全 文 ：鄂西三峡库区大老岭珍稀树木群落特征研究*
蔡 晟* * 刘学全 张家来 (湖北省林业科学研究院, 武汉 430075)
周兴成 (湖北省宜昌市林业科学研究所, 宜昌 443000)
张鲜艳 (湖北省宜昌市大老岭林场, 宜昌 443000)
摘要 在群落数量特征、群落层次频度、群落物种多种性等 3个层次上对分布在宜昌大老岭国家森林公园保
护区的光叶珙桐 ( Davidia inv olucrata var vilmor iniana )、领春木 ( Eup telea p leiosp erma)、紫茎( S tewar tia sinen
sis )、白辛( Pterosty rax p silophyila)等珍稀群落进行了定性和定量的研究 ,弄清了群落组成、结构, 揭示了群落演
替过程、演替阶段,分析了以上几种珍稀树木在群落演替过程中的地位及濒危原因, 为三峡库区珍稀树木保护
提供了理论依据.
关键词 三峡库区 珍稀树木 群落结构
Community characteristics of rare trees at Dalaoling of ThreeGorge reservoir area in western Hubei Province. CAI
Sheng, L IU Xuequan, HANG Jialai ( Hubei Fores tr y A cademy , Wuhan 430075) . Chin . J . A pp l . Ecol . , 2000, 11
( 2) : 165~ 168.
The quantitative char acteristics, plant frequency in layers and species diversity of David involucrata var. v ilnoriniara,
Eup tlea pleiosp erma, S tewar tia sinensis and Pter ostyrax p silophtila communities at Dalao ling National For est Park
Reserve of Y ichang w ere studied qualitatively and quantitatively. T he community composition and str ucture were made
clear , the succession courses and stages of the communities were r evealed, and the role of t hese r ar e trees on the succes
sion course of communities and the cause of being in imminent danger were analyzed, w hich provided a theoretical basis
for pro tecting the rare trees in the ThreeGorge reservoir area.
Key words T hreeGorge reservoir area, Rare tr ees, Community structure.
* 湖北省自然科学基金重点资助项目( 961P1203)
* * 通讯联系人.
1998- 11- 26收稿, 1999- 09- 20接受.
1 引 言
鄂西三峡库区属亚热带山地气候, 是我国东南低
山丘陵向西南高山和高原的过渡地带, 也是我国中部
南北与东西植物区系的交汇地域, 因而它的植物区系
和植被有其特殊性[ 1] . 这里自然条件得天独厚, 生态
环境多样,森林茂密,植被资源丰富, 为举世瞩目的孑
遗植物和珍稀植物集中分布的绿色宝库. 三峡大坝的
兴建虽然对分布在库区中、高山地带的珍稀树木无直
接影响,但其!后靠移民∀的间接影响不容忽视,因此开
展对三峡库区珍稀树木资源的研究与保护工作尤为重
要.基于以上目的,本文对分布在宜昌大老岭国家森林
公园的几个珍稀树木群落特征进行了定性描述及定量
分析,为三峡库区珍稀树木群落的保护以及资源的综
合利用提供科学依据.
2 研究区概况与研究方法
21 研究区概况
211 植被特点 鄂西三峡库区地处亚热带气候区, 自然环境
优越, 具有我国东西与南北两大生物界过渡的特点, 亚热带至
寒温带植被极为丰富. 由于历史上的原因, 库区沿河两岸山地
天然林近于消失, 取而代之的是茶园、柑桔、竹林等人工植被,
天然林破坏严重.地处库区宜昌、兴山、秭归 3 县交界的宜昌市
大老岭国家森林公园,因其地处偏僻, 交通不便, 森林植被破坏
较少,至今还保存着相当大面积的天然林. 园内有 4000hm2 天
然林和 4. 0# 105m3 活立木蓄积, 森林覆盖率达 984% ,植物种
类极为丰富,有种子植物 122 科 435 属 865 种[ 5] , 占湖北全省
之半,其中属国家保护的珍稀植物 24 种, 诸如银杏、水杉、光叶
珙桐( Dav idia involucrata var vilmor iniana)、金钱槭( D ip lero
nia sinesis )、华榛、连香树 ( Cercidiphy llum japonicum )、青檀
( Pter oceltis tatar inow ii)、鹅掌楸( Lir iodendron chinenese)、银鹊
( Tap iscia sinensis )、白辛 树 ( Pter ostyrax p silophyila )、紫 茎
( Stw ar tia sinensis )、领春木( Eup telea p leiosp erma)等. 该园垂直
海拔落差大,植被垂直可分为两个植被带: 海拔 900~ 1800m,
阴坡半阴坡为落叶、常绿阔叶混交林, 阳坡、山脊为针阔混交
林;海拔 1800~ 2005m,为山顶苔藓矮林. 海拔 900~ 2000m 分
布有 6 个植被类型, 36 个群系, 7 个珍稀群落, 另外还发现有散
生古、大、珍奇树木 11 种 71株[ 5] .该园素有! 天然树木园∀的美
称,是研究珍稀树木群落及其就地保护的理想场所.
212 地理环境 大老岭国家森林公园位于湖北省宜昌市西
北 98km, 距三峡大坝 45km, 110∃52%47&~ 110∃00%21&E, 30∃00%
应 用 生 态 学 报 2000 年 4 月 第 11 卷 第 2 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Apr. 2000, 11( 2)∋165~ 168
13&~ 31∃04%07&N,本区属秦巴山地南缘,境内地势高峻 ,群山盘
踞,山高谷深, 侵蚀强度大, 最高海拔 2005m, 一般坡度 30 ~
50∃.受东南季风影响, 属北亚热带季风气候 , 随着海拔高度递
增,垂直地带性森林气候尤为显著. 土壤类型因海拔不同而异,
1600m 以下为山地黄褐壤, 1600~ 2005m 为山地黄棕壤, 母岩
以花岗岩为主, 局部有石灰岩分布.全年日照时数 4200h,年均
气温 11 ( ,极端低温- 16( , 年降雨量 1400~ 1600mm, 平均相
对湿度 76%以上.
22 研究方法
221 样地选择 大老岭国家森林公园保存有大面积的天然
林,在其 1967hm2的核心保护区内, 从海拔 900m 至 2005m 的
垂直带谱中, 规律性地分布有 7 个珍稀群落. 本文采用随机抽
样与典型取样相结合的方法, 对该园珍稀群落进行筛选, 选出
具有代表性的珍稀树木群落 3 个, 调查样地共计 11 个, 即:
( ) )领春木+ 米心水青冈+ 中华鹅耳枥群落(样地 4 个) ; ( ∗ )
光叶珙桐群落(样地 4 个) ; ( + )米心水青冈+ 白辛+ 紫茎群落
(样地 3 个) .
222 调查方法 在每个群落内设置调查样地, 样地面积按最
小面积法控制,一般地段采用 20m # 25m, 特殊地段根据实际情
况调整为 20m # 30m, 样地内沿四角设小样方 4 个, 面积 2m #
2m.样地主要作立木树高、年龄、胸径、枝下高、冠幅、生长势等
因子调查,样方内主要对下木幼苗种类、数量、更新状况、灌木、
草本种类、高度、盖度等因子逐一调查, 每个样地内还进行了土
壤剖面记录.
3 结果与分析
31 群落组成与生境关系
311领春木+ 米心水青冈+ 中华鹅耳枥群落( ) )
该群落以领春木( Eup telea p leiosp erma)、米心水青冈
( Fagus engleriana)、中华鹅耳枥( Carp inus sp. )为建
群树种,群落样方( 500m 2)立木统计 54 株, 其中领春
木8株,米心水青冈 7 株, 中华鹅耳枥 6株, 主要伴生
乔木有藜芦、鸡爪槭各 5 株, 扇叶槭 4 株, 灯台树、毛
栗、野樱桃、中华槭各 3株,五角槭、青柞槭、金缕梅、稠
李、光皮桦、暖木、铁杉各 1 株, 乔木层分化不明显, 郁
闭度 065, 林下有少量矍树、四照花、米心水青冈幼
苗, 草本以山酢酱草、蟹江草等分布为主, 盖度达
65% ,鳞毛蕨盖度达 15% . 该群落分布在公园雷家湾
一溪沟旁, 海拔 1550m ,坡向东北, 坡度 33∃, 土壤类型
为山地棕壤,因其地处阴坡且靠近溪边,林内湿度大,
气温常年较低, 林下地被物较厚且分解不完全.土样分
析, pH 值59,有机质含量 1068%,土壤含水率 3809%.
312光叶珙桐群落( ∗) 该群落以光叶珙桐为建群
树种, 群落乔、灌、草层次结构明显,样地( 500m2)立木
统计 31 株, 其中光叶珙桐 10株, 稠李 5株, 光皮桦 3
株,马挂木、金钱槭、中华鹅耳枥、芩木各 2株,椴树、中
华槭、茶条果、柯楠、野樱桃各 1株,林下幼苗:木姜子、
藜芦、二翅六道木各 2株,大枝绣球、四照花、猫儿屎、
茶冬果、荚 各 1株,荞木层郁闭度达 085, 草木层金
银花、蟹江草、凤毛菊等覆盖度 10% ,蕨类盖度 25%,
苔藓盖度 70%. 该群落分布在公园猪槽沟一带, 海拔
1500m,坡度 60∃, 由于坡度较大, 林下土壤流失严重,
局部有岩石裸露,土样分析, pH 值 600, 有机质含量
115%,含水率 2385%.
313米心水青冈+ 白辛+ 紫茎群落( +) 该群落以
米心水青冈为建群树种, 群落垂直, 结构明显分化为
乔、灌、草 3层, 上层乔木郁闭度 090.样地( 600m 2)立
木 44株, 其中米心水青冈 14株, 白辛、五爪漆、紫茎、
青冈栎各 3株; 光叶山毛榉、石栗、四照花、苦桃木各 2
株,尖尾山茶、杜鹃、扇叶槭、中华槭、光叶珙桐各 1株,
林下幼苗:巴东栎、小叶黄杨各 2株,尖尾山茶、长叶石
栎、宜昌木姜子、荚 各 1 株,草本层盖度 5%, 蕨类盖
度 20% .该群落分布在公园猪槽沟, 海拔 1430m,坡向
东北向, 坡度60,由于坡面较陡, 又处于山脚坡位, 林
表 1 群落组成与生境关系
Table 1 Community composi tion and environment
群落类型
Communites
types
海拔
Elevat ion( m)
土壤类型
Soil type
pH 有机质含量
Organ ic
mat ter
( % )
土壤含水率
Soil w ater
坡向
Slope face
坡度
Slope
坡位
Slope
position
平均胸径
DB
平均树高
Height
主要组成树种
Main species
structure
) 1550 棕壤
Brow n earth
590 1068 3809 东北
EN
33 溪沟
Ditch
782 102 领春木1)、中华鹅耳枥3)、米心水青冈2)、毛栗7)、灯台
树8)、光皮桦9)等.
∗ 1500 黄棕壤
Yellow brow n
earth
600 1151 2385 西北
WN
60 溪谷Valley溪边
Side of st ream
813 903 光叶珙桐4)、金钱槭14)、光皮桦、马
挂木10)、稠李11)、中华鹅耳枥等.
+ 1430 冲积土
Alluvial soil
605 2187 3424 东北
EN
60 山脚
Foot of hill
138 209 米心水青冈、白辛5)、五爪槭12)、光
叶珙桐、紫茎6)、四照花13)等.
1)领春木 Eup telea p leiosper mum, 2)米心水青冈 Fagus engleriana, 3)中华鹅耳枥 Carp inu s sp. , 4)光叶珙桐 Dav idia inv olucrata var. v i lmoriniana , 5)
白辛 Pterostyr ax psilophylla, 6)紫茎 Stew artia sinensis , 7)毛栗 Hairychestnut , 8 )灯台树 Cor nus cont rov ersa, 9)光皮桦 Betula luminif era, 10)马挂木
L i riod endron chinense, 11)稠李 Pr unus p ad us, 12)五爪槭 A cer maximowiczi i , 13)四照花 Dendrobenthamia j ap onica var. chinensis , 14)金钱槭 Dip tero
nia sinensi s.下同 The sam e below .
166 应 用 生 态 学 报 11卷
下土壤类型为岩石冲积土,枯枝落叶层积聚较多, 但分
解不良,下部形成粗腐殖质层,厚达 10cm,土样分析, pH
值6. 05,有机质含量 21. 87% ,土壤含水率34. 24%.
32 群落结构数量特征分析
群落结构数量特征指标是对群落种类组成、结构
特点的定量描述,具有较高的客观性和直观性.本文采
用了相对密度、相对频度、相对优势度以及重要值等数
量指标对 3个群落进行了测度(表 2) . 结果表明, 3个
群落在结构、组成及分布上具有以下特点: ( 1)对于领
春木+ 米心水青冈+ 中花鹅耳枥而言, 其主要建群树
种的重要值分别为领春木 529, 米心水青冈 542,中
华鹅耳枥 518, 重要值大小相近, 表明该群落为多优
势种群落,结构尚未稳定; 从相对频度来看, 米心水青
冈、中华鹅耳枥皆为 30,领春木为 20,表明前两者在群
落中分布比后者均匀. 以群落演替角度看, 米心水青
冈、中华鹅耳枥在群落竞争中占优势,领春木处于劣势
地位. ( 2) 在光叶珙桐群落中, 光叶珙桐重要值为
1272,远远高出其它伴生乔木的重要值, 表明该群落
是以光叶珙桐为建群树种的单优势种群落. 从相对频
度来看,光叶珙桐值达 583,分布较为均匀, 综合分析
可以看出光叶珙桐群落发育较为成熟, 结构稳定. ( 3)
在米心水青冈+ 白辛+ 紫茎群落中, 米心水青冈重要
值为 1389, 白辛、紫茎分别为 545、469,表明乔木组
成以米心水青冈占显著优势,该群落为米心水青冈单
优势种群落.从相对频度及密度来看,米心水青冈分布
最为均匀,盖度最大,白辛居中,紫茎次之,这与重要值
分析具有趋同性.
表 2 群落建群树种数量特征指标
Table 2 Quantitative character indices of dominant species of communities
群落类型
Community
type
建群树种
Dominant
species
相对密度
( # 100)
Relat ive
density
相对频度
( # 100)
Relative
f requency
优势度
( # 100)
Dominant
重要值
( # 100)
Important
value
) 领春木1) 148 200 181 529
米心水青冈2) 129 300 113 542∗ 中华鹅耳枥3) 111 300 107 518
光叶珙桐4) 323 583 366 1272+ 米心水青冈2) 318 753 321 1389
白辛树5) 68 255 227 545
紫茎6) 68 375 26 469
33 群落层次频度测度
该方法是从群落垂直结构上, 对群落不同层次中
主要立木分布状况(频度)进行测度[ 2~ 4] , 以把握群落
结构(树种组成及分布)在未来演替过程中的动态变
化.层次频度测度对判断群落组成树种在未来不同演
替阶段的地位变化具有较高的准确性. 本文将 3个群
落的垂直结构划分为 3个层次,即主林层(主要乔木)、
更替层(下木及幼树)、更新层(幼苗层) ,各层次立木高
差不超过 30%,测度结果见表 3.
表 3 群落主要乔木层次频度测度
Table 3 Frequency detection of main trees of communities
群落类型
Community type
主要乔木
Main t rees
相对频度值( # 100)
Relative frequency value
f1 f2 f3
) 领春木1) 181 91 0
米心水青冈2) 91 91 91∗ 中华鹅耳枥3) 91 273 91
光叶珙桐4) 500 500 333+ 米心水青冈2) 333 333 333
白辛树5) 333 0 0
紫茎6) 111 111 111
f 1:主林层相对频度值 Relat ive f requency value of main storied forest , f 2:
更替层相对频度值 Relative f requency value of associated storey, f 3:更新层相对频度值 Relat ive f requency value of regenerated storey.
一般来讲, 在群落中凡是在下层有很高的频度,上
层频度较低者, 其生态特性与该立地条件相适应, 该树
种属进展种,它们是未来群落的主要组成者; 凡在群落
的各个层次中具有正常频度曲线, 依一定比例出现于
各个层次的树种属巩固种;凡是在下层频度低或者根
本不存在,上层频度较高的树种属衰退种;分层频度无
一定规律性, 即看不出进展或衰退的特性属于随遇
种[ 3] .根据以上评判标准, 对表 3 进行分析, 可以看出
3个群落结构具有以下特征: ( 1)在群落 )中, 领春木
f1值为 181, f2 值递减为 91, 而 f3 值骤降为 0,其垂
直分布至上到下,呈现明显的递减趋势,表明在该生境
条件下,领春木更新能力较差, 生境胁迫较大[ 5] .对于
树种米心水青冈、中华鹅耳枥而言,其分层频度均呈正
态曲线分布,表明两树种对生境有较好的适应能力,生
境压力小,从群落结构及树种生物、生态学特性来看,
群落地被物较厚,且分解不良, 不利于种子萌发、林木
更新,主要以萌生为主.从样地调查情况来看,米心水
青冈、中华鹅耳枥比领春木具有较强的萌生能力, 且具
有耐荫性,对土壤条件要求不严. 在自然条件下,林下
幼苗长势较好, 因此,米心水青冈、中花鹅耳枥具有较
强的更新能力, 生境胁迫较小,在群落竞争中处于优势
地位,属巩固种;而领春木则处于劣势地位,属衰退种.
( 2)在群落 ∗中,光叶珙桐 f1、f2值为50, f3 值为333, f
值分布尚属均匀,但 f3 值趋小, 结合该树种生物特性
及生态学特性分析, 其果实(核果)较重,种子的有效散
播距离较近, 大都散播在母株附近, 且与土壤接触紧
密,便于萌发,同时光叶珙桐有较强的萌生能力,可以
从基部产生多个萌枝,因此,光叶珙桐有较强的更新能
力.由此,可以判断该树种对生境适应性尚可,在群落
演替中属巩固种. ( 3)在群落 +中, 米心水青冈 f值最
大,且分布均匀,表明该树种对生境有较强的适应性,
生境胁迫小,在群落中属巩固种. 紫茎 f 值较小, 但分
布均匀,结合其生物、生态学特性综合分析, 可以判断
该树种对生境适应性一般. 对于白辛树种而言, 其 f 1
1672 期 蔡 晟等:鄂西三峡库区大老岭珍稀树木群落特征研究
值为 333, f 2、f3 值都为 0,中下层分布极少,表明该树种
更新能力较差,生境胁迫大,其在群落演替中属衰退种.
34 群落生物多样性测度
物种多样性指数是群落中种数及其均匀度的综合
指标,物种多样性指数愈高, 则群落所含信息量大, 具
有更大的复杂性,更能缓冲外界影响,具有更高的稳定
性[ 6] .本文采用 Simpson指数及 ShannonWiener 指数
分别对 3个群落进行了测度(表 4) ,测度公式如下:
1) Simpson多样性指数( D1 表示)
D 1 =
S
j = 1
nj ( nj - 1)
n ( n - 1)
2) ShannonWiener多样性指数( D2 表示)
D 2 = 33219( log10n - 1
n nj log10nj )
式中, n 为所有种的个体总和; n j 为每个种的个数; s
为种的数目.
表 4 群落物种多样性测度
Table 4 Detection of community diversi ty
群落类型
Community type
Simpson指数
Simpson index
ShannonWien er 指数
ShannonWiener index
) 0928 373
∗ 0867 310
+ 0887 361
不同群落类型是植物长期适应自然环境的产物,
由于不同类型在组成结构上的差异, 其物种多样性亦
有不同的表现;另一方面,对于同一个群落在其发生、
进展乃至衰退的演替过程中,物种数量及其分布都会
发生改变,因此, 评价一个群落的物种多样性,应以动
态的观点去分析,才具有较高准确性和客观性.由表 4
可以看出,在 3个群落中, 群落 )的 D1 值最高,群落∗
的D1 值最小, 群落 +的 D1 值居中, D2 值变化规律与
D1值变化相同, 这说明群落 )具有较高的生物多样
性,由此可知,该群落属多优势种群落, 群落种间竞争
激烈,从群落结构看,其乔木层分层现象不明显,种的
数量较多, 且均匀度较高, 林下草本层发达, 盖度达
65%以上,结构复杂,因此生物多样性较高.群落∗、群
落+属单优势种群落, 乔木层单层, 郁闭度大,林下植
物种类较少,草本层盖度仅有 10%左右, 乔、灌、草垂
直结构明显,为稳定的顶极群落,因此生物多样性显示
相对偏低,这与前面分析结果相符.
4 结 论
41 在鄂西植被区系中,领春木+ 米心水青冈+ 中华
鹅耳枥群落、光叶珙桐群落、米心水青冈+ 白辛+ 紫茎
群落 3个珍稀群落均属落叶阔叶树混交林, 分布海拔
1000~ 2300m 的中高山地带,生境条件多为温凉湿润
的峡谷阴坡, 林下土壤多为肥沃的酸性土, 地被物较
厚,且分解不良,夏季积雾不散,林内湿润,可见群落要
求严格的成林条件, 环境适应性差.
42 研究结果表明, 3个珍稀群落所处演替阶段存在
差异性:领春木+ 米心水青冈+ 中华鹅耳枥群落属多
优势种群落,层次结构复杂, 生物多样性较高;光叶珙
桐群落、米心水青冈+ 白辛+ 紫茎群落属单优势种群
落,乔、灌、草层次明显,结构稳定, 群落处于演替顶级
阶段.
43 3个群落中, 珍稀树种在群落中所处的地位存在
差异性:除光叶珙桐外,领春木、紫茎、白辛在群落种间
竞争中均处于劣势, 由于它们对生境适应性不及其它
树种,如米心水青冈、中华鹅耳枥等,林下更新能力差,
生境胁迫大,从群落演替过程看, 它们均属衰退种, 在
自然状况下,将逐步为优势种或侵入种所替代,应采取
措施加以保护, 如采取人工方法, 就地保护, 促进珍稀
树种的更新能力,或采用异地繁殖等方法,进行异地保
护等.
参考文献
1 Ban JD(班继德) eds. 1995. Vegetat ion Research in western Hubei
Province. Wuhan: Huazhong S cience and Engineering University
Press. 1~ 7( in Ch inese)
2 Liu JY(刘静艳) , Wang BS(王伯荪) et al . 1999. Gap format ions
and its characterist ics in south subt ropical evergreen broadleaved for
est . Chin J App l Ecol (应用生态学报) , 10 ( 4) : 385~ 388 ( in Chi
nese)
3 North east Forest ry U niversity ed. 1987. Forest ry Ecology. Beijing:
China Forestry Press. 84~ 133( in Chin ese)
4 Shi ZM(史作民) , Cheng RM (程瑞梅 ) and Liu ShR (刘世荣 ) .
1999. Niche characteristics of plant populations in deciduous broad
leaved forest in Baot ianman. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) , 10
( 3) : 265~ 269( in Chinese)
5 Yang DS (杨大三 ) . 1996. Researches on the protection of Three
Gorge reservoir region of western Hubei Provin ce. Wuhan: Hubei Sci
ence and T echnology Press. 87~ 97( in Chinese)
6 Yuan DB( 袁道波 ) , Ban JD(班继德 ) . 1995. Study on dovet ree
community in SevenSisters Mountain of H ubei Province. In: Ban JD
(班继德 ) eds. Vegetat ion Research in w estern Hubei Province.
Wuhan: Huazhong Science and Engineering University Press. 190~
202( in Chinese)
作者简介 蔡 晟,男, 39 岁,理学学士, 副研究员. 从事森林生
态学研究,发表论文 4 篇. Email: hbforest@ public. w h. hb. cn
168 应 用 生 态 学 报 11卷