大別山五針松與其他優(yōu)勢樹種的關系

大別山五針松與其他優(yōu)勢樹種的關系

大灣五針松是大別山區(qū)的獨特物種，自然物種位于絕望的邊緣。傳統(tǒng)觀點認為,本種種群數(shù)量較少,遺傳基礎較差,難以正常結(jié)實,種子不具生命力,或者種子發(fā)芽率低,又加之人為的砍伐大樹,盜挖小苗,最終導致該種頻臨滅絕。然筆者多次實地踏查,發(fā)現(xiàn)該種在安徽省金寨縣天馬自然保護區(qū)天堂寨、康王寨林場,海拔900m左右的黃山松(Pinustaiwanensis)林、短柄枹(Quercusglanduliferavar.brevipetiopetiolata)林中,存在大量的胸徑小于5cm的幼苗或者幼樹,散生于群落中,然中齡樹幾乎沒有,顯然幼苗在群落中難以穩(wěn)定生長,無法進入群落林冠層。筆者推測,大別山五針松也受群落中種類組成的改變而影響,最終導致種群數(shù)量減少,那么現(xiàn)存的群落中,大別山五針松在群落中的地位和作用如何?探討這一問題,有利于下一步地科學管理、保護或者干預,促進種群的恢復。對群落中種間聯(lián)結(jié)和相關分析,宏觀上有助于了解本種與其它物種間的關系,正確認識其所在群落中的結(jié)構(gòu)特征。物種的聯(lián)結(jié)性與相關性是植物群落重要的數(shù)量和結(jié)構(gòu)特征,有著重要的意義,可為植被的經(jīng)營、恢復、保護提供理論依據(jù)[4~7]。其中種間的聯(lián)結(jié)是指不同種類在空間分布上的相互關聯(lián)性,依物種的存在與否,測度兩個物種的相似性,是一種定性數(shù)據(jù),而種間相關不局限于物種存在與否的二元數(shù)據(jù),還涉及它們的數(shù)量多少,是一種定量的關系,從方法上來講,如果某個種對在每個樣方都出現(xiàn)的話,種間相關分析較為有效[8~11]。種間的關聯(lián)性或者相關性也可以理解為種間的相互作用,正關聯(lián)性或者正相關性可以理解為正相互作用,正相互作用可以在中度或者高度脅迫的環(huán)境中促進物種共存,促進群落的豐富性或者多樣性[12~14]。本研究目的在于揭示大別山五針松與群落中優(yōu)勢種類的聯(lián)結(jié)性和相關性,從而了解其在群落中的地位和作用,以期為該種的保護、管理和種群恢復提供科學依據(jù)。1區(qū)域的概論和方法1.1人為干擾型康王寨和馬鬃嶺地處大別山腹地,屬于亞熱帶的北緣向暖溫帶過渡的區(qū)域,地帶性植被類型主要是落葉-常綠闊葉混交林,在海拔600m以上主要是黃山松林、短柄枹林、茅粟(Castaneaseguinii)林,受人為干擾程度較大,原生植被破壞較為嚴重,在一些局部殘存生境上,仍保存有大別山五針松,這些生境一般都是陡坡或山脊地,巖石裸露,氣候溫涼濕潤,相對濕度較大。群落中常綠樹種主要有黃山松、天目杜鵑(Rhododendronfortunei)等,落葉樹種主要有短柄枹、茅粟、槭樹類(Acerspp.)等。1.2學習方法1.2.1樣地的調(diào)查與記錄按大別山五針松所在群落類型或者生境,典型樣地取樣,在垂直于坡向的方向設20m×20m的樣方,共設15個樣方,其中康王寨林場7個樣方,馬鬃林林場8個樣方。對樣方內(nèi)胸徑大于5cm的樹木每木調(diào)查,記錄種類,樹高,枝下高,胸徑,冠幅;胸徑小于5cm樹木,只記錄物種的高度,蓋度,株數(shù)。15個樣方中共記錄20個樹種,選取頻率大于5%,重要值排在前15位的樹種15種(表1),列成15×15的二元數(shù)據(jù)短陣,即物種在樣地出現(xiàn)記為1,不出現(xiàn)記為0。重要值計算時,采用如下的計算方法:重要值=(相對頻度+相對顯著度+相對多度)/3相對頻度=(某物種的頻度/層片中各物種的頻度和)×100相對顯著度=(某物種的胸高斷面積或者高度/層片中各植物胸高斷面積或高度總和)×100相對多度=(某植物在同一層片中的株數(shù)或蓋度/層片中各植物株數(shù)或蓋度和)×1001.2.2種間關聯(lián)檢驗運用2×2聯(lián)列表統(tǒng)計優(yōu)勢木每2個種在每個樣方中出現(xiàn)的情況。如n為總?cè)訂挝?a為兩個種出現(xiàn)的樣方數(shù),b、c分別為僅有種2或種1出現(xiàn)的樣方數(shù),d為兩個種均不出現(xiàn)的樣方數(shù)。然后利用χ2檢驗種對間是否具有聯(lián)結(jié)性。χ2檢驗的公式為:若ad>bc,則說明種間具正相關,若ad<bc,則說明種間具負關聯(lián);χ2=3.841,χ20.01=6.635。當χ2<3.841時,說明種間無顯著關聯(lián);當χ2>6.635時,說明種間關聯(lián)極顯著(P<0.01);當3.841<χ2<6.635時,說明種間關聯(lián)顯著(0.01<P<0.05)。負關聯(lián)時,有χ2值前加“-”。1.2.3種間串聯(lián)度選用Ochiai指數(shù)測定種對間的關聯(lián)程度大小,計算Ochiai指數(shù)所表示種間聯(lián)結(jié)度的公式如下:O1指數(shù)表示種對相隨出現(xiàn)的機率和聯(lián)結(jié)性程度,當指數(shù)為0時,表示種間完全相異,無關聯(lián);當指數(shù)等于1時,種間關聯(lián)程度性最大。1.2.4種人的秩化向量利用每個物種的重要值作為數(shù)量指標進行分析,衡量兩個物種間的關聯(lián)程度。Pearson相關系數(shù)表達式為:式中:rp(i,j),rs(i,j)分別代表種i和j之間的Pearson相關系數(shù)和Spearman秩相關系數(shù);N為樣方數(shù)目;xik和xjk分別是i和j在樣方K中的重要值,假設原始數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布;分別是物種i和j在所有樣方中重要值的平均值;x′ik,x′jk是xik,xjk在k樣方中重要值的秩化向量,即將種在樣方中的重要值換成它的序號值,由小到大排列。相關系數(shù)的顯著性檢驗采用雙尾T檢驗,數(shù)據(jù)處理軟件采用SPSS15.0。2針松與地位、聯(lián)系強度及關聯(lián)強度在大別山五針松所在的群落中,15種優(yōu)勢樹種共組成105個種對,把大別山五針松與其它14個物種的組對聯(lián)結(jié)性檢驗分析結(jié)果單列出來,結(jié)果見表2。χ2分析表明大別山五針松與黃山松、短柄枹、天目杜鵑呈極顯著種間正聯(lián)結(jié)性,與茅栗呈顯著種間正聯(lián)結(jié)性,與白檀呈極顯著種間負聯(lián)結(jié)性,與其余種都處于不顯著水平。與大別山五針松呈正關聯(lián)的種有7對,呈負關聯(lián)的種也有7對。Ochiai指數(shù)分析表明,與大別山五針松聯(lián)系強度較強的樹種有黃山松(0.653)、短柄枹(0.542)、茅栗(0.587)、天目杜鵑(0.665)、其余的種O1值都小于0.2,與χ2檢驗不一致的是,O1聯(lián)結(jié)強度并不能表明大別山五針松與白檀是極顯著負相關,此外χ2檢驗表明種間聯(lián)結(jié)性呈不顯著正負相關時,O1值一般表現(xiàn)都在0.1左右。皮爾遜相關系數(shù)分析表明,大別山五針松與黃山松、短柄枹、天目杜鵑呈極顯著正相關,與白檀呈極顯著負相關,與茅粟、栓皮櫟呈顯著相關。斯皮爾曼相關分析表明,大別山五針松與黃山松、短柄枹、栓皮櫟、天目杜鵑呈極顯著正相關,與茅栗、五角楓呈顯著正相關,與白檀呈極顯著負相關,與蠟瓣花、莢蒾呈顯著負相關。3結(jié)論和討論3.1前3種指數(shù)計算結(jié)果本文采用了4種聯(lián)結(jié)指數(shù)對天馬自然保護區(qū)大別山五針松與群落中其它種的種間關系進行了分析,綜合4種指數(shù)的表現(xiàn)來看,斯皮爾曼相關分析結(jié)果表明呈極顯著或顯著的種間組對不僅包括了前3種指數(shù)的情況,而且檢測出了前3種指數(shù)未能指明的種對關系,從數(shù)學方法的角度來看,χ2和O1配合只能做一般的定性分析,皮爾遜相關分析要求樣本數(shù)據(jù)嚴格服從正態(tài)分布,而自然群落中樣本數(shù)據(jù)服從各種分布,且具有一定的動態(tài)變化,斯皮爾曼相關分析并不要求樣本數(shù)據(jù)服從何種分布,表現(xiàn)出一定的靈敏度,這與一些相關的研究結(jié)果較為一致。從樣地選擇來看,有一定的人為性,有可能減少優(yōu)勢樹種的重要值,而加大一些次生種類的重要值,從而導致有一些偏差。3.2注重群落的相關性群落中生態(tài)習性相似的種可以劃分為一個生態(tài)種組,而群落中種間聯(lián)結(jié)性和相關性能揭示出群落中不同種類因受小生境影響而體現(xiàn)出一定時期的空間分布上的相互關系,一般來說,具有較大正關聯(lián)性和正相關性的,對群落所起的功能作用等均有一致性,也即這些種對具有相似的生物學和生態(tài)學適應性,要求相似的環(huán)境條件,且相互間可以共存,有一定的正相關作用。綜合本次種間關系分析,把大別山五針松,黃山松,短柄枹,茅粟,栓皮櫟,五角楓,天目杜鵑劃為一個生態(tài)種組,這些樹種的生態(tài)學共性是適生于喜溫涼濕潤,雨量充沛,相對濕度較大,海拔900m以上的山地陡坡或山脊地。3.3關關系的樹種選擇現(xiàn)有的大別山五針松群落中,種群數(shù)量繼續(xù)衰減的主要原因是,幼樹不能正常生長,無法進入群落的林冠層,其原因應是幼苗生長到一定程度,需要一定的生態(tài)學條件,對比生態(tài)組其它樹種的生物學和生態(tài)學特性,再結(jié)合一些偶見的大別松五針松大喬木來判斷,知大別山五針松屬喜光樹種,幼苗略喜一定的庇蔭,而胸徑達到5cm左右時,就不需要庇蔭,與其呈負相關關系的樹種,是屬于侵入大別山五針松生境的一些種類,而且這些樹種幼苗生長較快,樹冠郁閉速度較快,在一定程度上,在生存和營養(yǎng)空間上與大別山五針松形成了強烈的競爭關系,干擾大別山五針松幼苗的生長,使其最終不能進入優(yōu)勢種林層,形成小老頭樹,甚至死亡。筆者認為,保護大別山五針松的第一步應是在大別山五針松所在的群落中,讓大別山五針松幼苗能正常茁壯生長,這是就地保護大別山五針松的種群一個重要方面,而非僅僅保護現(xiàn)存的個別大喬樹。建議在黃山松、短柄枹,茅粟,栓皮栓,五角楓,天目杜鵑等中幼年齡樹種組成的群落中,給大別山五針松幼苗以一定遮蔭條件,同時控制一些與之呈負相關種間關系的次生物種,如白檀,山槐,漆樹