甘肅小隴山針闊混交林物種組成與生境偏好的空間分布特征

摘 要 為探究甘肅省小隴山針闊混交林的物種組成特征及其生境偏好空間分布規(guī)律，為該地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與管理提供科學(xué)依據(jù)，于2022年在甘肅省小隴山林區(qū)設(shè)置6 hm2大型固定樣地，采用系統(tǒng)抽樣法對(duì)胸徑不小于1 cm的木本植物進(jìn)行調(diào)查，運(yùn)用重要值分析法評(píng)估物種在群落中的地位，并利用指示種分析（Indicator Species Analysis，ISA）方法探討物種對(duì)不同生境類型的選擇偏好。結(jié)果表明，共記錄木本植物34科69屬130種，優(yōu)勢(shì)種為銳齒槲櫟、白樺等25種，其中銳齒槲櫟的重要值最高，達(dá)17.38%；共10個(gè)物種對(duì)特定生境類型表現(xiàn)出顯著偏好（指示值不小于40），其中石灰花楸和鐵木偏好山脊，蔥皮忍冬偏好緩坡，甘肅山楂偏好陡坡，春榆等6個(gè)物種偏好溝谷生境。由此可以看出，甘肅省小隴山針闊混交林物種組成豐富，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定；不同物種對(duì)特定生境類型表現(xiàn)出明顯的空間分布偏好，這種分異可能是長(zhǎng)期適應(yīng)性進(jìn)化的結(jié)果。研究結(jié)果為人們深入了解當(dāng)?shù)厣稚鷳B(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能提供了重要基礎(chǔ)，對(duì)制訂針對(duì)性的保護(hù)策略和管理措施具有重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 針闊混交林；物種組成；生境偏好；空間分布特征；甘肅省小隴山

中圖分類號(hào)：Q948.155 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.05.047

森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生物圈的重要組成部分，在維持生物多樣性、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源等方面發(fā)揮著不可替代的作用[1-2]。針闊混交林作為溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的典型代表，明確其物種組成和空間分布格局對(duì)于了解森林群落的結(jié)構(gòu)與功能具有重要意義[3]。甘肅省小隴山地處秦嶺山脈西端，是我國(guó)重要的生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)之一[4]。針闊混交林是該地區(qū)的主要植被類型，物種組成和群落結(jié)構(gòu)獨(dú)特，對(duì)維持區(qū)域生態(tài)平衡具有重要作用[5]。然而，目前關(guān)于甘肅省小隴山針闊混交林物種組成及其空間分布格局的研究仍顯不足，尤其是物種對(duì)不同生境類型的偏好特征尚未得到充分揭示。因此，以甘肅省小隴山針闊混交林為研究對(duì)象，建立大型固定樣地并進(jìn)行植物調(diào)查與分析，了解當(dāng)?shù)蒯橀熁旖涣值奈锓N組成特征，探討不同物種對(duì)山脊、陡坡、緩坡和溝谷等生境類型的偏好，以期深化對(duì)甘肅省小隴山森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識(shí)，為制訂科學(xué)的森林管理策略提供依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 研究區(qū)概況

甘肅省小隴山林區(qū)位于中秦嶺山脈西端，地理坐標(biāo)為東經(jīng)104°22′～106°43′、北緯33°30′～34°49′，海拔700～3 300 m。甘肅省小隴山林區(qū)受季風(fēng)氣候影響，四季分明，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒，年平均降水量為460～800 mm，降雨集中在夏季，年平均氣溫為7～12 ℃，無霜期為140～218 d。甘肅省小隴山林區(qū)屬于典型的天然林區(qū)，林分類型豐富多樣，植物兼有南北植物區(qū)系的特點(diǎn)，有224科945屬2 800多種。

1.2" 調(diào)查方法

2022年，在甘肅省小隴山林區(qū)采用系統(tǒng)抽樣法進(jìn)行野外調(diào)查。在甘肅省小隴山林區(qū)針闊混交林區(qū)域設(shè)置一個(gè)面積為6 hm2的大型固定樣地，并將整個(gè)樣地劃分為150個(gè)20 m×20 m的小樣方。調(diào)查時(shí)組建植物調(diào)查隊(duì)，對(duì)每個(gè)小樣方內(nèi)胸徑不小于1 cm的所有木本植物進(jìn)行調(diào)查，記錄每株植物的物種名稱并拍照記錄，待回到實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行核對(duì)，存在異議的物種找尋相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行鑒定。

使用胸徑尺測(cè)量植株胸徑；以樣方西南角為原點(diǎn)，以東方向?yàn)閤軸，以北方向?yàn)閥軸，以距離為刻度（單位m），記錄植株所在位置的相對(duì)位置坐標(biāo)。同時(shí)，使用全站儀測(cè)定樣地的高程值，采樣點(diǎn)間距2 m，使用ArcGIS軟件的克里金法進(jìn)行高程空間插值，獲得樣地的高程?hào)鸥駭?shù)據(jù)，使用坡度分析、等高線分析等方法計(jì)算樣方的海拔、坡度及凹凸度。

1.3" 分析方法

1.3.1" 物種組成分析

采用Hubbell提出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行物種多度分析。根據(jù)相對(duì)顯著度、相對(duì)頻度及相對(duì)密度的均值計(jì)算每個(gè)物種的重要值，評(píng)估物種在群落中的地位和作用，計(jì)算公式為

式中，IV為重要值。

1.3.2" 生境偏好空間分布特征分析

使用ArcGIS軟件采用平均法對(duì)平均海拔、坡度及凹凸度3種地形因子進(jìn)行聚類分析，將樣地劃分為山脊、陡坡、緩坡及溝谷4個(gè)不同的生境類型。使用R語言中的labdsv包，利用指示種分析（Indicator Species Analysis，ISA）方法探討物種對(duì)不同生境的選擇偏好。基于物種的多度和頻度，計(jì)算出指示值。指示值從0到100，0表示該物種對(duì)特定生境沒有指示作用，100則代表完美的指示作用，一般將指示值不小于40的物種定義為對(duì)特定生境具有一般指示作用。采用蒙特卡洛檢驗(yàn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，顯著性水平0.05，由R語言中的IndVal函數(shù)計(jì)算得出。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 物種組成

經(jīng)調(diào)查，甘肅省小隴山針闊混交林共發(fā)現(xiàn)總胸徑不小于1 cm的木本植物31 052株，隸屬于34科69屬130種，以落葉闊葉樹種為主，常綠樹種僅3種。從科屬組成來看，薔薇科植物物種數(shù)最多，忍冬科和槭樹科次之，占優(yōu)勢(shì)地位。從物種多度來看，共25個(gè)物種重要值大于1，處于優(yōu)勢(shì)地位（見表1）。其中，銳齒槲櫟的重要值最高，達(dá)17.38%，在群落中占據(jù)主導(dǎo)地位；其次為白樺、小葉烏藥等，鐵木、石棗子等物種的重要值較低。

2.2" 生境偏好空間分布特征

如表2所示，甘肅省小隴山針闊混交林中共有10個(gè)物種對(duì)不同生境存在明顯的生境偏好（指示值不小于40），其中石灰花楸和鐵木對(duì)山脊具有顯著的生境偏好，蔥皮忍冬對(duì)緩坡具有顯著的生境偏好，甘肅山楂對(duì)陡坡具有顯著的生境偏好，春榆、光葉泡花樹、苦糖果等6個(gè)物種對(duì)山谷具有顯著的生境偏好。

3" 結(jié)論與討論

研究發(fā)現(xiàn)，甘肅省小隴山針闊混交林中木本植物種類豐富，共記錄到34科69屬130種，以落葉闊葉樹種為主；從科屬組成來看，薔薇科、忍冬科及槭樹科占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，這主要受該地區(qū)氣候條件和生態(tài)環(huán)境影響。優(yōu)勢(shì)種的分布格局表明，銳齒槲櫟的重要值選高于其他物種，在群落中占據(jù)主導(dǎo)地位，表明該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的演替階段。生境偏好空間分布特征方面，不同物種對(duì)特定生境類型表現(xiàn)出明顯的偏好。石灰花楸和鐵木對(duì)山脊具有顯著的生境偏好，蔥皮忍冬對(duì)緩坡具有顯著的生境偏好，甘肅山楂對(duì)陡坡具有顯著的生境偏好，春榆、光葉泡花樹等6個(gè)物種對(duì)溝谷地帶的偏好性更強(qiáng)。這種生境偏好的分異是長(zhǎng)期適應(yīng)性進(jìn)化的結(jié)果，反映了不同物種對(duì)微環(huán)境條件的特殊需求。此次研究揭示的物種組成和生境偏好空間分布特征，為深入了解甘肅省小隴山針闊混交林的群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能奠定了重要基礎(chǔ)，可為制訂針對(duì)性的保護(hù)策略和管理措施提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）

收稿日期：2025-02-12

作者簡(jiǎn)介：孫文（1985—），本科，工程師，研究方向?yàn)榱謽I(yè)。

E-mail：pxx202311@126.com。