全 文 ：第 7卷 第 1期
19 92年 3月
西 北 林 学 院 学 报
J o u rn al o f N o rt liw e st Fe o r st r了 Co l le ge
V o l
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7
M r a
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9 9 12
秦岭中段铁杉森林群落的定置分析
彭 鸿
(森林资源保护 系)
摘 要 通过 0 1个样地的调查资料 , 分析 了秦 岭中段 天然铁衫林的种类组成 、 多样性 以
及结构和演替趋势 。 用群落相 似 系数排队和聚类分析方法把铁衫林划分为 4 个类型 , 并
通过主 成分排序研究 , 指 出湿度和坡向是铁衫林群 落的环境制约 因子 。
关键词 铁衫种类组成 ; 种类 多样性 , 主成分分析
秦岭是铁杉 ( T 。 。 g a o h艺n e儿。落。 ) 分布的北界 〔 `〕 。 在秦岭林区铁杉的垂直分布范围在
15 0。~ 2 5 0 0m之间 。 多不成带且少见大面积纯林 。 铁杉材质较好 , 单株材积大 , 因而在采伐
原木中占有相当的比重 。 由于选择性采伐利用 , 使得铁杉资源急剧减少 , 现多为零星单株散
生于沟旁溪畔 。 我们对宁西林业局及本院火地塘林场所残存的几片铁杉林 , 进行了群落学方
面的调查分析 , 以期为保护恢复和发展秦岭林区的铁杉林提供科学依据 。
1 调查区的自然概况
陕西省宁西林业局地处秦岭南坡 。 地理位置为北纬 3 0 43 尹 , 东经 108 0 56 产 。 境内海拔在
15 0 0至 2 9 0 0 m 之间 。 年均降水 1 4 0 0m m , 年均温 7 . 7 O C , 无霜期 1 5 0~ 1 9 0 d 。 土壤为棕壤 、 暗
棕壤等 。
本院火地塘林场的地理位置为北纬 3 0 26 尹 , 东经 108 “ 2 7, 。 年均温 12 . o8 C , 年均降水
1 13 3 m m
。
以 上两调查区都属于暖温带向北亚热带的过渡地区 。
2 调查方法
分别在宁西林业局的菜子坪 、 鸡公梁和本院火地塘林场的板桥沟的不 同地段上 , 设置 10
块样地 ( 10 m x 30 m ) 。 登记每块样地内的植物种 名 , 并量测记录胸径大于 4 c m的林木的高
度 、 胸径 、 冠幅 、 生活力等因子 。 在每个样地内机械布设 3个小样方 ( 2 m x Z m ) , 调查
灌木层 、 草本层的盖度以及幼苗的株数和株高 。
来稿 日期 1 9 9 1 一 1 0 一 10
5 8西 北 林 学 院 学 报 7卷
3结果分析
. 31种类组成
调查结果表 明 :铁杉群落内共有维管束植物 5 2种 , 分别属于 18科 29 属 。 其中乔木种类 13
种 , 以 T s : , g a e h落n e 、 s 落s (铁杉 ) 、 P 落。 e a a 。夕e : a 云a (云杉 ) 、 A b艺e s f a r g e s落艺 ( 巴
山冷杉 ) 、 B 。云u Za l u 跳落n 落f e , ’ a (亮 l于卜桦 ) 、 A c e r d a : 落d落落 (青榨械 ) 、 B e云u l a a l b o -
s落: 刃 二 s落s (红桦 ) 、 C a r P落儿 u 。 云u : c z a ? : 艺九 。 、 艺落 ( 鹅耳沥 ) 、 0 5云r 〕 , a 夕a 尸O 咒落c a (铁
木 ) 、 P o 尸u l ,` 5 d a : 落汉艺a 二 a (山杨 ) 等为主 。 灌木 1 2种 , 以 S 饥落l a x 二 a g落?* a t a (鞘柄接
葵 ) 、 S落几 a r 。 九浮伽 a r 落a , : 落云落d a (箭竹 ) 、 P 儿落乙a d e l尸h u s 落件 e a n u s ( 山梅花 ) 、
H el 、 艺孔娜 a J a p。们 c a (青荚叶 ) 等占优势 , 总盖度达 40 % 。 草本 21 种 , 以 C a 仰二 c a 夕-
落11落f o : 仍落s ( 丝 1仆苔草 ) 、 A e 亡a e a a s 落a 云落c a (类叶升麻 ) 、 C h 夕 5 0 5户l e 二落u 饥 b艺o n d落-
a n u 饥 ( 秦岭金腰子 )等为主 , 盖度达 2 0% 。 层间植物 3 种即 S c h 玄s a n d r a c人落n e 几 s 落s ( 五
味子 ) 、 C l e 饥 a 才o e l e云h r a l a 习才o e l o a d a (藤山柳 ) 和 H e d e r a 孔 e夕a l。 孔 s 落5 v a r . : i n -
e n “ 15 (多枝常春藤 ) 。
各样地乔木树种组成见表 1 。 平均每个样地有乔木 31 株 , 最少的样地 15 株 , 最多的 59 株 。
样地平均密度 1 3 6 0株 / h a , 变化范围在 7 0 ~ 2 9 7 7株之间 。 胸高断面积平均 67 . 3 1m ’ / h a , 变
化范围在 3 4 . 1 6一 ] o o . s s m Z / h a 。
表 1 各样地乔木树种的丰富度 、 密度 、 胸高断面积及多样性
样地 号 乔木株数
密 度
(株 / h a )
胸 高断而 积
( m Z / h a )
S h a n n o n 一 W i e fl e r
指 数
5 i m P s o n
指 数
22 7 7
7 0 0
2 2 9 7
1 15 4
1 4 3 6
1 38 3
1 6 9 2
9 7 3
8 7 6
8 19
1 3 6 0
62
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6 7
5 0
。
2 1
7 4
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8 6
8 0
。
5 4
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7 7
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3 5
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2 9 6
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平均值
种类多样性用 S i m p s o n 指数和 S h a n n o n 一W ie n e r 指数表示 。 多样性指数反映种类的数
量特征和均匀性 。 在一定程度上 也间接反映了群落的水热状况和演替阶段 。 每个样地 S i m p o n
指数平均值 2 . 6 5 2 , 具中最大伎 4 . 2 5 6 , 最小值 1 . 2 9 6 ; S h a n n o n一 w 二e n e r指数平均值 1 . 6 7 8 ,
最大值为 2 . 13 3 , 最小值为 0 . 5 67 , 其中最小值的样地几乎是铁杉纯林 , 而最大值的 4 号样 地
为铁杉与多种阔叶树组成的混交林 。
1 期 彭 鸿 : 秦岭中段铁杉森林群落的定量分析 5 9
3
.
2群落类型的划分及排序
对 1 0个样地内各树种 , 分别计算其相对胸高断面积和相对密度 。 在此我们仅以相对胸高
断面积 和相对密度之和 (满值为2 0 0) 为重要值 。 因为样地少 , 相对频度的计算已失去意义 ,
相对密度在一定程度上反映了相对频度 。 国内外学者亦作过这一方而的尝试 , 结果今人满意 。
1 ) 群落相似系数的排队 , 用乔木层重要值 , 以 B r a y 和 C ur it s ( 19 57 ) 的群落相似指
数 5 1 =
值之和 ,
2 C
a + b
x 10 0计算各群落样地的重要值相似系数 。 其中 a 、 b分别为两比较群落的重要
a + 吞满值为 2 0 0 , 故该式可化为 5 1 = C , 即两比较群落的样地共有种的最小重要值
之和为群落相似指数。 把各群落的 5 1 值列成半矩阵 , 调整样地位置 , 使半矩阵斜边的数值
最大 , 排队结果见表 2 。 结合对群落生境及生活型等特征的定性分析 , 初步将群落划分为 4
个类型 , 即 : A一 包括样地⑨为铁杉和云杉的混交林 。 B一包括样地 ①⑦L为铁杉与桦木 、
山杨的混交林 。 C 一包括样地②⑤⑥⑧为铁杉与 山杨 、 鹅耳杨的混交类型 。 D 一包括样地③
④为铁杉与鹅尔杨的混交林 。
表 2 群落相似性指数排队结果表
一一 -一~ ~ ~ 臼. 曰 . 门. . . . . . 口 . . 一一- - ~ ~ ~ - .98 9 1 7 2 8 0 召q , J , -
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二 ` ·④
2 ) 群落的聚类分析 , 计算各群落样地间的欧氏距离 , 采用最大距离法进行等级聚合 ,
在平方距离为 25 的水平上 , 将群落划分为四类 , 即①⑦L为一类 , ②⑤⑥⑧为一类 , ⑨自成
一类 , ③④为` 类 , 因而取得了与群落相似系数排队法相同的结果 (见图 1 ) 。
3 ) 主成分排序分析对 10 个样地进行主成分分析 。 取两个主成分 , 累积贡献率达 54 % ,
进行二维排序 , 结果具有较 明显的生态意义 (图 2 ) 。
排序结果表 明 , 排序图上所反映的类型与聚类分析结果一致 , 即①⑦L为一组 , ③④为
一组 , ⑨自成一类 , 其余为一个类型 。 排序的第一轴反映了群落序列随坡向的变化情况 。 ④
位于南坡 , L位于东南坡 , ①⑧位于东北坡 , 其余皆为北坡 。 第二轴较好地反映了铁杉群落
西 北 林 学 院 学 报 7卷
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图 l 样地 系统聚类分析树状 图 图 2 样地主成分排序图
分布随湿度梯度的变化 。 ①⑦位于沟旁 , ②⑧在山脊较干燥的环境下 , 其余皆在水分湿度居
中的中坡 。
主成分排序找 出了影响铁杉分布的主导因子坡向和湿度 。 在阴坡湿度较好的地方 , 铁杉
很容易侵入并形成较为稳定的群落类型 。
3
.
3 群落的结构与动态分析
铁杉森林群落树种组成简单 , 林下灌木不发达 , 但层次明显 。 通过对群落的结构分析可
看出各类型之间的动态关系 。
按前面划分的 A 、 B 、 C 、 D 4 个群落类型 , 将各样地灌木层的盖度整理后结果见表 3 。
表 3 各群落类型灌木层盖度 ( % ) 统计表
种 名 A B C D
箭 竹 46 8 3 0 ’ 4 2
鞘柄获龚 3 2 4 4 5 4 0
桦叶荚进 4 / 7 5
秦岭木姜 子 2 3 / /
山 梅 花 10 / 3 4
青 荚 叶 1 / 5 2
由表中可看出 , 灌木层中 A 以箭竹占优势 , C 以鞘柄袭葵为主 , 盖度 45 % ; D 以箭竹 、
鞘柄援葵为优势灌木 , 盖度达 82 % 。 据此各群落类型可进一步划分为 :
A
: 箭竹 -— 云杉— 铁杉林
C
: 鞘柄被葵— 山杨 + 鹅耳杨— 铁杉林D ; 箭竹 + 鞘柄筱葵一一鹅耳杨— 铁杉林
1期 彭 鸿 :秦岭中段铁杉森林群落的定量分析 肚
群落 B的灌木层总盖度不到 5 1 %, 因而对于群落影响甚微 , 其草本层较为发达 , 但总盖
度亦不足 30 % , B 群落林下凋落物层厚 , 盖度较大 , 是该群落明显的特征 。 难于分解的凋 一落
物限制了下木及活地被物的生长 , 该群落类型属于铁杉群 落演替的初始阶段 , 铁杉侵入居于
第二林冠层 , 对营养空间的竞争十分明显 , 林分郁闭度大 , 对这一类型的群落笔者在此以 :
凋落物一桦木 十 山杨一铁杉命名 , 似更真实地反映林分的结构和演替现状 。
对于 B 、 C 、 D 三个群落类型 , 分别作出了树高一株数直方图 。 在此 , 每个类型仅列出一
个样地的树高一株数直方图 (见图 3 ) 。
整个琳体
终划 ` !翌瑟演召乏二 !
!乡娜勿 二 } 陀多闷 }阿弓d
}弓`口 !
几`ùUOU`别滚eJ,曰,`11
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产`)健粗.、姐东
株数 、;杯’ (D 、 沐教
图 3 样地树高— 一株数直方图凋 落物一桦木 + 山杨一铁衫群落 C 鞘 柄获奖一 山杨 + 鹤耳栖一铁衫群落
箭竹 + 鞘柄茱奖一鹤耳栖一铁衫群落
BD
由 3个 图可看出 : B是铁杉侵入山杨桦木林后所形成的群落类型 ,铁杉居于第二林冠层 。
图中峰值在 10 m的树高处 。 C图中 , 铁杉的定居渐渐取代了阳性树种桦木 , 较耐荫的伴生树
种鹅耳杨出现 。 图中峰值出现在 16 m 的树高处 。 铁杉逐渐夺取了营养空间而进入铁杉群落演
替时第二阶段 。 D 类型中阳性树种 山杨被淘汰 , 鹅耳杨成为铁杉的主要 伴生树种 。 因此可将
铁杉群落的演替阶段归纳如下 , 从山杨桦木林开始依次为 :
凋落物 桦木山杨 - 一铁杉群落一鞘柄孩葵— 山杨 十鹅耳杨一铁杉群落一 . ) 箭竹+ 鞘柄接葵— 鹅耳枷— 铁杉群落 。林下幼苗的分析结果亦说明了这样的规律 (见表 4 ) 。 B中林下幼苗以耐荫的鹅耳杨为
主 , 未见山杨 、 亮叶桦的幼苗 。 随着阳性树种的枯死 , 林内透光度增大 , 凋落物分解 , 铁杉 、
鹅耳杨的幼苗很快发展起来 。 到了 D 类型 , 林下幼苗 以铁杉 、 鹅耳杨为主 , 逐渐形成了较为
中生的群落类型 。
铁杉与云杉的混交类型即 A类 , 位于较高海拔区 ( > 20 0 11) , 是较 高海拔 区铁杉群落演
替的一个阶段 。 在此因样地少 , 不 作讨论 。 其乔木层以铁杉 、 云杉 、 红桦 、 冷杉为主 , 下 木
较为发达 , 主要为箭竹 、 鞘柄援葵 、 山梅花 、 桦叶荚蓬 、 青荚叶 、 丁香等 。 活地被物较少 ,
以蔽类 、 苔草 、 麦冬为主 。 层间植物亦丰富 , 以五味子 占优势 。
能 西 北 林 学 院 学 报 学卷
表 4 各群落类型林下幼苗 (< 2 . sc m D H B) 统计 表 单位 : 株/ h a一~ . . . . . . . . . . . . . .为加 水 乃 R C D类 184/
/
3 6
12 n/31
//1
青榨械
铁 杉
鹅耳助
华 山松
巴 山冷杉
青 杆
总 计
4 结论
1 ) 本研究结果表明 , 秦岭中段铁杉群落含有 13 种乔木 、 12 种灌木 、 21 种草本和 3 种层
间植物 , 样地上平均乔木 31 株 , 平均胸高断面积 97 . 3 1。 “ / h a , 种类多样性指数以组成较为
复杂的铁杉与多种阔叶树的混交林最大 。
2 ) 铁杉林群落可划分为四个类型 , 即 A : 箭竹— 云杉— 铁杉林 , B : 凋落物桦木 + 山杨一一铁杉 , C : 鞘柄援葵— 山杨 + 鹅耳杨 -一一殊杉 , D : 箭竹 十鞘柄菠葵一 一鹅耳杨一一 铁杉 。
3 ) 铁杉群落的分布对于坡向和湿度较为敏感 。 因此 , 坡向和湿度是铁杉林群落存在的
主导 因子 。
致谢 : 本文 是在 导师 张仰渠教授和陈存根 副教授指导 下完成 的。 奥地利维也纳 农业大学 P 乞c h乙e r A 儿云。 九和
B饭c h乙c 丁 W a 乙云` 犷 参加了外业工作 , 本院王明昌副教授及 张文辉讲师协助鉴定标本 , 在此致 谢 !
参 考 文 献
陕西森林编委会 . 陕西森 林 . 北 京 : 中国林业出版社 , 1 9 8 7 , 1此 ~ 刊 4
M lt l l e r
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K e n t u e k y E C o 1O g y
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: 1 5 0 1 ~ 1 0 1 7
H s c 主e h , C . F . S t r u e t u r e a n d F l o r i s t i e C o m P o s i t 工o n o f t h e W a r m 一 T e m P e l 、 a t e
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1 期 彭 鸿 : 秦岭中段铁杉森林群落的定量分析 6 3
Qu a n ti ta ti e v Aa n1 J si so f Tsu g a c h艺儿 e ns落: C o m mu ni t了 i nMi dl de
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o f n a t u r a l C h i n e s e h e m l o e k ( T s u g a c几艺几 e ? : s落s ) e o m m u n i t y i n m i d d l e p a r t o f
Q i n l i n g m o u n t a i n s
.
4 e o m rn u n i t了一 t y p e s w e r e e l a s s i f i e d b y m e t h o d s o f e o m m -
u n i t y s i m i l a r i t y e o e f f i e i e n t s a n d e l u s t e r a n a l y s i s
。
R e s e a r e h o n p r i n e i P a l
e o m P o n e n t a n a l y s i s s h o w e d t h a t t h e e n v i r o n m e n t a l e o n t r o l l i n g f a e t o r s o f
C h i n e s o h e m l o e k e o m m u n i t y a r e s l o p e e x p o s u r e a n d m o i s t u r
o .
K e y w o r d s
:
C h i n e s e h e m l o e k ( T s u g a c h落几 e 几 s 艺s ) ; S p e e i e s e o m p o s i t i o n ,
s p e e i e s d i v e r s i t J ; P r i n e i p a l e o m p o n e n t a n a l y s i s