查采用典型取样法，在集安大青沟林场
双安施业区、集安双岔林场八宝沟、通化石湖林场
永安小南岔三号沟和石湖林场八道沟小东沟各设
置临时样地 1 块，面积为 20 m × 30 m。利用网格
法将样地划分为 24 个 5 m ×5 m的小样方，分别调
查乔木种的名称、树高、胸径、生长势等及灌木种名
称、株高、株数及盖度，在每个样地内按机械布点法
选取 8 个面积为 1 m × 1 m 的小样方，调查指标为
草本植物的种类、平均高度、多度及盖度。
(1)空间分布格局。采用求方差均值比的方
法研究种群的空间分布格局，方差均值比可以用来
度量种群分布格局偏离随机分布的程度［15］。在随
机分布格局中方差接近均值;个体聚集在少数样方
内时方差大于均值;在个体呈均匀分布的情况下方
差小于均值。公式为:
x =∑xi /n， (1)
s2 =∑(x － xi)
2 /(n － 1) ， (2)
c = s2 / x。 (3)
式中:n为样方总数;xi为各样方内调查数据;c 为
扩散系数。当 c = 1 时，为随机分布;当 c ＜ 1 时，为
均匀分布;当 c ＞ 1 时，为聚集分布。扩散系数检验
采用 t检验，如果 t计算值超过 0． 05 水平，n － 1 自
由度下的 t值，可确认其分布格局。
(2)生态位、生态位重叠计算。生态位及生态
位重叠按照 Levins提出的方法［15］计算。
生态位宽度:Bi = 1 /∑P
2
i。 (4)
式中:Bi为物种 i的生态位宽度;Pi为物种 i在资源
序列单位中所占比例。
生态位重叠:dij =∑PihPjhBi。 (5)
式中:dij为物种 i对物种 j的生态位重叠;Pih、Pjh为
物种 i和物种 j在资源序列的第 h单位上的比例。
(3)种间关联。种间关联度是指不同种在空
间上的相互关联，计算树种间关联度 AC 公式如下:
当 ad≥bc时，AC =(ad － bc)/(a + b) (b + d) ;
(6)
当 ad ＜ bc且 d ＞ a 时，AC =(ad － bc)/(a + b)
(a + c) ; (7)
当 ad ＜ bc且 d ＜ a 时，AC =(ad － bc)/(b + d)
(d + c)。 (8)
式中:a为物种 A 与 B 同时出现的样方数;b 为 A
出现而 B不出现的样方数;c为 A不出现而 B出现
的样方数;d为二者都不出现的样方数。
当 bc = 0 时，认为种间为最大正相关;同理，
ad = 0时为最大负相关。因此，种间是正相关还是
负相关是由 ad － bc的正负而定。
2 结果与分析
2． 1 天女木兰空间分布格局、种群规模大小及主
要树种生态位密度分析
对 4 个不同群落中天女木兰种群的空间分布
格局进行分析，将胸径≤2． 5 cm(幼苗)和胸径 ＞
2． 5 cm(成株)分别统计，经计算各群落中天女木
兰种群的扩散系数及空间分布格局，各样地天女木
兰幼苗的扩散系数均大于 1，呈现聚集分布特征，
只有石湖林场八道沟小东沟群落中天女木兰成年
43
第 3 期 杜凤国，等:吉林濒危植物天女木兰种群分布格局与生态位研究
植株的扩散系数接近 1，近似随机分布，除此之外，
其他群落各年龄段的天女木兰扩散系数均大于 1，
为聚集分布。这种现象可能是天女木兰为根蘖繁
殖，而实生苗不占优势，进而导致形成聚集分布。
调查的各个分布地区天女木兰种群规模统计结
果表明:种群规模变小的趋势明显，不仅其种群数不
多，且多为小种群或较小种群;其个体仅 1 株至数株
的分布点多达 18 个，且零星稀少，占所调查种群的
75 %，11 ～15株的分布点为 6 个，没有发现 50 株以
上的较大种群。调查中发现在天女木兰种群中，大
部分个体数量很少，这种情况可能导致种群间基因
交流少，近交程度大，有效种群范围在缩小，当环境
条件不利时，种群会急剧缩小甚至灭绝。由此可推
测，天女木兰间断分布的“岛屿状”和生境片段化
后，产生的一些遗传漂变及自交衰退等不利遗传效
应可能会严重威胁到其种群的生存和发展。
4 个样地中，暴马丁香、裂叶榆、千金榆、白
牛槭等建群树种的生态位宽度较大，数量最多，
分布最广，在群落中处于绝对的优势地位，对群
落的环境起着决定性作用，它们也是长白山区
常见广布种，说明这些树种对环境条件要求较
低，适应环境能力较强，对各种资源的利用能力
强(表 2)。其次是色木槭、紫椴、簇毛槭、龙牙
楤木、胡桃楸等。虽然在个别样地中的生态位
宽度较低，但是在样地间变化较大，这主要是因
为这些树种为重要用材树种，遭到不同程度的
砍伐，人为干扰活动影响了其生态位。4 个样地
中天女木兰的种群数量相对较少，生态位宽度
明显低于分布广的建群树种，表明天女木兰对
环境条件要求较高，适应环境能力相对较弱，在
群落中的地位较低，对群落环境和外貌影响
不大。
表 2 各样地中主要树种生态位宽度
Table 2 The niche breadth of the main tree species in plots
树种
species
生态位宽度 niche breadth
样地 1 样地 2 样地 3 样地 4
树种
species
生态位宽度 niche breadth
样地 1 样地 2 样地 3 样地 4
暴马丁香 10． 78 16． 30 11． 93 6． 53 水榆 — 2． 00 7． 00 5． 44
千金榆 10． 53 9． 11 8． 73 11． 92 假色槭 — 2． 00 — 1． 80
白牛槭 8． 83 15． 38 7． 12 1． 00 黄桦 — 2． 00 4． 84 1． 00
簇毛槭 8． 73 7． 67 5． 27 7． 60 糠椴 — 1． 80 1． 00 —
裂叶榆 8． 33 10． 92 8． 89 13． 52 白桦 — 1． 00 1． 00 —
色木槭 8． 12 10． 64 4． 05 6． 67 臭松 — 1． 00 2． 80 9． 96
八角枫 7． 69 3． 60 4． 57 7． 29 春榆 — 1． 00 4． 00 —
胡桃楸 7． 67 5． 40 7． 41 2． 78 红松 — 1． 00 4． 00 5． 00
紫椴 6． 04 8． 23 7． 55 9． 21 花曲柳 — 1． 00 1． 00 —
青楷槭 5． 34 6． 42 6． 25 2． 11 水曲柳 — 1． 00 3． 27 —
黄檗 4． 50 — 4． 25 4． 00 天目琼花 — 1． 00 — —
桑 3． 46 — — — 花楸 — — 2． 91 1． 00—
天女木兰 2． 33 3． 85 6． 34 4． 75 蒙古栎 — — 1． 00 1． 00
龙牙楤木 1． 60 1． 00 11． 26 12． 31 鱼鳞云杉 — — 2． 00 —
灯台树 1． 00 10． 00 8． 57 7． 35 黑桦 — — 1． 00 —
金刚鼠李 1． 00 — — — 鼠李 — — 1． 00 —
稠李 — 3． 10 5． 44 1． 00
2． 2 天女木兰各种群中生态位重叠及种间关联
分析
各样地天女木兰与其他主要树种生态位重叠，
结果见表 3。从表 3 可知，除少数树种(八角枫、暴
马丁香、簇毛槭、千金榆和花曲柳等)外，天女木兰
与大部分乔木树种的生态位重叠主要集中在 0． 1
以下，占总组合数的 66． 67 % ～ 85． 71 %，说明天
女木兰与其他乔木树种之间生态位重叠较少，与群
落内其他种竞争较弱，这可能是因为天女木兰本身
是亚乔木，成株高度在 3 m 左右，而且自然生境下
幼苗多，所以与高大乔木的生态位重叠较小、竞争
较弱。
53
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 35 卷
表 3 各样地中天女木兰与其他主要乔木树种的生态位重叠
Table 3 The niche overlap of M． sieboldii and the main tree species in plots
树种
species
生态位重叠 niche overlap
样地 1 样地 2 样地 3 样地 4
树种
species
生态位重叠 niche overlap
样地 1 样地 2 样地 3 样地 4
八角枫 0． 26 0． 21 0． 25 0． 28 黄桦 — 0 0． 04 0． 03
白桦 — 0． 02 0． 03 — 假色槭 — 0． 16 — 0． 16
白牛槭 0． 15 0． 02 0． 01 0． 09 金刚鼠李 0． 03 — — —
暴马丁香 0． 30 0． 36 0． 05 0． 34 糠椴 — 0． 01 0． 02 —
稠李 — 0． 09 0． 15 0． 05 裂叶榆 0． 05 0． 22 0． 01 0． 11
臭松 — 0． 02 0 0． 08 龙牙楤木 0． 08 0． 02 0． 05 0． 07
春榆 — 0 0． 04 — 蒙古栎 — — 0． 03 0． 03
刺楸 0 — — — 千金榆 0． 14 0． 15 0． 05 0． 18
簇毛槭 0． 11 0． 12 0． 10 0． 13 青楷槭 0． 01 0． 01 0． 02 0． 10
灯台树 0． 08 0． 10 0． 22 0． 19 桑 0 — — —
黑桦 — — 0． 01 — 色木槭 0． 04 0． 09 0． 03 0． 09
红松 — 0 0． 02 0． 02 鼠李 — — 0． 01 —
胡桃楸 0． 02 0． 11 0 0． 01 水曲柳 — 0． 02 0． 01 —
花楸 — — 0． 14 0． 09 水榆 — 0． 01 0． 11 0． 08
花曲柳 — 1． 24 — — 鱼鳞云杉 — — 0 —
黄檗 0． 01 — 0． 01 0． 05 紫椴 0． 02 0． 01 0． 02 0． 01
各样地中其他主要乔木树种与天女木兰种间 关联度及其显著性见表 4。
表 4 各样地中其他主要乔木树种与天女木兰种间关联度及其显著性
Table 4 Interspecific association degree and significance between the main tree species and M． sieboldii in plots
树种
species
样地 1 plot1 样地 2 plot2 样地 3 plot3 样地 4 plot4
AC X2 AC X2 AC X2 AC X2
树种
species
样地 1 plot1 样地 2 plot2 样地 3 plot3 样地 4 plot4
AC X2 AC X2 AC X2 AC X2
八角枫 －0． 19 0． 44 － 0． 20 0 － 1． 00 5． 74* － 0． 20 0． 36 黄桦 — — －0． 20 0． 15 － 1． 00 0． 47 － 0． 09 2． 48
白桦 －0． 31 1． 40 － 0． 09 0． 08 － 0． 26 0． 32 — — 假色槭 — — －0． 20 0． 15 — — －1． 00 0． 87
白牛槭 — — 0． 47 0． 78 0． 52 0． 18 1． 00 2． 27 金刚鼠李 －0． 30 0． 23 — — — — — —
暴马丁香 0． 14 0． 04 0 0 1． 00 5． 74* 0． 25 0． 09 糠椴 — — －0． 20 0． 15 － 0． 26 2． 60 — —
稠李 — — －0． 20 0 － 0． 09 0． 47 － 1． 00 2． 48 裂叶榆 －1． 00 8． 26＊＊ 0． 11 0． 01 － 1． 00 0 1． 00 0． 15
臭松 — — －0． 85 0． 08 － 0． 11 1． 01 1． 00 0． 29 龙牙楤木 －0． 48 0． 02 － 0． 53 0． 08 － 0． 38 0． 20 － 0． 29 0． 06
春榆 — — 1． 00 0． 06 － 0． 11 1． 01 — — 蒙古栎 — — — — －0． 19 2． 60 － 0． 38 2． 48
刺楸 0． 25 0． 21 — — — — — — 千金榆 0． 06 0． 10 － 0． 26 2． 13 1． 00 0． 01 1． 00 0． 04
簇毛槭 0． 38 0． 49 － 0． 14 0． 25 1． 00 0． 10 0． 14 0． 39 青楷槭 －0． 38 0． 69 － 0． 13 0． 09 － 0． 53 0． 05 － 0． 47 0
灯台树 －1． 00 0． 23 0． 20 0． 12 0． 85 0． 63 0． 20 0． 21 桑 0． 15 0 — — — — — —
黑桦 — — — — －0． 19 1． 14 — — 色木槭 －0． 14 0 － 0． 31 4． 76* 1． 00 0． 18 － 1． 00 1． 20
红松 — — 0． 03 0． 06 － 0． 11 1． 01 0． 37 0． 03 鼠李 — — — — －1． 00 5． 74* — —
胡桃楸 0． 14 0 － 0． 31 0． 74 － 1． 00 0． 08 － 0． 26 0． 36 水曲柳 — — －1． 00 0． 08 0． 26 0． 91 — —
花楸 — — — — －0． 11 1． 01 － 0． 47 2． 48 水榆 — — －1． 00 1． 68 － 0． 47 0． 05 － 0． 85 0
花曲柳 — — －1． 00 0． 08 － 0． 19 5． 74* — — 鱼鳞云杉 — — — — －0． 14 2． 60 — —
黄檗 －1． 00 1． 59 — — 0． 52 0． 18 － 0． 09 0． 13 紫椴 0． 09 0． 02 － 0． 56 1． 35 － 0． 53 0 － 0． 38 1． 83
注:其中 X2(1)0． 05 = 3． 841，X2(1)0． 01 = 6． 845。
63
第 3 期 杜凤国，等:吉林濒危植物天女木兰种群分布格局与生态位研究
由表 4 可知，1 号样地有 7 种乔木与天女木兰
正关联，有 9 种与天女木兰负关联;2 号样地有 5
种乔木与天女木兰正关联，有 17 种与天女木兰负
关联;3 号样地有 8 种乔木与天女木兰正关联，有
20 种与天女木兰负关联;4 号样地有 8 种乔木与天
女木兰正关联，有 13 种与天女木兰负关联。4 个
样地中与天女木兰正关联的树种分别占树种组合
的 43． 75 %、22． 73 %、25． 93 %和 38． 10 %，平均
32． 63 %;与天女木兰负关联的树种分别占树种组
合的 56． 25 %、77． 27 %、74． 07 %和 61． 90 %，平
均 67． 37 %。可以看出，与天女木兰呈负关联的树
种较多，大多数树种对天女木兰的生长产生了抑
制、阻碍作用，与天女木兰是竞争关系。而种间关
联度值大于 0． 6 的组合仅占总组合数的 28． 41 %，
从总体上看大多是低度的关联，而且其中只有裂叶
榆、八角枫、色木槭、暴马丁香、花曲柳和鼠李等少
数种在部分样地表现出与天女木兰显著的负关联
关系，仅占总组合数的 6． 82 %，以上树种均为本地
常见树种，分布广，数量多，与天女木兰的竞争或干
扰强度很大。总的来说，在群落中除了少数树种
(裂叶榆、八角枫、色木槭、暴马丁香、花曲柳和鼠
李等)与天女木兰呈显著的负关联关系外，其他大
多数乔木树种与其种间关联均为低度而且不显著。
3 结 论
(1)4 个样地中，天女木兰幼苗的扩散系数均
大于 1，呈现出聚集分布的特征，除石湖林场八道
沟小东沟群落呈随机分布之外，其他样地的天女木
兰成株均呈聚集分布。石湖林场八道沟小东沟群
落的天女木兰种群在群落中呈随机分布，这可能与
所在林地刚经过间伐，人为干扰较为剧烈，导致更
新的差异，进而改变了天女木兰原有分布格局等
有关。
(2)天女木兰种群规模变小的趋势明显，不仅
其种群数不多，且大都为小种群或较小种群;其个
体仅 1 株至数株的分布点多达 18 个，且零星稀少，
占所调查种群的 75 %，没有发现 50 株以上的较大
种群。
(3)天女木兰的生态位明显低于分布广的建
群树种(如暴马丁香、裂叶榆等) ，在群落中属非建
群树种，对环境条件要求较高，适应环境能力相对
较弱，在群落中的地位较低，对群落环境和外貌影
响不大。
(4)天女木兰与多数树种的生态位重叠主要
集中在 0． 1 以下，占总组合数的 66． 67 % ～
85． 71 %，说明天女木兰与其他树种生态位重叠较
少，竞争较弱，反映出其分布范围狭小、个体数量
少、对环境条件的要求特殊、适应性较弱、在群落中
居次要地位的特性。
(5)在群落中天女木兰与少数树种(如暴马丁
香、裂叶榆、色木槭等)呈显著的负关联，仅占总组
合数的 6． 82 %，其他大多数乔木树种与其种间关
联均为低度而且不显著。因此是处于一种孤立的
地位。
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(责任编辑 王国栋)
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