全 文 ：神农架地区珍稀植物沿河岸带的分布格
局及其保护意义*
江明喜1 邓红兵2, 3* * 蔡庆华3
( 1 中国科学院武汉植物研究所, 武汉 430074; 2中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳 110016; 3 中国科学院
水生生物研究所,武汉 430072)
摘要 在神农架香溪河流域从源头到河口的不同海拔高度沿河岸带共设置 40 个与河流方向平行的
100m ! 10m 的样带, 进行了植物群落学调查研究. 结果表明,沿河岸带分布有珍稀植物 14 种,占神农架地
区珍稀植物总数的 42. 4% . 这些珍稀物种主要分布在海拔 1200~ 1800m 山地常绿阔叶落叶阔叶混交林
带, 珍稀植物种类的物种丰富度在中等海拔高度上最大. 珍稀植物的种类可划分为低海拔、中等海拔和高
海拔 3 组. 针对珍稀植物的分布特点,明确指出应重视河岸带在生物多样性、尤其是珍稀物种保护方面的
重要作用.
关键词 神农架地区 香溪河流域 河岸带 格局
文章编号 1001- 9332( 2002) 11- 1373- 04 中图分类号 S718. 54 文献标识码 A
Distribution pattern of rare plants along riparian zone and its implication for conservation in Shennongjia
area. JIANG Mingxi1 , DENG Hongbing 2, 3, CA I Qinghua3 ( 1 Wuhan Institute of Botany , Chinese A cademy of
Sciences, Wuhan 430074;
2
I nstitute of App lied Ecology , Chinese A cademy of Sciences , Shenyang
110016; 3 I ns titute of Hydrobiology , Chinese A cademy of Sciences , Wuhan 430072) . Chin . J . A ppl . Ecol. ,
2002, 13( 11) : 1373~ 1376.
Due to the importance o f riparian zone in maintaining and protecting regional biodiversity , mo re and more ecolo
gists paid their attentions to r iparian zone , and had been aw are of the important effects of r iparian zone in basic
study and practical management. In this study , forty sampling belts ( 10m ! 100m) parallel to the bank of Xi
angx i River at different elev at ions in Shennongjia area were selected to investigate the riparian vegetation and rare
plants. Fourteen species of r ar e plants w er e found in ripar ian zone , account ing for 42. 4% of total rare plant
species in Shennong jia area. The main distribution r ange of the fourteen rare plant species w as the mixed ever
green and deciduous broadleaved forest at elevation of 1200~ 1800m, w here species diversit y of plant community
was the max imum at the moderate elev ation. Fourteen rare plant species could be divided into three groups a
gainst the elev ation, namely low elevation species g roup, moder ate elevation species group, and high elev ation
group. In the paper, the authors discussed t he r easons forming the distribution pattern of rare plant species, and
pointed out the impor tant function of ripar ian zone on rar e plant species protection.
Key words Shennongjia ar ea, Xiangxi R iver, Riparian zone, Distribution pattern.
* 中国科学院知识创新工程项目( KZCX2406)、国家自然科学基金
项目( 39970123 ) 和中国科学院知识创新工程重要方向资助项目
( KSCXZSW104) .
* * 通讯联系人.
2001- 12- 13接受, 2002- 06- 14接受.
1 引 言
河岸带作为一种重要的过渡带类型,具有明显
的环境因子、生态过程和植物群落梯度[ 2] , 是调节
水陆连接的关键系统[ 1] . 河岸植物群落是河岸自然
景观的核心组成部分,具有较高的生产力和生物量,
为许多动物提供栖息地, 并为许多动物和植物的迁
徙提供廊道, 对维持区域生物多样性具有重要作
用[ 6] .从河岸生态系统的角度研究生物多样性的保
护,对维管束植物种类、物种丰富度和分布格局研究
得最为详细[ 6, 1] . 人们已经认识到河岸带将在珍稀
物种保护方面起重要作用,但到目前为止,国内外这
方面的研究报道尚未见到.
神农架山脉地处我国北亚热带向暖温带的过渡
地带,区内山脉纵横,生境多样, 第四纪以来受北面
秦岭、大巴山脉庇护,未遭冰川直接侵袭, 而成为许
多古老植物的避难所. 但由于人口的增加和经济活
动的日益加剧,使该区森林植被和物种资源遭到严
重破坏. 珍稀植物的保护是生物多样性研究的重要
内容之一,应从单个物种的保护转移到保护生态系
统和景观等级[ 4] .本研究选择发源于神农架的香溪
河流域,研究了珍稀植物沿河岸带的分布格局, 并从
河岸生态系统的角度探讨了珍稀濒危植物的保护措
施.
应 用 生 态 学 报 2002年 11 月 第 13 卷 第 11 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Nov . 2002, 13( 11)∀1373~ 1376
2 研究地区与研究方法
21 研究地点概况
香溪河发源于神农架山脉南麓的横河,流经神农架林区
的木鱼、红花和兴山县的湘坪、南阳、高阳、峡口,最后经秭归
县香溪注入长江(图 1) ; 全长 94km, 流域面积 3094km2 ,年产
水量 19. 56! 108m3 ,多年平均流量 65. 5m3#s- 1 .
流域内无霜期在低海拔区域为 265d, 在高海拔区域为
115d. 香溪河从源头至出口流经暗针叶林带、针叶落叶阔叶
混交林带、常绿落叶阔叶混交林带[ 6] . 暗针叶林带位于海拔
2300~ 3100m 之间, 植物以巴山冷杉( Abies f argesii)为主要
成分.针叶落叶阔叶林带位于海拔 1600~ 2300m 之间, 自然
植被以落叶阔叶林为主, 建群种有锐齿槲栎( Quer cus aliena
var . acuteser rata)、米心水青冈( Fagus engler iana)、红桦( Be
tula albosinensis )、山杨( Populus davidiana)等, 针叶树种有
华山松 ( Pinus armandii )、铁杉 ( T suga chinensis )、巴山松
( Pinus henry i)等. 常绿落叶阔叶混交林带位于海拔 1600m
以下,分布范围广泛, 由于人为活动比较频繁,自然植被已遭
受不同程度的破坏,有些地方已成为农田. 其主要建群种有
青冈( Cyclobalanop sis glauca)、栲树 ( Castanop sis f arges ii )、宜
昌润楠 ( Machilus ichangensis )、小叶青冈 ( Cyclobalanop sis
myr sinaef olia )、川 桂 ( Cinnamomum w ilsonii )、包 石 栎
( Lithocar pus cleistocarpus )、虎 皮 楠 ( Daphniphy llum
glaucescens )等; 落叶树种有野核桃( Juglans cathayensis )、茅
栗( Castanea sequinii )、槲栎( Quercus aliena )、化香 ( Platy
carya strobilacea)、多种鹅耳枥( Carp inus ssp. )等.
图 1 研究地点分布图
Fig. 1 S tudy sites in Xiangxi River watershed ( Black dot indicated sam
ple) .
22 研究方法
221 野外调查 珍稀植物资料来自野外样地调查, 野外工
作于 1999 年 8 月和 2000 年 7~ 9 月进行.因海拔 2500m 以
上河岸植被均为冷杉箭竹,取样从 2500m 开始进行, 海拔每
下降 100m 沿河岸设置一平行于河流的 10 ! 100m2 样带, 进
行植物群落学调查,在河流坡降较大的地段取样密度加大.
共设置调查点 40 个, 记载样地中每种维管束植物和生态环
境资料(表 1) .
2 2 2 资料分析 由于河岸带坡度的变化, 使得取样样带面
积有一些变化, 每一样带物种丰富度用转换的物种丰富度
( tr ansformed species richness, TSR)表示:
TSR = N
lgS
其中, N 代表样带中维管束植物的种数, S 代表取样面积.
因珍稀物种总的数量上较少, 直接利用物种丰富度进行分
析. 海拔与 TSR和珍稀物种丰富度之间关系用抛物线方程
进行拟合. 由于环境变量的取值不符合正态分布, TSR 与环
境变量之间的关系用 Kendall的 值进行分析,所有计算均
在通用软件 STAT IST ICA 上进行.
表 1 样地的生态环境特征
Table 1 Environmental characteristics of plots
样地 编号
No. of plots
地理 位置
Location
海拔
Altitude(m )
坡 向
Aspect
坡 度
Slope
1 110∃19. 560%E, 31∃24. 409%N 2500 NE50 0
2 110∃18. 315%E, 31∃25. 054%N 2400 WS26 23
3 110∃18. 335%E, 31∃24. 556%N 2250 SE24 40
4 110∃18. 335%E, 31∃24. 554%N 2110 NE21 31
5 110∃19. 556%E, 31∃24. 404%N 2000 NE5 11
6 110∃19. 311%E, 31∃24. 426%N 1870 SE7 15
7 110∃19. 938%E, 31∃24. 259%N 1770 WN5 7
8 110∃19. 938%E, 31∃24. 259%N 1700 WN16 7
9 110∃20. 795%E, 31∃25. 302%N 1680 SE29 13
10 110∃20. 566%E, 31∃25. 135%N 1660 NE39 9
11 110∃20. 577%E, 31∃25. 141%N 1600 NW31 6
12 110∃21. 374%E, 31∃25. 525%N 1520 SE10 4
13 110∃21. 701%E, 31∃25. 738%N 1470 ES14 5
14 110∃21. 676%E, 31∃25. 716%N 1450 ES11 34
15 110∃21. 765%E, 31∃26. 084%N 1400 WN15 4
16 110∃21. 765%E, 31∃26. 084%N 1300 NW21 22
17 110∃23. 315%E, 31∃26. 509%N 1220 WN20 12
18 110∃21. 766%E, 31∃26. 085%N 1200 NW14 34
19 110∃24. 452%E, 31∃27. 059%N 1060 SE60 22
20 110∃24. 452%E, 31∃27. 061%N 1000 WS20 30
21 110∃32. 298%E, 31∃26. 354%N 950 NE9 33
22 110∃27. 375%E, 31∃25. 685%N 910 NE42 35
23 110∃02. 270%E, 31∃11. 667%N 830 WN37 14
24 110∃29. 055%E, 31∃23. 831%N 790 SW18 10
25 110∃30. 532%E, 31∃21. 376%N 780 ES11 22
26 110∃02. 015%E, 31∃10. 476%N 730 NW25 20
27 110∃29. 877%E, 31∃22. 272%N 720 SW31 2
28 110∃30. 585%E, 31∃22. 188%N 700 NE20 21
29 110∃32. 800%E, 31∃20. 397%N 630 NW10 26
30 110∃32. 794%E, 31∃20. 370%N 570 SW20 24
31 110∃34. 451%E, 31∃21. 297%N 500 WN35 12
32 110∃57. 673%E, 31∃11. 156%N 490 WS16 5
33 110∃36. 264%E, 31∃21. 979%N 300 NW19 24
34 110∃30. 271%E, 31∃21. 903%N 260 SW18 6
35 110∃39. 309%E, 31∃19. 947%N 250 EN25 11
36 110∃41. 705%E, 31∃17. 309%N 210 ES12 4
37 110∃43. 294%E, 31∃15. 700%N 190 EN31 3
38 110∃44. 661%E, 31∃14. 324%N 170 SE30 5
39 110∃46. 240%E, 31∃09. 034%N 140 SW54 12
40 110∃46. 455%E, 31∃05. 506%N 110 ES5 7
3 结果与分析
31 总的物种丰富度的纵向(海拔)变化趋势
在香溪河流域,沿着纵向的海拔梯度的变化,各
样点间转换的物种丰富度( T SR)变化十分明显(见
图 2) .沿着海拔增加的梯度方向, T SR逐步增加并
1374 应 用 生 态 学 报 13卷
图 2 香溪河流域沿海拔梯度的物种丰富度变化
Fig. 2 Changes in t ransformed species richn ess ( TSR) along alt itude in
Xiangxi River w atershed.
在海拔 1200~ 1900m 范围内达到最大值,随后是一
个下降的过程; 显示出显著的抛物线关系: y =
0. 00005x 2+ 0. 0357x + 6. 0921( R 2= 0. 536, P <
0. 01) .根据抛物线模型可以计算出物种丰富度最大
值将出现在海拔 1785m处.
32 珍稀植物种类组成
根据植物样方调查资料, 香溪河流域河岸带分
布有国家第一批公布的珍稀保护植物 14 种(表 2) ,
占神农架地区珍稀植物总数的 42. 4%. 在 14 种珍
稀植物中, 乔木种类 13 种, 占 92. 9%, 草本植物 1
种.在乔木种类中, 除一种为针叶外,其余为落叶阔
叶种类,在植物区系地理成分方面,温带分布类型的
属有 13种,占 92. 9% .
表 2 分布于香溪河流域河岸带的珍稀植物种类
Table 2 Rare plant species in riparian zone of Xiangxi river watershed
种名
Species name
简称
Code
濒危程度
Legal
status
习性
Habitat
属的分布类型Areal
ty pes
珙桐 Davidia involucrata Dain 稀有1) 木本3) 温带5)
水青树 Tetracentron sinense T esi 稀有1) 木本3) 温带5)
连香树 Cercidiphyllum j aponicum Ceja 稀有1) 木本3) 温带5)
鹅掌楸 L ir iodendron chinense Lich 稀有1) 木本3) 温带5)
香果树 Emmenop terys henryi Emhe 稀有1) 木本3) 温带5)
山白树 Sinow ilsoni a henry i Sihe 稀有1) 木本3) 温带5)
金钱槭 Dip teronia si nensis Disi 稀有1) 木本3) 温带5)
领春木 Eup telea p leiosp ermum Eupl 稀有1) 木本3) 温带5)
银鹊 Tap iscia sinensis T asi 稀有1) 木本3) 温带5)
白辛树 Pterosty rax psilophy llus Ptps 脆弱2) 木本3) 温带5)
华榛 Corylus chinensis Coch 脆弱2) 木本3) 温带5)
青檀 Pterocelt is tatar inowii P tta 稀有1) 木本3) 温带5)
穗花杉 Amentotaxus argotaenia Amar 脆弱2) 木本3) 热带6)
八角莲 Dysosma versipellis Dyve 脆弱2) 草本4) 温带5)
1)Rare, 2) Vulnerable, 3) T ree, 4)Herb, 5) T emperate, 6) T ropic.
33 珍稀植物的垂直分布规律
根据调查资料, 得出 14种珍稀植物沿河岸带分
布的海拔高度范围(图 3) . 由图 3可见, 这些珍稀物
种的分布范围在 1200~ 1800m 山地常绿阔叶、落叶
阔叶混交林带. 其中有青檀和领春木向下延伸分布
至海拔 300~ 500m, 小部分种类向上扩展到海拔
2200m的针阔混交林带.
为了进一步探讨珍稀植物垂直分布与海拔之间
的关系,对河岸带海拔200~ 2200m之间每 200m 区
图 3 珍稀植物沿河岸带分布的垂直范围
Fig. 3 Vert ical extension of rare plant species along riparian zone.
* 见表 1 S ee table 1.
段内珍稀物种的丰富度进行了统计(图 4) . 结果表
明,珍稀物种丰富度的峰值出现在海拔 1200 ~
1600m 区段.对珍稀物种丰富度与海拔区段的关系
进行非线性关系拟合发现, 物种丰富度与海拔区段
图 4 珍稀物种丰富度与海拔高度的关系
Fig. 4 Relationship betw een species richness and alt itude.
A) 200~ 400, B) 400~ 600, C) 600~ 800, D) 800~ 1000, E ) 1000~
1200, F) 1200~ 1400, G) 1400~ 1600, H) 1600~ 1800, I) 1800~ 2000,
J) 2000~ 2200.
表 3 香溪河流域河岸带 6个特征值的相关矩阵
Table 3 Correlation matrix among six characteristics of riparian zone
examined along Xiangxi River watershed
T SR ALT I ASPE SLOP RH RB
TSR 1. 00
ALT I 0. 25* 1. 00
ASPE - 0. 05 0. 05 1. 00
SLOP 0. 20 0. 11 - 0. 11 1. 00 1. 00
RH - 0. 26* - 0. 23 - 0. 01 0. 01 0. 22
RB - 0. 22 - 0. 76* * 0. 02 - 0. 06 1. 00 1. 00
相关系数Keadall的 值 Values are Kendall& s . * P > 0. 05, * * P
> 0. 01.
间有显著的二次方关系, 拟合方程为: y = 0. 3636x 2
+ 4. 5333x - 5. 7333( R 2= 0. 624, P< 0. 05) .
34 影响物种丰富度格局因子分析
用 Kendall的 对转换的物种丰富度与环境变
量之间的相关性进行分析(表 3) ,表明海拔和河岸
高( RH )与总的转换物种丰富度有着显著的相关性,
坡向与物种丰富度的关系不大. 在 5 个环境变量之
137511 期 江明喜等: 神农架地区珍稀植物沿河岸带的分布格局及其保护意义
间,河流宽度( RB)与海拔有着显著的负相关性, 即
海拔越高,河流宽度越窄.
4 讨 论
41 珍稀植物分布格局的历史成因
神农架地区珍稀植物是川东鄂西地区植物区
系中一个颇有个性的类群, 其所代表的属以古老属
居多[ 9] ,属的分布区类型以温带性质为主. 这些种
绝大多数却不见于我国温带区域,而主要分布在我
国亚热带山地常绿落叶阔叶混交林带, 其中落叶木
本种类占有很高的比例, 具有很强的古老孓遗性、特
有性和温带分布的历史, 而现在却生长在亚热带中
山的河谷生境. 从历史的角度来看,这些古老的植物
第三纪曾广布于北温带地区, 第四纪冰川的作用显
然是其分布区南移的根本原因.冰后期气温的回升,
这些种并未普遍向北撤退, 而主要是向上发展到中
山地段.鄂西地区长期处于相对稳定的温和湿润环
境,也有利于古老植物的保存.
42 流域尺度上的自然干扰
植物群落的物种多样性在中等海拔高度最大,
已被许多学者所证实[ 5] . 对神农架地区珍稀植物的
研究表明同样符合这一规律. 随着海拔梯度的变化,
必然带来温度和降水的变化, 在中等海拔高度, 温
度、降水适中,为珍稀植物的生长发育提供了适宜生
境.中度干扰假说指出,物种丰富度在中度干扰层次
上最大.利用二次曲线拟合珍稀物种丰富度的格局,
暗示沿河岸带存在着一个不断变化的干扰因子. 在
前面的分析中, 河岸高度与物种多样性有较好的相
关性,受流域内洪水的影响较大,代表着洪水干扰强
度的大小.在流域尺度上,许多研究表明洪水是一重
要的干扰因素[ 7, 8] , 其干扰是产生空间异质性的直
接原因,空间异质性带来物种多样性.本项研究的结
果同样支持中度干扰假说理论.
43 对珍稀植物的保护意义
生物多样性保护是全球关注的焦点问题之一,
也是当前研究的热点. 珍稀植物的保护是保护生物
学的重要研究内容.如何协调好自然保护与社会经
济发展的关系是保护生物多样性的关键. 传统的生
物多样性保护主要强调单个物种的保护, 而忽视了
其生存环境, 生物多样性必须在更高的等级层次上
进行.在神农架地区,由于社会经济的发展和旅游业
的开展, 自然保护工作与经济发展之间的矛盾日益
突出,如何协调好二者之间的矛盾是十分棘手的问
题.本研究的结果有助于这一问题的解决.这些珍稀物种沿河岸带的分布格局,有利于缓冲局部性的人
为干扰对物种生存的影响,从河岸生态系统尺度上
对神农架地区珍稀植物进行保护是十分必要和可行
的.鉴于这些珍稀植物在河岸生态系统中的作用和
它们与其它物种之间的关系尚不太清楚, 这类植物
群落的维持机制有待更深入研究.
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Press. ( in Chinese)
作者简介 江明喜, 男, 1965 年生, 博士, 副研究员, 主要从
事植被生态学和流域生态学领域的研究工作 ,发表论文 20
余篇. Email: mxjiang@ public. wh. hb. cn
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