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濒危植物花榈木野生种群生命表及生存分析



全 文 :·资源与利用·
收稿日期:2011 - 03 - 25
基金项目:贵州省省长基金(黔省专合字[2009]01 号) ;贵州省林业厅项目(黔林科合[2010]重大 02 号)。
作者简介:孟宪帅(1984 -) ,男,山东菏泽人;硕士研究生,研究方向:森林生态;E-mail:mxs041@ 126. com。
通讯作者:韦小丽(1969 -) ,女(仡佬族) ,贵州道真人;教授,主要从事森林生态研究;E-mail:gdwxl - 69@ 126. com。
濒危植物花榈木野生种群生命表及生存分析
孟宪帅, 韦小丽
(贵州大学林学院, 贵阳 550025)
Life Table and Surival Analysis on Ormosia Wild Endangered Populations
MENG Xian-shuai,WEI Xiao-li
摘要:为了研究贵州省花榈木野生种群的种群动态和数量特
征,笔者以种群生命表及生存分析理论为基础,编制贵州省花
榈木野生种群静态生命表,绘制存活曲线,并计算了 4 个生存
函数估算值,分析研究了种群生命过程。结果表明,花榈木种
群幼龄级个体数量较多,中龄个体数量很少;种群存活曲线属
于 Deevey-Ⅲ型,即幼体死亡率高,以后的死亡率低而稳定;4 个
生存函数估算值表明,花榈木种群具有前期锐减、中期渐减、后
期稳定的特点。
关键词: 花榈木种群;生命表;生存分析
中图分类号: Q 948 文献标志码: A
文章编号: 1001 - 4705(2011)07-0066-03
花榈木 (Ormosia henryiyl)又名花梨木、臭木或
臭桐材,是国家二级保护植物,为蝶形花科(Papilion-
aceae)红豆树属。产于安徽、浙江、江西、湖北、湖南、
广东、四川、贵州和云南(东南部)等地,生于山坡、溪
谷两旁杂木林中,分布海拔一般为 1 000 ~ 1 300 m。花
榈木木材致密、纹理美丽、有光泽、耐腐蚀、易切削、切
面光滑,是珍贵用材树种,又因其树皮青绿光滑,树姿
优美成为优质园林绿化树种,其根、枝、叶还是名贵药
材。国内外对于花榈木的研究相对较少。目前,主要
的研究包括对花榈木平衡含水率[1]、组织培养技
术[2,3]、人工林生长规律[4]、染色体型核[5]等的研究,
而对花榈木的种群生态特征的研究则没有报道。笔者
通过对贵州省花榈木野生资源的调查,并采用静态生
命表和生存函数分析的方法,试图对花榈木种群的动
态和生存状况进行分析,以揭示花榈木种群生存现状,
为该物种的保护和合理开发利用提供科学依据。
1 研究区域概况
贵 州 省 地 处 东 经 103° 36 ~ 109° 35、
北纬 24°37 ~ 29°13,气候类型属亚热带季风气候。
年平均气温 15 ℃,1 月平均气温 3 ~ 6 ℃,7 月平均气
温 22 ~ 25 ℃,年降雨量 1 100 ~ 1 300 mm,相对湿度
82%,年降雨日数 160 ~ 220 d,年日照时数 1 200 ~
1 600 h,年总辐射为 80 ~ 90 kc /(cm2·a)[6]。本研究
分别在贵州关岭、荔波、望谟、罗甸、印江等地进行了花
榈木群落特征调查。各调查样地自然概况见表 1。
表 1 各调查样地基本情况
地点
海拔
(m) 坡度 坡向
土壤厚度
(cm) 伴生树种 种群特点
关岭 1 150 30° S > 100 枫香、毛桐 片生
荔波 810 25° S 50 ~ 100 青檀、盐肤木 片生
望谟 520 10° S 50 ~ 100 麻竹、香椿 片生
罗甸 750 15° E /S 50 ~ 100 毛桐 散生
印江 986 15° E /S 50 ~ 100 马尾松 散生
注:S为南方向,E为东方向。
2 研究方法
2. 1 野外调查方法
在贵州省关岭、荔波、望谟设置若干个面积为
20 m ×30 m具有代表性的样地,对样地内乔木和灌木
进行每木调查,调查各物种株高、地径(胸径)、冠幅、
枝下高等数据,草本层采用 1 m ×1 m样方对角线法进
行调查。在花榈木散生分布点,在分布小区内对花榈
木进行每木调查,调查指标同样方调查,并记录其环境
因子及主要伴生植物。
2. 2 龄级划分
由于测定每一种群个体的实际年龄较为困难,许
多学者采用径级结构法替代年龄结构,效果良好[7]。
即将林木按胸径大小分级,以立木级结构代替年龄结
构分析种群动态。根据花榈木植株主干通直的特点,
采用胸径代替种群年龄结构。胸径 0 ~ 4 cm为第 1 径
·66·
第 30 卷 第 7 期 2011 年 7 月 种 子 (Seed) Vol. 30 No. 7 Jul. 2011
表 2 花榈木种群静态生命表
龄级 径级 径级中值 Ax ax Ix lnIx dx qx Lx Tx ex Kx
1 0 ~ 4 2 454 454 1 000 6. 908 880 0. 880 560 698 0. 698 2. 120
2 4 ~ 8 6 49 49 120 4. 787 86 0. 714 77 138 1. 153 1. 253
3 8 ~ 12 10 14 14 34 3. 535 22 0. 643 23 61 1. 786 1. 030
4 12 ~ 16 14 6 5 12 2. 505 2 0. 200 11 38 3. 100 0. 223
5 16 ~ 20 18 3 4 10 2. 282 2 0. 250 9 27 2. 750 0. 288
6 20 ~ 24 22 0 3 7 1. 994 2 0. 333 6 18 2. 500 0. 405
7 24 ~ 28 26 1 2 5 1. 589 2 0. 500 4 12 2. 500 0. 693
8 28 ~ 32 30 2 1 2 0. 896 0 0. 000 2 9 3. 500 0. 000
9 32 ~ 36 34 2 1 2 0. 896 0 0. 000 2 6 2. 500 0. 000
10 36 ~ 40 38 2 1 2 0. 896 0 0. 000 2 4 1. 500 0. 000
11 40 ~ 44 42 1 1 2 0. 896 0 0. 000 1 1 0. 500 0. 896
级,4 ~ 8 cm为第 2 径级,8 ~ 12 cm为第 3 径级……把
树木径级从小到大的顺序看作是时间顺序关系,第 1
径级对应 1 龄级,第 2 径级对应 2 龄级,如此一一对
应,统计各龄级株数,编制花榈木种群静态生命表[8]。
2. 3 生命表编制
本研究采用“空间推时间,横向导纵向”的方法,
编制静态生命表。静态生命表一般包括以下栏目:
x———单位时间年龄等级的中值;Ax———在 x 龄级内现
有个体数;ax———匀滑后在 x 龄级内现有个体数;
Ix———在 x龄级开始时标准化存活个体数(一般转化
为 1 000 ) ;dx———从 x到 x + 1 龄级间隔期内标准化死
亡数;qx 从 x到 x + 1 龄级间隔期间死亡率;Lx———从
x到 x + 1 龄级间隔期间还存活的个体数;Tx———从 x
龄级到超过 x 龄级的个体总数;ex———进入 x 龄级个
体的生命期望或平均期望寿命;Kx———为消失率(损
失度)。其中各项都是相互关联的,可以通过实测值
Ax 求得,其关系如下:
Ix = ax /ao × 1 000;
dx = Ix - Ix + l;
qx = dx / Ix × 100%;
Lx =(Ix + Ix + 1)/2 ;
Tx =∑

x
Lx;
ex = Tx / Ix;Kx = lnIx - lnIx + 1
种群生存分析采用以下 4 个函数进行,即生存率
函数 S(t)、积累死亡率函数 F(t)、死亡率密度函数
f(t)和危险率函数 λ(t)。在生命表中这 4 个函数常
用下列公式估算:
Si = li + 1 / li;St = P1P2…P i(P i 为存活率) ;
F t = 1 - Si;f(t)=(Si - 1 - Si)/hi;
λ (t)= 2 qi /hi(1 + pi) ,其中 hi 是第 i间隔期的时
间长度。
3 结果与分析
3. 1 生命表分析
静态生命表反映多个世代重叠的年龄动态历程中
的一个特定时间,而不是对同种群的全部生活史追
踪[9],根据花榈木种群调查资料,把花榈木种群分为
11 个龄级。由于第 6 龄级出现负死亡率,所以采用匀
滑技术[10]进行处理编制生命表。
由表 2可看出:1 龄级个体数量较多,主要是由于
该龄级的个体较小,光照和养分等条件能满足其生存需
要;从第 2龄级开始,花榈木个体数量急剧减少,主要是
因为随着个体的增大,生态位发生重叠,光照、水分、养
分和空间等因子已不能充分满足其要求,导致高死亡率
和消失率;第 4、5、6 龄级已进入壮龄期,死亡率较前面
几个龄级略有降低;7龄级花榈木个体数最少,死亡率和
消失率升高。第 8、9、10、11龄级处在老年期,经过环境的
多次筛选,占据上层者地位已经巩固,环境条件能较好地
满足花榈木生长需求,因而植株的死亡危险降低。
3. 2 存活曲线绘制
存活曲线是反映种群个体在各年龄级的存活状况
曲线,是借助于存活个体数量来描述特定年龄死亡率,
通过把特定年龄组的个体数量相对时间作图而得到。
以径级相对年龄为横坐标,以存活量的对数值为纵坐
标,绘制花榈木种群的存活曲线(图 1)。
图 1 存活曲线
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资源与利用 孟宪帅 等:濒危植物花榈木野生种群生命表及生存分析
由图 1 可看出,以 1 000 为起点,花榈木种群存活
曲线在第 2 龄级后存活数呈明显下降趋势,环境筛选
强度较大,死亡率较高,达 80%以上;第 3、4 龄级种群
数量持续下降,但是速率有所降低;到第 5、6、7 龄级时
种群数量下降平缓,但是基本趋于不变;第 8 ~ 10 龄级
数量稳定,从整体上来看,花榈木种群的存活曲线呈现
Deevey-Ⅲ类型,即早期死亡率高,一旦生长到某一年
龄,死亡率就较低。
种群死亡率曲线反映种群死亡率的动态变化过
程,以死亡率为纵坐标,以年龄级为横坐标,绘制花榈
木种群的死亡率曲线(qx)及其消失率曲线(Kx)得图
2。从图 2 可知,花榈木种群死亡率曲线与消失率曲线
基本一致,即在 1 ~ 4 龄级波动很大,其中 1 龄级时死
亡率最大,7 龄级时呈现一个小死亡高峰,损失度比
较大,表明此时环境筛选强度很高,花榈木生长和竞争
能力不强,受到环境筛的强烈选择而淘汰;8 ~ 11 龄级
波动不大,死亡率和消失率值较低。
图 2 死亡率和消失率曲线
表 3 生存分析函数估算值
龄级 径级 径级中值 st Ft ft λ(t)
1 0 ~ 4 2 0. 12 0. 88 0. 020 7 0. 172
2 4 ~ 8 6 0. 034 0. 966 0. 021 4 0. 625
3 8 ~ 12 10 0. 012 0. 988 0. 005 5 0. 45
4 12 ~ 16 14 0. 01 0. 99 0. 000 6 0. 063
5 16 ~ 20 18 0. 007 0. 993 0. 000 6 0. 083
6 20 ~ 24 22 0. 005 0. 995 0. 000 6 0. 125
7 24 ~ 28 26 0. 002 0. 998 0. 000 6 0. 25
8 28 ~ 32 30 0. 002 0. 998 0 0
9 32 ~ 36 34 0. 002 0. 998 0 0
10 36 ~ 40 38 0. 002 0. 998 0 0
11 40 ~ 44 42 0 1
3. 3 种群生存分析
花榈木种群的 4 个生存函数估算值见表 3。由表
3 可以看出,花榈木种群的存活率呈前期下降,后期平
稳趋势,相应的积累死亡率(St)呈前期增加,后期平稳
趋势;其下降或增加的幅度是前期高于后期,显示幼龄
种群的死亡率较高。种群死亡密度函数(ft)呈现前期
下降,后期平缓稳定的特点,而危险率函数 λ(t)与积
累死亡率形式有些差异,其波动的波峰在第 2 龄级和第
7龄级,在第 2 龄级花榈木种群由于种内竞争及外界因
素作用,危险率相对较高。后期可能是由于种群数量的
减少和人为破坏导致第 7龄级出现危险率高峰。
4 结论与讨论
花榈木种群生命表分析表明,幼龄级个体数量较
多,中龄个体数量较少。种群存活曲线反映了花榈木
种群数量动态变化趋势,从得到的数据看,贵州省野生
花榈木种群存活曲线属于 Deevey-Ⅲ型,即幼体死亡率
高,以后的死亡率低而稳定。4 个生存函数表明,花榈
木种群具有前期锐减、中期渐减、后期稳定的特点。由
此可知,影响花榈木种群发展存在两个方面的制约,一
是 2、3 龄级期产生的环境资源的竞争,二是 6、7 龄级
期受到的外界干扰。
濒危物种的生存现状,由于花榈木自身对生长条
件的要求苛刻、繁殖能力较差和幼苗存活率低以及人
为的破坏和一些其他内外因素导致了花榈木种群数量
的急剧减少,及时采取必要的保护措施刻不容缓。建
议采取以下保护措施:(1)减少人为破坏,使花榈木幼
苗健康成长; (2)建立自然保护区对花榈木进行就地
保护;(3)迁地保护,促进人工繁殖。
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