江西武夷山自然保护区森林群落木本植物多样性垂直规律研究

江西林业科技2009年第1期江西武夷山自然保护区森林群落木本植物多样性垂直规律研究矫恒盛1,钟志宇2,程林2,方毅2,程松林2(1.江西农业大学园林与艺术学院,江西南昌330045；2.江西武夷山国家级自然保护区管理局，江西铅山334516)摘要：基于海拔500～2000m之间每隔100m设置的14个样地调查研究。

对江西武夷山主峰黄岗山西北坡森林群落结构特征、木本植物多样性及其与海拔梯度的关系进行探讨。

14个样地共记录木本植物57科108属215种，其中乔木43科80属149种。

全部样方中乔木树种分为常绿阔叶、落叶阔叶和针叶3种生活型，其中常绿阔叶树85种、落叶阔叶树59种、针叶树5种。

研究结果表明：①常绿阔叶林一般分布在海拔1300m以下，针阔混交林分布在海拔1400～1800m,1800m以上为山顶矮林。

②物种丰富度、α多样性、β多样性指数沿海拔梯度的变化趋势是：木本植物物种丰富度指数、Shannon-wiener指数、Pielou均匀度指数与海拔成显著负线性相关关系。

Cody指数随海拔的升高而降低，Jaccard相似系数与海拔梯度无明显规律。

关键词：木本植物；多样性；海拔梯度；江西武夷山分类号：Q948.15:S718.542:S759.93文献标识码：A文章编号：1006－2505(2009)01－0006－05物种多样性的空间分布格局受许多环境因子的影响[1-3]，其中海拔梯度被认为是影响物种多样性格局的重要因素之一[4-6]。

Lomolino认为多样性与海拔梯度格局的关系(正相关、负相关或单峰关系)在很大程度上依赖于环境变量之间的协变与互作用[7]。

研究表明，沿环境梯度，不同生活型的物种多样性差异较大，而木本植物具有比草本植物更为明确的分布格局：因此研究木本植物多样性沿海拔梯度的分布格局，有助于探讨生物多样性沿海拔梯度分布格局的一般规律[8]。

江西武夷山自然保护区地带性植被属中亚热带常绿阔叶林，由于海拔高度差大，植被的垂直分布非常显著。

本研究通过沿海拔梯度设置样方，研究植物群落结构、物种丰富度、多样性及多样性随海拔梯度的变化规律。

1研究区域概况江西武夷山自然保护区位于江西省上饶市铅山县南部，地处武夷山主峰黄岗山的西北坡，地理位置27°48′11″～28°00′35″N，117°39′30″～117°55′47″E。

本区属于典型的亚热带季风气候，区内年平均气温为13.2℃～14.8℃，平均14.2℃。

保护区年降水量1813～3544mm,平均2583mm。

据保护区观测资料分析，海拔815～915m高度范围降水量最大，在800m以下，降水量随海拔升高而增加，900m以上降水量随海拔高度的增加而减少。

本区土壤具有典型的亚热带中山土壤的特点，可分为山地黄红壤(400~600m)、山地黄壤(600~1300m)、暗黄棕壤(1300~1900m)、山地草甸土(1900m以上)，山体存在明显的垂直变化梯度[9]。

2研究方法2.1样方的设置在江西武夷山自然保护区的黄岗山西北坡,采用样方法沿海拔每升高100m设置一个样地，当个别地段由于地形陡峭不宜设置样地时，则就近选择地方设置，一共14个样地，海拔为550～2000m。

样地为长方形，面积为20m×30m，其中30 m的边与等高线平行；在每个样地内分成10m×10m小样方，对每个小样方进行调查。

2.2调查内容测量并记录样地海拔、经纬度、坡向、坡位、坡度和郁闭度[10]；乔木层：测量胸径（DBH）≥5cm的树种胸径、树高，记录株数、种名等。

同时记录乔木幼苗种名、株数。

灌木层：测量胸径小于5cm的所有植株的地径、树高，记录株数、种名。

草本层：记录种名、估计盖度,见表1。

2.3数据处理(1)重要值计算公式[11]为：IV=(相对多度+相对频度+相对优势度)/3(2)物种丰富度测度方法物种丰富度：S=在样地内出现的物种数目Marglef指数[11]：D M=S-1In N其中，S为样方种的物种数目，N为样方中所有物种的个体数之和。

(3)α多样性测度方法Shannon-Wiener指数[11]：H′=-Si=1ΣN i In N收稿日期：2008－11－07作者简介：矫恒盛，男，在读硕士研究生，主要从事生态学研究。

注：灯笼花Ekianthus chinensis ；猴头杜鹃Rhododendron simiarum ；黄山松Pinus taiwanensis;黄杨Buxus sinica ；假地枫皮Illicium jiadifengpi ；雷公鹅耳枥Carpinus viminea ；美叶石栎Lithocarpus calophyllus ；鹿角杜鹃Rhododendron latoucheae ；马银花Rhododendron ovatum ；曼青冈Cyclobalanopsis oxyodon ；米碎花Eurya chinensis ；米槠Castanopsis carlesii ；南方铁杉Tsuga chinensis var.tchekiangensis ；缺萼枫香Liquidambaracalycina ；水青冈Fagus longipetiolata ；甜槠Castanopsis eyrei ；尾叶山茶Camellia caudate ；细枝柃Eurya loquaiana ；圆锥绣球Hydrangea paniculata ；云锦杜鹃Rhododendron fortunei ；中国柳杉Cryptomeria fortunei 。

表1样方基本情况Pielou 指数[11]:E =H ′/In S其中，Ni 为样方中第i 个种的相对多度，N 为样方中所有物种的个体数之和。

（4）β多样性测度方法Cody 指数[11]：βC =g (H )+l (H )2Jaccard 指数[11]：βJ =ca +b +c其中，g (H )为沿生境梯度H 增加的物种数，l (H )为沿生境梯度H 失去的物种数；a 和b 分别为两群落的物种数，c 为两群落的共有物种数。

3结果与讨论3.1群落结构特征分析本次调查在14个森林群落样方中共记录木本植物57科108属215种，草本26科58属79种。

乔木种类(胸径不小于样地编号群落类型海拔/m坡度/°坡位样方面积/m 2种数Shannon-Wiener Index(H ′)Pielou Index (E)P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11P12P13P14常绿阔叶林常绿阔叶林针阔叶混交林落叶阔叶林常绿阔叶林常绿阔叶林针叶林常绿落叶阔叶混交林针阔叶混交林常绿阔叶林针叶林山顶矮林山顶针叶林山顶矮林5506501000110012001300140015001600165017001800190020002010231517151915252410251015中中中中中下中中中中中上上上上60060040060060060060060060060060060060060068756349465157594230262621323.573.383.443.032.873.112.542.942.482.311.951.61.822.390.870.810.850.840.80.830.710.780.680.720.640.510.660.72表2调查样方内主要优势乔木树种的重要值/%样地编号种名P1550m P2650m P31000m P41100m P51200m P61300m P71400m P81500m P91600m P101650m P111700m P121800m P131900m P142000m 米槠鹿角杜鹃雷公鹅耳枥圆锥绣球黄山松水青冈美叶石栎甜槠马银花缺萼枫香曼青冈假地枫皮尾叶山茶中国柳杉猴头杜鹃细枝柃南方铁杉灯笼花米碎花云锦杜鹃黄杨14.56.922.47.818.0614.430.514.927.18.426.415.316.525.78.88.122.417.729.611.442.718.924.125.673.915.915.711.05cm)43科80属149种，其中常绿阔叶林24科38属85种，落叶阔叶林26科43属59种，针叶林3科5属5种。

参照Vazquez&Givnish[12]的分析方法，在每个样方内根据每个树种重要值的大小筛选出两个优势树种，共获乔木样方的21个优势树种表2。

从表2可以看出典型的亚热带常绿阔叶林特征，即乔木优势树种由壳斗科、山茶科等树种组成,同时群落中常散生有青榨槭Acer davidii、漆树Toxicodendron vernicifluum、新木姜子Neolitsea aurata等落叶树种。

3.2群落乔木层生活型海拔梯度分布规律图1反映了常绿阔叶、落叶阔叶和针叶3类树种重要值分别沿海拔梯度的变化。

常绿阔叶林一般分布在海拔1300m 以下，有些沟谷分布达到1600m，但落叶和针叶成分有很大增加。

主要树种有米槠、甜槠、水青冈、曼青冈、鹿角杜鹃、木荷等常绿树种以及枫香、青榨槭等落叶树种散生，随着海拔的升高树种也发生变化落叶树种增多，如缺萼枫香、五裂槭等过渡到常绿落叶阔叶混交林。

1400～1800m针阔叶混交林分布,常绿树种常处于第一层主要以曼青冈、多脉青冈Cyclobalanopsis multinervis、甜槠等为主，但也有以针叶树种为建群种的针叶林分布，在海拔1400m出现黄山松、南方铁杉针叶林，在海拔1400m沟谷种出现成片黄山松林，这与黄山松传统意义上的生态习性是相矛盾，有待讨论。

针叶优势树种主要是中国柳杉、黄山松、南方铁杉等，阔叶树种主要是猴头杜鹃、灯笼花、多脉青冈等。

1800m以上为山顶矮林，优势树种主要是黄山松、白檀Symplocos、灯笼花、黄杨等组成。

图1乔木不同生活型重要值百分比构成的海拔变化3.3α多样性沿环境梯度,不同生活型的物种多样性差异较大，而木本植物具有比草本植物更为明确的分布格局。

本文采用木本植物的物种丰富度(S)、Magalef指数、Shannon-wiener指数(H′)和Pielou指数(E′)测度α多样性沿海拔梯度的变化。

从图2(a和b)可以看出木本植物物种丰富(S)与Magalef 指数和海拔梯度都呈负线性相关关系(R2>0.8，p<0.05)，显著性很强。

图2(c和d)显示了沿海拔梯度14个样方木本植物Shannon-wiener指数(H′)和Pielou指数(E′)随海拔梯度的变化。

木本植物多样性(H′)与海拔之间有显著的负线性相关关系(R2=0.7708，p<0.05)；均匀度指数(E′)和海拔之间呈显著负线性相关关系(R2=0.568，p<0.05)但沿海拔梯度的数值变化幅度较平缓。