風雪災害對瀕危植物銀鵲樹種群結構的影響

廖進平，黃幫文，劉菊蓮，李成惠

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風雪災害對瀕危植物銀鵲樹種群結構的影響

廖進平，黃幫文，劉菊蓮，李成惠

（浙江九龍山國家級自然保護區管理局，浙江 遂昌 323300）

在浙江九龍山國家級自然保護區選擇受雪災破壞嚴重的銀鵲樹（）林和基本未受破壞的銀鵲樹林進行研究，結果表明：①從種群徑級結構來看，受雪災破壞嚴重的種群，幼苗、幼樹、小樹數量嚴重不足，其數量僅為1株，相反未受破壞的樣地中則低齡級個體充足；②從種群高度和冠幅來看，受雪災破壞嚴重的種群中銀鵲樹種群高度明顯低于未受破壞的種群，前者中中樹和大樹平均冠幅明顯低于后者；③微地形、銀鵲樹樹高和尖削度以及林分特征是銀鵲樹種群雪實受害嚴重的原因。

冰災；雪災；銀鵲樹；瀕危植物

風雪災害是森林生態系統重要的非生物干擾因子，對林業的生產和發展起著重大的影響。據氣象學家全球氣候變化模型預測表明，由于全球氣候變化的影響，各種類型風雪災害的發生頻率和強度將有明顯的上升趨勢。研究風雪災害對于保護好現有的森林資源和指導林區的經營管理具有重要的意義，而相對于瀕危植物更有著非同尋常的意義。目前，國外對風雪災害的研究較多，但大都集中在人工林，對天然林研究較少。

銀鵲樹（）又名瘦椒樹，省沽油科，是我國特有的第四紀冰川孑遺植物，在研究植物區系與省沽油科的系統發育方面有重要的科學價值。其木材材質輕軟、紋理直、刨面光滑，可做家具、板料，同時可用于觀賞，是園林種植的理想植物。由于銀鵲樹現存數量很少，瀕臨滅絕，故被列為國家III級重點保護植物。目前，國內外關于銀鵲樹的研究很少，主要集中于銀鵲樹種子休眠和萌發特性、育苗、解剖學構造等研究。本文旨在研究雪災對其天然群落的影響，這不僅有助于了解銀鵲樹的群落特性和種群動態，而且對于銀鵲樹種群的合理保護和增值具有重要的理論和現實意義，同時也為銀鵲樹群落生態學及生態系統生態學的進一步研究提供理論依據。

1 研究地區的概況

九龍山是武夷山系仙霞嶺山脈的一個分支，主峰大九龍位于118° 52′ E， 28° 21′ N，海拔1 724 m，為浙江省第4高峰，保護區面積5 525 hm。整個山體呈西南-東北走向，地形復雜，谷深坡陡，九脊六壑，區域性地層斷裂構造組成九龍山主要山脈及山澗河流的展布，山澗溪流匯入東面的住溪和西面的毛陽溪后，注入錢塘江上游的烏溪江。九龍山屬中亞熱帶季風氣候，四季分明，日照充足，雨量充沛，相對濕度大。年均氣溫16.2℃，極端最高氣溫36.5℃，極端最低氣溫－10.5 ℃，年降水量1 855.6 mm，相對濕度80%，年日照時數1 925 h。土壤為中亞熱帶山地紅黃壤，受氣候、成土基巖、地形及森林植被等因子的影響，類型較為復雜，大致可分為老紅壤、紅壤、黃紅壤、紅黃壤等幾個亞類，土壤成土時間長，人為影響較少，土層深厚，粘質粗松，pH值5.0 ~ 5.5，有機質及氮、鉀等元素豐富。

銀鵲樹間斷星散分布于我國亞熱帶及熱帶少數山區。九龍山銀鵲樹主要分布在大巖前附近，遍布碎石，生境條件極為惡劣。銀鵲樹在群落中多居于喬木第一亞層，與杉木（）、山茱萸（）、楓香（）構成混交林，其他優勢種類如香果樹（）和木荷（）數量較大。林內伴生種有燈臺樹（）、豹皮樟（）、多脈榆（）等；灌木層和草本層均不發達，灌木層主要有四照花（）、山茱萸、莢蒾（）、薄葉潤楠（）、傘形繡球（）等；草本層主要有牛蒡（）、七葉一枝花（）、九龍山鱗毛蕨（）、麥冬（）、三脈葉馬蘭（）、菝葜（）等；藤本植物主要有大血藤（）、金線吊烏龜（）等。

2 研究方法

2.1 樣地設置與調查

4月中旬，在野外踏查基礎上，設置一個面積20 m×50 m的受雪災破壞嚴重的銀鵲樹林樣方（Q1），在同一坡面上設與Q1相距約400 m的基本不受雪災破壞的相同面積的銀鵲樹樣方（Q2），根據以往調查瀕危植物香果樹時的記錄，Q1和Q2中銀鵲樹種群基本一致。采用相鄰格子法，以5 m×5 m為樣方單位對兩個樣地進行每木檢測，測定、記錄所有喬木（直徑≥2 cm）的胸徑、樹高、冠幅、每株銀鵲樹的坐標（，）。同時在樣方中設5個5 m×5 m的小樣方，調查灌木（包括直徑 < 2 cm的喬木）、草本（包括蕨類植物）和層間植物的種類、株數（或多度）、高度及生長狀況。并記錄各樣地的海拔、坡向、坡度、坡位、群落郁閉度、巖石裸露度等生態因子。

表1 兩個種群的生境概況

2.2 齡級結構分析

胸徑（DBH）劃分標準為：Ⅰ級幼苗高h ≤ 0.33 m；Ⅱ級幼樹h > 0.33 m，DBH < 2.5 cm；Ⅲ級小樹2.5 cm≤DBH < 7.5 cm；Ⅳ級中樹7.5 cm≤DBH < 22.5 cm；Ⅴ級大樹DBH≥22.5 cm。高度級劃分標準為：0 ~ 2 m、2 ~ 5 m、5 ~ 10 m、10 ~ 15 m（依次每增加5 m為下一個等級）。

2.3 數據處理

運用SPSS14.0進行顯著性分析，Excel2003進行作圖。

3 結果與分析

3.1 不同林齡林木的損害情況

年齡結構是種群的重要特征之一。種群年齡結構的分析是探索種群動態的有效方法。由于喬木種群其個體年齡難于確定，所以本文采用以立木胸徑代替年齡對喬木種群的年齡結構進行分析（圖1）。

圖1 不同樣地銀鵲樹的徑級結構

Figure 1 Diameter structure of

從圖1可以看出，2個樣方內銀鵲樹種群的年齡結構差異顯著。樣方Q1中，銀鵲樹種群以IV級中樹和V級大樹為主，缺乏幼苗、小樹，僅有一株幼樹。樣方Q2中，銀鵲樹種群有大量的I級幼苗和II級幼樹，II級幼樹的數量達到143。相比較而言，Q1由于受到冰雪、凍雨的破壞，幼苗、幼樹和小樹組織發生冰凍導致林木遭受凍害而大量死亡，使得其年齡結構不完整。

3.2 種群的高度結構

樹木的高度結構是指林分中各組成樹種在不同高度級內的株樹分布比例，它可以作為齡級估測的一個參數。從圖2可以看出，樣方Q1中，銀鵲樹種群的高度結構也反映了幼苗、幼樹數量的嚴重匱乏，其中沒有0～2 m 個體，2 ~ 5 m的個體數量僅2株；相反，樣方Q2中，銀鵲樹種群0 ~ 2 m的個體多達90株，2 ~ 5 m的個體數量多達94株，這也反映了Q1中低齡級個體數量嚴重不足。樣方Q1中，銀鵲樹種群個體高度多集中于5 ~ 10 m，10 ~ 15 m個體數量較少，無15 m以上個體，樣方Q2中，銀鵲樹種群除含有大量0 ~ 2 m、5 ~ 10 m個體外，10 ~ 15 m個體數量較多，5 ~ 10 m 和15 m以上個體數量基本持平。這也與野外調查中，樣方Q1中銀鵲樹種群幼苗、幼樹、小樹破壞嚴重，中樹和大樹樹干、樹冠受到嚴重折斷，而樣方Q2中其保存完好相符合。

圖2 不同樣地銀鵲樹的高度級結構

Figure 2 Height structure of

圖3 對不同樣地不同徑級冠幅的影響

Figure 3 Effect of snow disaster on different diameter canopy in different plot

圖4 對同一樣地不同徑級冠幅的影響

Figure 4 Effect of snow disaster on different diameter canopy in the same plot

3.3 種群的冠幅

由于樣方Q1中，銀鵲樹種群I、II、III齡級個體基本全部受到破壞，所以選擇IV和V齡級個體冠幅進行比較。由圖3可知，樣方Q1中銀鵲樹種群相比樣方Q2中銀鵲樹種群，冰雪災害對其IV和V齡級個體的冠幅均造成了顯著性的破壞（P < 0.05）。

由圖4可知：在樣方Q1中IV級和V級銀鵲樹的冠幅相差不大，二者差異未到達顯著性水平（P > 0.05），而在樣方Q2中銀鵲樹種群IV、V齡級冠幅差異則達到顯著性水平（P < 0.05），說明冰雪災害對樣方Q1中中樹和大樹具有相同的破壞能力。

4 討論

4.1 年齡結構

種群年齡結構分析是揭示種群生存現狀和更新策略的重要途徑之一。從圖1可以看出，樣方Q1中銀鵲樹種群基本為中高齡級個體，I、III齡級出現斷代現象，II齡級個體數量僅為1株。可以推論，凍雨冰雪導致了銀鵲樹幼苗幼樹的大量死亡。相反，樣方Q2中銀鵲樹種群年齡結構完整，存在大量幼苗、幼樹。由于在海拔500 ~ 1 000 m受災較為嚴重，海拔1 000 ~ 1 300 m受災較輕，樣方Q1處于受災嚴重的地段。這是因為一方面隨著海拔的上升，空氣中可凝結成冰的水汽含量逐步降低，另一方面是山頂的植物幾乎每年都要受一定程度的低溫影響，大多數植物在進化過程中已具備較為完善的抵御機制。此外，由于Q2受到大巖前大巖石的遮擋，形成了天然的屏障，可以推論海拔和微地形使得Q2中的幼苗、幼樹得以保存完好。因此，從種群年齡結構可以預見，Q1如果沒有幼齡個體對中老齡株數的補充，其種群整體穩定性將難于維持。

4.2 高度結構

干冠折是風雪害最常見的類型。由于銀鵲樹高度可達20 m，樹木折斷可發生在不同高度處，但距樹干基部大約為樹高的25% ~ 30%高度處折斷較為常見，這也是Q1相比Q2銀鵲樹種群高度多分布于5 ~ 10 m的原因。Q1中的銀鵲樹種群雖然發生明顯的干冠折現象，但并沒有發生掘根現象，這與其淺根系特征不相符。據研究表明：當土壤處于冰凍狀態時，干折危害發生的可能性要高于掘根，這是由于冰凍的土壤其根土盤固著力較大，由于凍雨和積雪使得土壤處于冰凍狀態，推測這可能是在調查中沒有發現掘根現象的原因。此外，銀鵲樹樹干端直，尖削度小。而尖削度（胸徑/樹高）是影響林木遭受風雪災害的重要因素。尖削度小的林木易發生由風雪壓引起的莖干斷裂。這也是樣方Q1中銀鵲樹種群干冠折嚴重發生的原因之一。

4.3 樹木和林分類型

林分結構特征（樹種、組成、密度等）是控制樹木和林分對風、雪荷載抵抗的主要特征量。一般情況下，闊葉樹比針葉樹具有較強的抗風性，這是由于在大風吹襲樹木時，針葉樹是樹冠、樹干整體搖動的，而闊葉樹則樹冠隨風易于變形，并且其枝條搖擺是很不一致的，其抗風性能的差異與接受風壓的方式不同有關。并且針葉樹要比闊葉樹對雪害的敏感性也高。樣方Q1中多杉木，由于杉木密度較大，受到雪災嚴重的破壞，這與傅懋毅在江西考察的結論相一致，而杉木林受到嚴重破壞的同時必然會對銀鵲樹成年個體造成樹冠折斷，對銀鵲樹幼苗造成死亡性的破壞。相反Q2中多楓香，這也一定程度上有利于抵抗風雪災害。這與北歐研究主要有針葉樹組成的林分比主要由樺樹組成的林分受雪災的損傷大相一致。

5 結論和建議

與樣方Q2中銀鵲樹種群相比，樣方Q1中銀鵲樹種群低齡級個體受到嚴重的破壞，年齡結構不完整，高度和冠幅受到嚴重破壞，Q1中大量杉木及其它樹種出現干折，這將為森林病蟲害和森林火災的爆發埋下隱患，因此應盡可能快的進行清理。

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Effect of Snow Disaster on Population Structure ofin Jiulongshan National Nature Reserve

LIAO Jin-ping，HUANG Bang-wen，LIU Ju-lian， LI Cheng-hui

（）

Study was carried out in Jiulongshan National Nature Reserve on effect of snow disasters in 2008 on population structure of, an endemic species in China. Two plots damaged by snow disasters were chosen, and the age structure was analyzed. The result showed that in seriously damaged population(Q1), there was only one seedling, indicating a declining population. In contrast, the age structure of not damaged population(Q2) was stable with sufficient young-aged individuals. Population height and crown size in Q1 was significantly lower and smaller than that in Q2. Microtopography, tree height, taper and stand character may be the causes of damage in Q1.

snow disaster;; endangered species

1001-3776（2010）01-0074-05

S718.54

A

2009-09-11；

2009-11-05

廖進平（1964－），男，浙江遂昌人，助理工程師，從事自然保護區資源研究和管理。