貴州茂蘭珍稀瀕危植物四藥門花種群特征

俞筱押　熊俊彩　余瑞　楊芳　黃娟　袁子勇

摘要： 四藥門花是我國特有的珍稀瀕危植物，其種群特征是制定切實有效保護策略的重要依據。該研究根據四藥門花在貴州茂蘭的分布特征，設置了5個40 m × 10 m樣帶對其種群進行調查，從種群徑級結構[Ⅲ級開始，胸徑（DBH）2.5 cm 為一個徑級]、靜態生命表、存活曲線等方面分析其種群結構。結果表明：（1）貴州茂蘭四藥門花個體數比例最大的為IV級（2.5 cm≤DBH<5 cm），占27.0%，幼苗庫的個體數比例占24.7%，為穩定型種群。（2） I級（h<1.3 m）、Ⅱ級（h>1.3 m且DBH<1 cm）的生命期望值最大；在V齡級（5 cm≤DBH<7.5 cm）前的預期生命值隨著年齡增加而降低，V齡級后預期壽命先升后降。（3） 死亡率曲線和消失度曲線趨勢一致，大致表現為先上升后下降但降幅較小；齡級V的死亡率和消失度最高，其主要影響因素可能為環境篩尤其是水分脅迫。（4）存活曲線除Ⅱ級到Ⅲ級（1 cm≤DBH<2.5 cm）有小幅上升外，基本單調遞減。（5）四藥門花種群的就地保護，除延續現在的封禁模式外，需要對中樹加強撫育。

關鍵詞： 珍稀瀕危植物， 徑級結構， 靜態生命表， 存活曲線， 茂蘭國家自然保護區

中圖分類號： Q948.12文獻標識碼： A文章編號： 1000-3142（2018）07-0836-07

Abstract： Loropetalum subcordatum （Hamamelidaceae） is one of rare and endangered species， and endemic species to China. The population structure is an element issue for its protection. The innovation of this paper was to analyzed population characteristics of L. subcordatum in Maolan Karst Natural Reserve， Guizhou Province and to provide countermeasure for protecting L. subcordatum. We investigated the population diameter structure， static life table and studied survival curve of L. subcordatum based on the survey. The results showed were as follows： （1） Proportion of the individual number of L. subcordatum was diameter Class Ⅳ （2.5 cm≤DBH<5 cm）， which accounted for 27.0%， and the seedling bank accounted for 24.7%. Therefore， the population was stable with lots of seedling and young trees pool. （2） Diameter class Ⅱ （h>1.3 m， DBH<1 cm） and Class I （h<1.3 m） has the highest life expectancy. At Class V （5 cm≤DBH<7.5 cm）， there was an inflection point of life expectancy. In Class I， Class Ⅱ， Class Ⅲ and Class IV， the life expectancy of L. subcordatum decreased with the age increasing. In Class VI， Class Ⅶ， Class Ⅷ and Class IX， the life expectancy of L. subcordatum was increased firstly and then decreased with the age increasing. （3） Class V had the highest mortality and disappeared rate， because of the environmental sieve especially water stress. The trend of mortality curve was consistent with disappeared rate curve and the curve was up and then slightly down with aging. （4） The survival curve was monotone decreased except for Class Ⅱ to Class Ⅲ （1 cm≤DBH<2.5 cm）. （5） To protect the species more effectively， the best way is in-situ conservation （on-site maintenance）. The medium diameter class of L. subcordatum needs more attention to tending. The L. subcordatum population in Maolan can have a better recovery potential， as long as continue to maintain the reforestation politics.

Key words： rare and endangered plants， diameter structure， static life table， survival curve， Maolan National Natural Reserve

四藥門花（Loropetalum subcordatum）是金縷梅科（Hamamelidaceae）檵木屬（Loropetalum）的珍稀瀕危植物（張宏達，1979），為我國二級保護植物（傅立國，1991）。該物種分布區域狹窄，首次發現于香港，曾一度認為是香港特有種（邢福武等，1999）。1957 年后陸續在廣西龍州、貴州茂蘭、廣東五桂山發現十分稀少的植株（申長青等，2016）。

對四藥門花的研究包括系統分類（Feng et al， 1999；章群等，2001）、地理分布（左家哺，1991）、傳粉生物學特征（顧壘和張奠湘，2008）、自然種群的遺傳結構（Gong et al， 2010）、快速繁殖技術（何妙坤等，2013；孫紅梅等，2015）等關于瀕危機制和繁殖體來源的研究。但是，種群結構一直是種群生態學的核心問題（張萱蓉等，2016），而目前四藥門花種群特征的研究結果較少，僅有對廣東五桂山地區的自然種群的結構（陳真權等，2009）、生態生物學特性（黃柔柔等，2016）和自然分布特征（陳曉熹等，2016）的研究，結果認為該地的四藥門花種群為衰退種群且種群結構不穩定。不同地區的野生植物種群特征不同（張志祥等，2008），研究不同地區的野生植物種群特征有助于詳細了解該物種的生存狀況，進而提出切實有效的保護措施。本研究對貴州茂蘭喀斯特森林自然保護中的四藥門花種群進行調查，分析其徑級結構、靜態生命表等種群特征指標，揭示該保護區內的種群動態趨勢，從而為該物種的有效保護提供決策依據。

1研究地自然環境

貴州茂蘭國家級自然保護區位于貴州省荔波縣境內，與廣西壯族自治區環江縣接壤，毗鄰木倫國家級自然保護區。地理位置為107°52′10″—108°45′40″ E， 25°09′20″—25°20′50″ N，保護區內地勢高低起伏大，山勢險峻，保護區最高海拔1 078 m，最低海拔430 m，相對高差有648 m。保護區地處中亞熱帶季風濕潤氣候區，雨量充沛，光照條件好，春秋溫暖、冬無嚴寒、夏無酷暑。1月平均氣溫5.2 ℃，7月平均氣溫23.5 ℃，≥10 ℃活動積溫為4 598.6 ℃。全年降水量為1 752.5 mm，集中分布在4—10月，年平均相對濕度83%。全年日照時數1 272.8 h（周政賢，1987）。保護區內植被受季風和地質條件影響，以常綠、落葉闊葉混交林為主；土壤為石灰土，土被不連續。

2研究方法

2.1 樣地調查

踏查中發現茂蘭保護區內的四藥門花主要分布在山體中部的狹長地帶，因此選擇樣帶法進行調查。選擇5個具有代表性的四藥門花分布地，分別設置40 m×10 m的樣帶（調查面積共2 000 m2）（陳真權等，2009），記錄每樣地的經緯度、海拔、坡度、坡向、枯落物厚度、AO層厚度 （表1）等，將每個樣帶分為4個10 m×10 m的樣方，調查樣方中四藥門花所有植株。將四藥門花分為三個等級：高度（h）<1.3 m為幼苗；h≥1.3 m且胸徑（DBH）<1 cm為幼樹；DBH≥1.0 cm為喬木，對喬木記錄胸徑、高度和冠幅。調查區四藥門花群落可分為三層， 其中喬木層最大高度 8 m， 郁閉度0.8，喬木層主要種類有香葉樹（Lindera communis）、九里香（Murraya exotica）和四藥門花等；灌木層高度為1.3～2.2 m， 蓋度30%， 主要種類有針齒鐵仔（Myrsine semiserrata）、香葉樹等；草本層高度約20 cm， 蓋度50%， 主要種類有中華薹草（Carex chinensis）、深綠卷柏（Selaginella doederleinii）等。調查地土壤疏松，土被不連續，AO層較厚。

2.2 徑級劃分

劃分齡級是研究種群生命表、存活曲線等的關鍵（何亞平等，2008），種群的齡級和徑級雖不是嚴格對應的，但在相同環境下，同一樹種的齡級和徑級具有一致性（Frost & Rydin， 2000）。對保護物種，不宜采用砍伐等方式獲取該物種的年齡，目前學者大多采用徑級結構代替年齡級結構（張萱蓉等，2016；Ma et al，2013）。本研究采用徑級結構代替年齡結構分析四藥門花種群特征，根據前人研究方法和調查區四藥門花種群的特點，將徑級按以下標準劃分：個體h<1.3 m的為Ⅰ級。個體DBH<1 cm且h>1.3 m的為Ⅱ級。個體DBH≥1 cm的分為七級：Ⅲ級為1 cm≤DBH<2.5 cm；Ⅳ級為2.5 cm≤DBH<5 cm；Ⅴ級為5 cm≤DBH<7.5 cm；Ⅵ級為7.5 cm≤DBH<10 cm；Ⅶ級為10 cm≤DBH<12.5 cm；Ⅷ級為12.5 cm≤DBH<15 cm；Ⅸ級為DBH≥15 cm。

2.3 生命表編制

生命表是判定種群趨勢的重要指標，可反映種群現實狀況，種群與環境的競爭關系（陳遠征等，2006）。統計各徑級株數，依據野外調查各徑級存活數（ax），計算出x齡級開始時的標準化存活數（lx）、死亡數（dx）、死亡率（qx）、從x到x+1齡級的平均存活個體數（Lx）、從第x徑級起的超過x徑級的活的個體數（Tx）、生命期望（ex）、消失率（Kx）等編制生命表并繪制種群存活曲線。計算公式如下：

3結果與分析

本次調查共調查到四藥門花個體515株，其中幼苗（h<1.3 m）的個體76株，DBH≥1.0 cm的有388株（占75.3%），胸徑最大的為17.5 cm，平均胸徑（3.8±2.4）cm。四藥門花在喬木層的平均重要值12.06±5.37，灌木層4.94±2.84，草本層2.57±0.90，屬于共優種，這與樣地選擇中只選擇有四藥門花分布的地段有關。

3.1 四藥門花種群徑級結構

貴州茂蘭四藥門花種群的徑級結構見圖1。

樣地之間的四藥門花個體數存在較大差異。樣點A共有80株，樣點B為 71株，樣點C為93株，樣點D為140株，樣點E為131株。

不同樣地種群不同徑級個體數差異顯著（圖1），樣點A以I、Ⅱ徑級為主，個體數比例61.3%；樣點B以Ⅲ徑級最多，個體數比例32.3%；樣點C和樣點D以IV徑級為主，個體數比例分別為25.8%和34.3%；樣點E以Ⅲ徑級為主，個體數比例32.8%。整體上，將5個樣點看為貴州茂蘭的四藥門種群，則個體數比例最大的為IV徑級（27.0%），其次為Ⅲ徑級（26.2%），而作為幼苗庫的I、Ⅱ齡級合計個體數比例為24.7%，說明茂蘭的四藥門花種群具有較大的幼苗庫，具有較強的更新能力。

根據種群的年齡結構，一般將種群劃分為增長型、穩定型和衰退型3種，在增長型種群中，中老齡級所占比例較小，幼齡級個體數的比例最大，種群自然更新能力強；穩定型種群中，各年齡級個體數基本相等，種群處于穩定狀態；衰退型種群則幼齡級個體比例小，中老齡級個體數較多，不利于種群的更新，種群趨于衰退。貴州茂蘭不同樣地的四藥門花種群年齡結構類型不同，A以I、Ⅱ齡級為主，為增長型；B、C、D、E以中老齡級為主，為穩定型。若將A、B、C、D、E五個樣地的四藥門花種群匯總，代表貴州茂蘭的四藥門花種群，則幼苗庫相對較少，為穩定型。

3.2 靜態生命表分析

根據調查結果，編出茂蘭四藥門花種群特定時間生命表見表2。

從靜態生命表（表2）可以看出，四藥門花種群IV齡級個體數最多，其次為Ⅲ齡級，在Ⅱ、Ⅲ齡級的死亡率（qx）為負值，死亡率最高的為V齡級。四藥門花的生命期望值（ex）在V齡級形成一個拐點，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ齡級隨著年齡的增加，預期壽命降低，V齡級后則先升后降，反應四藥門花中樹進入林上層后，可能因競爭較弱而更適應其生長；同時，生命期望值最大值為h>1.3 m、DBH<1 cm即Ⅱ齡級，其次為I齡級，反應該齡級平均生長狀況良好，有利于種群增長。

本研究齡級為橫坐標繪制四藥門花的存活曲線、消失度曲線和死亡率曲線。四藥門花的死亡率曲線（圖2，qx）因Ⅱ齡級比Ⅲ齡級少而出現負值，之后先升后降但降幅較小，展現了四藥門花種群有一定量的幼苗和成熟個體，具有較強的自我更新能力。四藥門花的消失度曲線（圖2，Kx）與死亡率曲線趨勢一致，但其在齡級V出現較高的消失度，對應其剛進入林上層階段，其原因可能是該階段環境篩影響劇烈，因為四藥門花屬于較耐陰物種且對水分脅迫敏感。四藥門花的存活曲線[圖2，ln（lx）]除在Ⅱ齡級到Ⅲ齡級有小幅上升外，基本是單調遞減。

4討論與結論

4.1 四藥門花種群特征

種群的年齡結構在一定程度上反映了種群與環境的關系及其在群落中的地位（孫儒泳等，1993），但生境的差異會對種群的結構產生重要影響而使不同樣地之間的植物種群結構不同（宋萍等，2005）。本研究中，貴州茂蘭的四藥門花種群在不同樣地中的種群結構有增長型和穩定型2種，而非喀斯特環境的廣東五桂山四藥門花種群表現為衰退型（陳真權等，2009；黃柔柔等，2016），反映了異質性高的喀斯特生境對種群的發育具有顯著影響。整體而言，貴州茂蘭的四藥門花種群幼苗（I、Ⅱ級）庫較大（24.7%），高于廣東五桂山的（14.3%），尤其是I級幼苗（14.9%）遠高于五桂山（0.0），因此，貴州茂蘭的四藥門花種群基本能實現自我更新與維持。同時，為了深入了解四藥門花主要分布地的種群特征，以了解中國特有的四藥門花的生長狀況，需要加強合作以實現對尚缺乏研究的廣西龍州和香港的群落和種群調查。

四藥門花屬于較耐陰物種，但對水分脅迫敏感（申長青，2016）。本研究中，茂蘭自然保護區的四藥門花群落為喀斯特次生林，喀斯特生境獨特的臨時性干旱導致四藥門花剛進入林上層時（齡級V）易于與其他物種因水分競爭而產生較高的消失度，一旦其在競爭中獲得優勢，將能產生一定數量的種子；而喀斯特生境獨特的異質性為該物種的萌發與幼苗存在提供了多樣化的生境，在人為干擾較少的情況下（保護區內），成熟的種子能順利萌發以實現自我更新維持。廣東五桂山（陳真權等，2009）的四藥門花種群Ⅲ級較多，但進入IV級的植株很少，貴州茂蘭的種群在中樹及以上的徑級的結果與此相同。

貴州茂蘭喀斯特森林中的四藥門花在其集中分布區的典型地段常常成為群落的共優種，主要得益于保護較早而得到恢復，個體長成后雖然結實率低（顧壘和張奠湘，2008），但作為分布地段群落的共優種，有一定的數量植株產生種子，因此，具有較大的幼苗、幼樹庫。隨著四藥門花的生長，其在進入林上層中產生了較高的死亡率，且其期望壽命相對較短，在群落的后續演替中可能因不適應生境和種子萌發能力低而消失。

4.2 四藥門花種群保護對策

四藥門花的花型、果型均具有一定的觀賞性，可以作為園林綠化中較理想的鄉土物種進行推廣。雖然四藥門花種子萌發能力較弱（顧壘和張奠湘，2008），但其具有較強的萌孽能力，可以通過扦插（何妙坤等，2013）和組培（孫紅梅等，2015）產生新個體，有利于該物種的人工種植。但野生種群的就地保護是維持物種遺傳多樣性的最好方式，遺傳多樣性高有利于新品種的開發從而促進物種的保護。

對貴州茂蘭四藥門花種群的就地保護，主要應注意以下幾方面：（1）對四藥門花的幼苗、幼樹，延續現在的封禁模式，減少干擾從而避免現有幼苗庫的損失；對幼苗、幼樹密度過大的斑塊進行撫育間伐，留強去弱，使幼苗、幼樹向中樹發育。（2）對中樹加強人工撫育，增強其競爭能力，以促進其成熟產生種子。（3）在老齡期，可以合理修剪以促進其萌芽（sprouting）能力，進而提高開花結實率。

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