南太行山區(qū)木本植物分布對(duì)環(huán)境梯度的響應(yīng)

路買林 陳晨

摘要：分析了南太行山區(qū)野生木本植物物種分布特點(diǎn)，為南太行山野生林木資源保護(hù)及可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)。采用樣方調(diào)查法，在南太行山區(qū)，依據(jù)不同海拔、坡向設(shè)置106個(gè)20 m×20 m的樣方，調(diào)查了樣方內(nèi)喬木、灌木及木質(zhì)藤本的種類、數(shù)量，分析環(huán)境因子對(duì)植物分布的影響。結(jié)果表明：①南太行山野生林木種質(zhì)資源有82科211屬718種，其中裸子植物5科10屬16種，被子植物77科201屬702種;②南太行山區(qū)物種分布格局支持“中間高度膨脹”理論，隨海拔升高，物種豐富度呈先增后減的單峰變化趨勢(shì)，在900～1100 m區(qū)間，物種豐富度達(dá)最大值，包含132種植物，占到總數(shù)的18.4%; ③坡度影響物種豐富度，物種豐富度隨坡度升高呈先增后減的單峰格局，在20°～300°，物種豐富度達(dá)最大值，400以后物種豐富度急速下降。研究結(jié)果可為南太行山區(qū)荒山造林、植被修復(fù)及物種多樣性保護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞：野生;木本植物;分布;海拔;坡度;南太行山

中圖分類號(hào)：S727.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1674-9944（2020）14-0047-02

1?引言

物種分布不僅是氣候、土壤等立地條件影響的結(jié)果，也是物種長(zhǎng)期演替的結(jié)果[1]。山地往往是新興植物區(qū)系發(fā)展的起源地和許多物種的避風(fēng)港[2]，也是生物多樣性最為豐富的生態(tài)系統(tǒng)和重要的自然資源[3]。研究太行山區(qū)物種分布，可以了解該地區(qū)物種分布現(xiàn)狀，為太行山荒山造林、植被修復(fù)及野生林木資源保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

南太行山位于山西高原與河北平原間，東北-西南走向，局部地段近于南北走向，是我國(guó)重要的自然資源寶庫(kù)和生態(tài)環(huán)境屏障，被劃定為中國(guó)生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域之一。目前太行山植物資源種類及數(shù)量存在了解不清楚、調(diào)查不全面、數(shù)據(jù)分析不完整等問題，研究對(duì)象主要是某個(gè)群落的物種多樣性分析。本研究在“河南省太行山區(qū)野生木本植物資源普查”項(xiàng)目支持下，歷時(shí)2年半，采用抽樣調(diào)查法，在整個(gè)南太行山區(qū)設(shè)置調(diào)查樣方106個(gè)，海拔跨度100～2000 m，坡度跨度0～750°，獲取了大量的第一手資料，期望能對(duì)太行山區(qū)森林植被的恢復(fù)和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理提供依據(jù)。

2?研究區(qū)概況

大體上將位于河南省境內(nèi)的太行山，叫做南太行（34°48′～36°21′N，112°～115°E）。南太行山位于河南省西北部，包括5個(gè)地市18個(gè)縣，總面積約1.5×104 km2，約占河南省總面積的9.3%。南太行海拔高度在100～2000 m之間，氣候類型為暖溫帶氣候，年平均氣溫14.5℃，極端最高氣溫44.3 ℃，最低氣溫零下22.4℃。年平均降水量為600～700 mm，土壤類型為棕壤土類和褐土土類，土層平均厚度為50～60 cm，部分陰坡土層厚度達(dá)70 cm。

3?樣方設(shè)置及調(diào)查方法

2016～2019年期間在河南省境內(nèi)太行山區(qū)，對(duì)太行山野生林木種質(zhì)資源進(jìn)行調(diào)查。依據(jù)方精云等[4]制定的植物資源調(diào)查技術(shù)規(guī)范，在不同海拔梯度、不同坡向、坡度共設(shè)置106個(gè)20 m×20 m的喬木樣方，在每個(gè)喬木樣方的四角及中心位置設(shè)置5 m×5m的灌木小樣方。其中500m以下的淺山丘陵地帶喬木樣方有 22個(gè);500～1000 m低山地區(qū)喬木樣方有 46個(gè);1000～2000 m的中山地區(qū)喬木樣方有 38個(gè)。喬木樣方調(diào)查喬木的種類、數(shù)量、胸徑、高度等，在喬木樣方內(nèi)調(diào)查木質(zhì)藤本的種類、數(shù)量、高度;灌木樣方調(diào)查灌木種類、數(shù)量、高度、蓋度等。

4?結(jié)果與分析

4.1?木本植物區(qū)系組成

對(duì)野生林木資源調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，南太行山森林群落有82科，211屬，718種，其中裸子植物5科10屬16種，被子植物77科201屬702種。喬木、灌木、木質(zhì)藤本分別為285種、319種、114種，分別占39.7%、44.4%、15.9%，灌木樹種占優(yōu)勢(shì)。結(jié)果如表1所示。

由表1可知，從科來看，含屬數(shù)大于20的科有1個(gè)，為薔薇科（Rosaceae，23屬），有147種。含5～20個(gè)屬的有8個(gè)科，共計(jì)201種。含2～4個(gè)屬的有33個(gè)科，共計(jì)297種。含1個(gè)屬的有40個(gè)科，共計(jì)73種。從屬來看，種數(shù)大于10的屬有13個(gè)，分別是柳屬（Salix，22種）、忍冬屬（Lonicera，21種）、鐵線蓮屬（Clematis L.，21種）、薔薇屬（Rosa sp.，21種）、繡線菊屬（Spiraea L.，20種）、懸鉤子屬（Rubus L.，19種）、衛(wèi)矛屬（Euonymus L.，18種）、槭樹屬（Acer Linn，16種）、櫟屬（Quercus L.，13種）、櫻屬（Cerasus Mill.，13種）、胡枝子屬（Lespedeza Michx.，13種）、莢蒾屬（Viburnum Linn.，13種）、葡萄屬（Vitis L.，11種），共計(jì)221種。含5～10種的屬有31個(gè)，共計(jì)222種。含2～4種的屬有65個(gè)，共計(jì)173種。含1種的屬有102個(gè)，共計(jì)102種。

4.2?海拔對(duì)物種分布的影響

由圖1可知，隨著海拔不斷升高，物種豐富度呈先增再減的單峰變化趨勢(shì)。在海拔900～1100 m區(qū)間，物種豐富度達(dá)最大值，包含132種植物，占到總數(shù)的18.4%。海拔200 m以下物種豐富度最低，物種占總數(shù)的6.62%。喬木樹種在海拔1100～1300 m，物種豐富度達(dá)到最大值。灌木樹種在海拔700～900 m區(qū)間，物種豐富度達(dá)到最大值，隨后逐漸下降。木質(zhì)藤本在海拔900～1100 m區(qū)間，物種豐富度達(dá)到最大值，隨后逐漸下降。喬木樹種在海拔1100～1300 m區(qū)間，物種豐富度達(dá)到最大值，隨后逐漸下降。

4.3?坡度對(duì)木本植物分布的影響

由圖2可知，南太行山區(qū)灌木樹種物種豐富度最大，木質(zhì)藤本物種豐富度最小。隨坡度增加，喬木、灌木、木質(zhì)藤本物種豐富度均呈單峰分布。在0～20°，喬木樹種物種豐富度穩(wěn)定增加，在30°，喬木樹種物種豐富度達(dá)到最大值64，隨后緩慢下降。坡度40°以后，喬木樹種物種豐富度急速下降。 60°以后喬木樹種豐富度趨于穩(wěn)定，此時(shí)主要的喬木樹種有側(cè)柏（Platycladusorientalis）、山桃（Amygdalus persica）、橿子櫟、大果櫸（Zelkova sinica）、樸樹（Celtissinensis Pers.）等。20°時(shí)，灌木樹種物種豐富度達(dá)最大值，坡度大于40°以后，物種豐富度急速下降。坡度60°以后，灌木物種趨于穩(wěn)定，該坡地上主要的灌木樹種有樺葉莢蒾（Viburnum betulifolium）、大花溲疏（Deutzia grandiflora）、銳齒鼠李（Rhamnus arguta）、少脈雀梅藤（Sageretiapaucicostata）、毛花繡線菊（Spiraea dasynantha）等。木質(zhì)藤本物種豐富度在坡度20°附近達(dá)最大值，坡度40°以后趨于穩(wěn)定，大于40°坡地主要的藤本植物有太行鐵線蓮、南蛇藤、菝葜（Smilax china）、蛇葡萄（Ampelopsis glandulosa）等。

5?結(jié)論與討論

（1）山地森林群落作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是生物多樣性最為豐富的生態(tài)系統(tǒng)和重要的自然資源。太行山是中國(guó)東部地區(qū)重要的山脈，是生物多樣性的生態(tài)紅線，但是對(duì)太行山區(qū)野生木本植物的分布、數(shù)量、良種資源還不清楚[5]，本研究在“河南省太行山區(qū)野生木本植物資源普查”項(xiàng)目支持下，進(jìn)行為期2年半的野外考察。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，南太行山區(qū)木本植物種質(zhì)資有82科211屬718種，含種數(shù)最多的科有薔薇科、豆科、忍冬科等。河南省木本植物資源有92科310屬1158種，南太行山野生林木種質(zhì)資源分別占總數(shù)的89%、68%、62%，木本植物資源比較豐富。

（2）區(qū)域的地形地貌、人為影響等均會(huì)影響物種的地理分布格局，其中水、熱因子綜合作用是影響生物多樣性的主導(dǎo)因子[6]。本研究以河南境內(nèi)太行山為研究區(qū)域，初步探討了太行山野生木本植物隨海拔變化。研究發(fā)現(xiàn)喬木、灌木、木質(zhì)藤本隨海拔高度上升均呈單峰分布格局，即隨海拔升高，喬木、灌木、木質(zhì)藤本的豐富度均為先增加再減少，多數(shù)物種集中在海拔900～1100 m區(qū)間，包含132種植物，占到總數(shù)的18.4%。太行山區(qū)物種多樣性分布格局符合“中間高度膨脹”理論[7]，即中間海拔高度具有最高的物種多樣性。中間海拔地段，不僅降水量較多，而且具有適宜的溫度，合適的水熱條件為物種多樣性的提供了保證。

（3）南太行山有218種喬木，96.5%為落葉闊葉樹種，符合暖溫帶落葉闊葉林地被性植被特征。南太行山區(qū)低海拔地區(qū)還處于植被恢復(fù)期，物種相對(duì)單一，喬木矮小，優(yōu)勢(shì)樹種為構(gòu)樹、山皂莢。中海拔人為干擾較小，水熱條件較好，最適合植物生長(zhǎng)，群落處于演替中期，優(yōu)勢(shì)種為栓皮櫟、油松和鵝耳櫪。高海拔地區(qū)溫度明顯降低、土壤水分降低，物種豐富度下降，優(yōu)勢(shì)種為華山松、葛羅楓。

（4）地形通過改變太陽輻射強(qiáng)度和降水在土壤中的再分配，進(jìn)而影響土壤含水量。本研究初步探討了南太行山區(qū)木本植物隨坡度的變化，研究發(fā)現(xiàn)木本植物豐富度隨坡度上升先增加后減小，為單峰分布格局。在20°～30°物種豐富度達(dá)最大值，這與坡度的含水量因素有關(guān)。王雪艷等人的研究認(rèn)為土壤在21°～25°含水量顯著高于其他坡度[8]。40°以后物種豐富度急速下降，這與坡度大、土壤含水量急速下降、土壤貧瘠等因素有關(guān)。南太行山區(qū)20°～30°這個(gè)坡度土壤水分含量、熱量最適合植物生長(zhǎng)。研究坡度對(duì)物種物種分布的影響，有利于選擇適宜的坡地植樹造林，更好地做到適地適樹。

（5）本次研究目的主要是海拔、坡向?qū)ξ锓N分布的影響，而很多立地因子都能影響物種分布及群落物種組成，因此本文初步認(rèn)定海拔900～1100 m能為植物提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，坡度20°～30°更適合植物生長(zhǎng)發(fā)育。

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