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Studies on Traits of Concomitant Community of Endangered Plant Berchemiella wilsonii

濒危植物小勾儿茶伴生群落特征研究



全 文 :武汉植物学研究 2003, 21( 4) : 327~331
Journal of Wuhan Botanical Research
濒危植物小勾儿茶伴生群落特征研究
胡理乐1, 江明喜1 , 黄汉东1, 党海山1 , 向启波2, 黄 辉2
( 1.中国科学院武汉植物研究所/武汉植物园, 武汉 430074; 2.湖北后河国家级自然保护区管理局, 湖北五峰 443400)
摘 要: 从植物生活型、群落垂直结构、物种多样性以及群落稳定性 4 个方面研究小勾儿茶伴生群落特征, 分析小
勾儿茶在该生境幸存的原因。生活型谱反映出生境温热高湿且四季分明的亚热带气候特点;小勾儿茶处于群落顶
层, 能够获得充足的阳光;群落结构稳定、物种丰富。小勾儿茶的数量已极为稀少,应采取调查、保护和扩繁 3 种主
要措施扩大其种群数量, 即: ( 1) 加大力度在相似的生境中寻找小勾儿茶; ( 2) 对其生境加大保护力度; ( 3) 开展种
子生理方面的研究, 探索有效的发芽途径,同时用组培的方法繁殖幼苗。
关键词: 小勾儿茶; 濒危植物; 群落特征; 湖北后河
  中图分类号: Q948. 15     文献标识码: A     文章编号: 1000-470X( 2003) 04-0327-05
Studies on Traits of Concomitant Community of Endangered
Plant Berchemiella wilsonii
HU Li-Le1 , JIANG M ing-Xi1 , HUANG Han-Dong 1,
DANG Hai-Shan
1, XIANG Qi-Bo
2, HUA NG Hui
2
( 1. W uhan B otanical G ard en/ Wuhan Insti tut e of B otany , T he Chinese Acad emy of S ci ences, Wuhan 430074, Ch ina;
2. The B ureau of H ouhe N at ional Reserv es, Hubei 443400, Chin a)
Abstract: Ber chemiella w i lsonii is an endanger ed species l isted in China Red Book . In 1907, Wil-
son, an Eng lish bo tanist , f irst discovered it in Xing shan, Hubei. Since then it had disappeared
fr om its original habitat for nearly a century . In June o f 2001, during a series of plant community
ecolo gy invest ig ation at Houhe Reser ves, Wufeng , Hubei, w e discover ed this endanger ed species
accidentally . Since then mo re and more at tentions w ere paid to B. w ilsonii. We discovered the
causes of sur viving o f B. w il sonii in it s habitat by studying the life fo rms o f the plants, vert ical
st ructure of the community , species diversity and community stabilizat ion. F irst , there is plenty
of sunshine and rainfall, w hich ar e suitable for the g row th o f the plants; life form s suggest the
subtr opical characters of the climate. In addit ion, B. w il sonii belongs in the top layer of the com-
munity and so it is able to g et enough sunshine. T he str ucture of the community is stable and the
richness of the species is high. B. w il sonii is rather rare and the methods of inv est ig ation, protec-
tion and breeding are needed to enlarge its populat ions, namely it is recommended that ( 1) more
B. w ilsonii be searched for in similar habitat ; ( 2) the habitats be well protected; ( 3) the research
of seed physiolo gy be developed to discover the method to raise g erminat ion r ate and meanwhile
seedlings be developed by use of t issue culture.
Key words : Berchemiella w ilsoni i; Endangered plants; Community t rait s ; Houhe, Hubei

收稿日期: 2002-11-13,修回日期: 2003-05-27。
基金项目: 中国科学院知识创新工程重要方向项目( KSCX2-SW-104)。
作者简介:胡理乐( 1979- ) ,男,硕士研究生,生态学专业。E-mail: hu lile96@ sohu . com
通讯作者。
  各种各样的生物资源是人类赖以生存的基础,
随着社会经济的发展, 全球性的自然生境片段化日
趋严重,致使生物界受到严重威胁,许多物种濒临灭
绝的境地。生物多样性保护已成为全世界关注的重
大问题之一。珍稀濒危物种的保护研究作为生物多
样性研究的重要内容显得尤为紧迫[ 1]。小勾儿茶
( Berchemiella w i lsonii )是鼠李科小勾儿茶属植物,
国家二级保护物种 [ 2] , 为我国分布微域的特有种,分
布范围极为狭窄。1907 年, 英国植物学家威尔逊
( Wilson)在湖北省兴山县考察中, 首次采集到该植
物。此后近百年, 在湖北省再未有人发现小勾儿茶。
小勾儿茶属与勾儿茶属( Berchemia)在亲缘关系上
十分接近, 该属花的构造又与猫乳属( Rhamnella)
有相同的特征,对研究鼠李科枣族( Zizipheae)中某
些属间的亲缘关系有重要的科学意义 [ 3]。
2001年 6月, 我们在湖北省五峰县后河国家级
自然保护区进行植被考察时发现 1株小勾儿茶,由
此引起了人们对小勾儿茶的关注。据有关资料记载,
小勾儿茶在安徽大别山北坡[ 2]以及湖北十堰市竹溪
县有分布。但据安徽植物志记载,分布于安徽和浙江
的是小勾儿茶的变种毛柄小勾儿茶( Berchemiella
w ilsonii ( Schneid. ) Nakai var. pubip et iolata H.
Qian)
[ 4]。为摸清小勾儿茶的分布状况, 2002年 5~8
月,我们分别到湖北、安徽以及浙江等地采集了标本
数份,经有关专家鉴定:安徽和浙江分布的是毛柄小
勾儿茶; 由于在十堰市竹溪县十八里长峡仅发现 1
株幼树,从该标本难以准确定种。可见,小勾儿茶已
处于濒临灭绝的境地。鉴于小勾儿茶仅 1株这一事
实,我们只能研究其赖以生存的群落特征, 以期为该
物种的保护提供理论依据。
1 自然环境概况
后河国家级自然保护区位于湖北省西南部的五
峰土家族自治县中南部,属于湖北省与湖南省交界
的武陵山东段余脉的一部分山地。位于北纬
30°2′45″~ 30°8′40″, 东经 110°29′25″~ 110°40′45″。
保护区南面与湖南壶瓶山国家级自然保护区毗邻,
北与北风垭林场接壤, 东与五峰镇百溪河村、水滩头
村接界,西与湾潭镇、五峰土家族自治县香党坪农场
相邻,总面积 10 340 hm2。境内群峰起伏,层峦叠嶂,
地势由西向东逐渐倾斜。海拔 1 500 m 以上的山峰
多达 20余座,其中后河主峰独岭,海拔 2 252. 2 m。
后河自然保护区地处中亚热带向北亚热带的过渡区
域,全区皆山地,地形复杂, 山系属武陵山支脉。其气
候特点是四季分明、冬冷夏热,雨热同季、暴雨甚多。
垂直气候分带十分明显, 区内气候差异大。平均日照
时数为 1 533. 2 h, 年平均总辐射量为 95. 87 kcal/
( cm
2a)。年平均气温 14℃以上, 7月平均气温最高,
1月平均气温最低。极端最高气温 37. 1℃( 1972年 8
月 27 日) , 极端最低气温- 15℃( 1977 年 1 月 30
日)。无霜期 211 d, 区内年降水由南向北递减,大量
降水多在南坡。年平均降水 1 814 mm。降水量夏多
冬少,主要集中在夏季、梅雨期和秋雨, 全年降水日
数平均为 166 d,高山偏多。保护区的土壤类型以黄
壤、黄棕壤为主。样地海拔为 1 330 m ,坡度为 50°, 坡
向为WN30度,土壤类型为山地黄棕壤。
2 研究方法
2. 1 群落调查
在后河 100 m×100 m 的固定样地中, 选取小
勾儿茶周围 40 m×40 m 的样方,采用 10 m×10 m
的相邻格子法进行群落学调查,记录小样方中所有
物种,乔木的树高、枝下高、胸径、冠幅、层盖度以及
生长情况; 灌木的高度、盖度、株数、层盖度;草本的
平均高度、盖度、多度、层盖度。
2. 2 数据处理
植物生活型以 Raunkiaer 生活型分类系统为标
准。
重要值( IV) = (相对显著度+ 相对密度+ 相对
频度) / 3 。
物种多样性。该研究测定以下3类多样性指数:
物种丰富度指数、物种多样性指数、物种均匀度指
数,分别应用以下几个公式[ 5]。
物种丰富度指数: R= ( S - 1) / lnN ,
Simpson多样性指数: D = 1-  P 2i ,
P ielou均匀度指数: J sw= ( -  P ilogP i ) / logS。
式中: P i= N i / N , S 为物种数目、N 为所有物种
的个体数之和、N i 为第 i个种的个体数, P i 表示第 i
个物种的个体数占群落中植株总数的比例。
3 结果与分析
3. 1 群落的结构与种类组成
该群落层次明显,可分为乔、灌、草 3层。乔木层
盖度大, 平均盖度达 75%;乔木层可分为 2个亚层,
高于 13 m 的定为第一亚层,主要有小枝青冈( Cy-
clobalanop sis gracilis)、君迁子( Diospy ros lotus)、泡
花树( Meliosma cuneif olia)、湖北枫杨( P terocarya
hup ehensis)等; 13 m 以下的定为第二亚层, 主要是
328 武 汉 植 物 学 研 究                 第 21 卷  
一些常绿种类, 尖连蕊茶( Camel lia cusp id ata)主要
分布于该层, 其平均高度只有5. 7 m ,分布于该层的
还有紫楠 ( Phoebe sheareri )、小枝青冈 ( Cycloba-
lanop sis gracilis)、白楠( Phoebe neurantha)。在整个
乔木层中, 尖连蕊茶的重要值最大, 达 14. 29, 明显
大于其它物种,是群落的优势种。重要值排在第二位
的是小枝青冈,其重要值为 9. 3。尖连蕊茶、小叶青
冈、紫楠、白楠、曼青冈( Cyclobalanop sis oxyodon)等
均为常绿植物, 这 5 种植物的重要值之和高达
39. 26, 可见, 群落中常绿植物所占的比例较大; 群落
中落叶植物也较多,主要有君迁子、泡花树、湖北枫
杨、金钱槭( Dip teronia sinensi s)、亮叶桦( Betula lu-
minif er a)等。优势种对整个群落具有控制性影响,
如果把群落中的优势种去除, 必然导致群落性质和
环境的变化, 它们对生态系统的稳定起着举足轻重
的作用。因此,不仅要保护那些珍稀濒危植物, 而且
也要保护那些建群植物。群落中有 3种珍稀植物:小
勾儿茶在群落中只有 1株, 高 20 m ,胸径 28. 6 cm,
位于群落最高层, 其重要值排在乔木层 56种植物中
的第 41位;国家一级保护植物珙桐, 也只有 1株,分
布于乔木第一亚层, 高 20 m; 2种珍稀植物都处于
群落最高层, 能够获得充足的阳光,这是得以存活的
重要因素之一;国家三级保护植物金钱槭, 最高的一
株 15 m ,其重要值较高,排在第八位。那些个体数量
稀少分布又狭窄的物种,其生态位置很不稳定, 环境
稍有变化就可能灭绝, 因此这些物种通常只能生活
在非常稳定的环境中。维持环境的稳定对小勾儿茶
的保护有着重要的作用。
灌木层主要分布的是一些乔木层的幼树和灌木
种类, 主要有尖连蕊茶、绢毛稠李( Pad us w i lsonii )、
山莓 ( Rubus corchorif olius )、紫楠、房县槭 ( A cer
f r ancheti i) ,这5种植物重要值之和达 55%。草本层
最常见的植物有大羽贯众( Cy rtomium macr op hy l-
lum)、日本蛇根草 ( Op hiorrhiz a j aponica)、西藏苔
草( Carex thibeti ca)、鳞毛蕨( Dryop ter is sp. )、吉祥
草( R eineckea carnea)、黄精( Polygonatum sp. ) , 这
6种植物的盖度之和高达 70%。
最常见的层间植物为常春藤( H ed era nepalen-
si s)。
3. 2 植物生活型
Raunkiaer 生活型系统选择休眠芽在不良季节
的着生位置作为分类的依据,反映了植物对环境(主
要是气候)的适应特点。该群落中,高位芽植物占总
数的 69. 2%;地面芽植物次之,占 19. 3%; 其它 3种
生活型植物(地上芽、地下芽和一年生)之和也仅占
11. 5%。从生活型谱反映出的气候特征与本地区温
热高湿、冬季冷湿、夏无酷暑且四季分明的亚热带气
候特点相一致(图 1)。可以看出,小勾儿茶群落生活
型谱介于常绿阔叶林和落叶阔叶林之间,具常绿落
叶阔叶混交林的特征 [ 6]。
Ph. 高位芽植物; Ch. 地上芽植物; He. 地面芽植物; Cr .
隐芽植物; T h. 一年生植物
Ph. Phanerophy tes; Ch. Chamaephytes; He. Hemicryp-
t ophytes; Cr . Cr yptophy tes; Th. Ther ophy tes
图 1 小勾儿茶伴生群落植物生活型谱
F ig . 1 Life form spectrum of
Berchemiclla w ilsonii concomit ant communmity
 
3. 3 群落的物种多样性
物种多样性是群落发展过程中的一个重要指
标,它反映了群落组成和结构的变化,受到许多生态
学家的重视[ 7]。由表 1可看出,该群落乔、灌、草 3层
的物种多样性均较高, 由大到小依次为:灌、乔、草;
丰富度指数排序为灌、草、乔, 与灌木相比,乔木层个
体大、种类少、植株少、且乔木层优势度指数高的特
点相一致。乔木层的多样性指数较高,但丰富度指数
和均匀度指数不高。灌木层 3个多样性指数均较高,
该层没有绝对的优势种, 这在某种程度上反映了其
均匀度高这一特点。草本层的均匀度也不高。多样
性指数反映了群落的生境条件,该群落位于山坡, 土
壤类型为山地黄棕壤, 年平均降水 1 814 mm, 平均
日照时数为1 533. 2 h。阳光充足、降雨丰富, 适宜
表 1 乔、灌、草的多样性指数
T able 1 Diversity indices o f arbo rs, shrubs and gr asses
多样性指数
Diver sity indices

Arbor s

Shrubs

Grasses
R( Margalef丰富度指数) 9. 38 15. 41 11. 43
D( Simpson 指数) 0. 94 0. 96 0. 87
J( Pielou 均匀度指数) 0. 83 0. 81 0. 66
329 第 4 期            胡理乐等: 濒危植物小勾儿茶伴生群落特征研究
植物生长,因此, 整个群落植物种类丰富, 物种多样
性指数较高。但群落的乔木层优势度大,乔木层中富
集种很少,稀疏种很多,均匀度相对较低。单株物种
有 19种,占总物种数的 34%(图 2)。而尖连蕊茶的
个体数达到 54株之多,密度高达 338万株/ hm2。
图 2 乔木层物种相对多度分布格局
F ig . 2 Species abundance models o f arbo rs
 
3. 4 群落的稳定性
群落的稳定性受许多生态因素的影响, 但不管
如何复杂多样,均以群落中各种群的变化来表达其
结果, 因此,森林群落各层次结构, 在一定程度上可
反映群落的稳定性和演替动态。现以群落中重要值
居前 2位的尖连蕊茶和小枝青冈的种群结构来探讨
群落的稳定性。从图 3和图4可以看出,尖连蕊茶和
小枝青冈的年龄结构基本上是稳定型。尖连蕊茶不
仅是乔木层的优势种, 也是灌木层数量最多的物种,
由于尖连蕊茶是小乔木,所以其在Ⅴ级没有分布。小
枝青冈各级均有分布, 且数量较多。如果没有人为干
扰,这两个优势种将保持其优势地位,这对维持群落
的稳定性是至关重要的。虽然小勾儿茶所在的群落
比较稳定,但小勾儿茶是群落的伴生种,其存活面临
着许多不确定因素。
图 3 尖连蕊茶的大小级结构
F ig . 3 Size class st ructure o f Camellia cusp idata
图 4 小叶青冈的大小级结构
Fig. 4 Size str uctur e of Cy lobalanop sis g racilis
 
4 讨论
小勾儿茶得以在五峰后河国家级自然保护区生
存下来,与后河适宜的生境分不开。生活型谱反映出
本地区温热高湿、冬季冷湿、夏无酷暑且四季分明的
亚热带气候特点。小勾儿茶所在群落物种丰富,层次
分明,乔、灌、草 3层丰富度指数和多样性指数均较
高。乔木层中富集种很少,稀疏种很多,单株物种有
19种, 占总物种数的 34% ,优势度指数高达 26. 58,
均匀度偏低。群落两优势种尖连蕊茶和小枝青冈的
年龄结构基本上是稳定型, 这对维持群落稳定十分
重要。小勾儿茶处于群落最高层,阳光有保证。小勾
儿茶是群落的稀有物种, 在样地中仅有 1株, 随时都
有消失的可能。
珍稀物种的保护是保护生物学的一个重要研究
领域,它涉及到人类生活的方方面面[ 8]。小勾儿茶的
种群数量已极为稀少,必须尽快采取相应的保护措
施。就地保护是最为有效的方法,要对其生境加大保
护力度,同时在相似的生境中寻找小勾儿茶。由于小
勾儿茶消失了近百年,对人们来说是一个陌生的物
种, 应尽快宣传,让更多的人认识它, 从而提高人们
对其保护的自觉性。同时积极开展种子生理方面的
研究,探索有效的发芽途径,从而人工抚育小苗。许
多珍稀濒危植物都生长比较缓慢且繁殖能力不强,
小勾儿茶就是其中之一, 用新技术手段繁殖幼苗显
得十分必要[ 9]。小勾儿茶有一变种叫毛柄小勾儿茶,
国家三级保护植物, 主要分布于安徽和浙江。鉴于小
勾儿茶仅 1株这一事实,难以对其作深入地研究。如
果对毛柄小勾儿茶开展群落生态、种子生理、遗传多
样性以及濒危机制等方面的研究,并将其研究成果
借鉴到小勾儿茶的保护上,不失为一种好的方法。
致谢:野外调查工作得到五峰后河国家级自然保护区管
理局的大力帮助,谨致谢忱。
330 武 汉 植 物 学 研 究                 第 21 卷  
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《武汉植物学研究》2001年度各项文献计量指标
总被引频次 影响因子 即年指标 2001载文量 被引半衰期
320 0. 3820 0. 0220 91 > = 10
     引自《中国学术期刊综合评价数据库( CAJCED2002)》中国学术期刊综合引证年度报告
331 第 4 期            胡理乐等: 濒危植物小勾儿茶伴生群落特征研究