安志鹏
(山西大同大学农学与生命科学学院,山西大同 037009)
北京小龙门林场华北落叶松群落特征的研究
安志鹏
(山西大同大学农学与生命科学学院,山西大同 037009)
采用抽样方法对北京小龙门林场地区华北落叶松群落进行调查,分析了华北落叶松群落的种类组成、群落外貌、生活型组成等群落学特征,计测了常见物种的重要值指标,并对华北落叶松群落划分群丛。结果表明:该群落共出现了146种植物,隶属50科,114属。地上芽植物和高位芽植物是该群落优势层片,反映了该地区春季干旱夏季多雨的典型暖温带大陆性季风气候。群落的垂直结构可分为乔木层、灌木层和草本层。根据分类结果,可将华北落叶松群落36个样方划分为8个群丛,基本上代表了本地区华北落叶松群落的群丛类型,具有明确的生态意义。
小龙门林场;华北落叶松;群落特征;生活型;重要值;群丛
华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)是松科(Pinaceae)落叶松属(Larix)落叶乔木。落叶松属约18种,我国10种,北京2种,生于海拔1 600m以上的山梁或阴坡处,原为华北地区特产树种,现东北地区和西北地区均有栽培。华北落叶松木材坚重,可做枕木、桥梁、船舰和农具等用材;树干可取松脂,树皮可提取单宁,具有较高的经济价值,是一种极具开发利用价值的木材之一[1]。此外华北落叶松生长发育良好,林木生产率高,且比较耐干寒,是高中山地区的优良造林树种[2]。本文以小龙门地区的华北落叶松人工林为研究对象,通过样方野外调查探索生态学的一般规律,重点研究了华北落叶松在较低海拔处(1 100~1 400m)的群落特征,为人工林的合理种植和保护提供依据。
北京小龙门林场(40°00′~40°02′N,115°26′~115°30′E)位于北京西部门头沟区,属太行山脉小五台山余脉,平均海拔1 000~1 700m,其中东灵山主峰海拔2 303m,属暖温带半湿润季风气候。年均气温11℃,年均降水量约638.8mm,多集中于6~8月,无霜期约为160d。主要土壤类型有褐土、棕壤和亚高山草甸土。土壤层厚度多在30cm以上,地表有2~4cm的枯枝落叶层[3]。主要植被是次生落叶阔叶林和人工针叶林。阔叶林的主要树种有绢柳(SalIx viminalis)、山杨(Populus davidiana)、黄花柳(S.caprea)、核桃楸(Juglans mandshurica)、白桦(Betula platyphylla)、棘皮桦(B.dahurica)、蒙古栎(Quercus mongolica)、元宝槭(Acer truncatum)、青杨(P.cathayana)、大叶白蜡树(Fraxinus rhynchophylla)、北京丁香(Syringa pekinensis)等。针叶林的主要树种有华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)、日本落叶松(L.kaempfer)和油松(Pinus tabulaeformis)等。
2.1 样地设计与调查
2009年8月在小龙门国家森林公园进行群落调查,在牛郎峪、南沟和狗食槽选择华北落叶松典型分布的区域,随机设置样方,选择调查范围海拔为1 000~1 400m,以10m×10m作为乔木样方大小。然后在每个乔木样方内做2个5m×5m灌木样方和4个1m×1m的草本样方。本次调查共做了36个乔木植物群落样方。主要记录乔木层树种的株数、胸径等数据,以及各个植物种的高度和盖度,共记录了145个物种。通过以下公式计算物种重要值,即:
乔木重要值=(相对高度+相对多度+相对盖度)/3
灌木、草本重要值=(相对高度+相对盖度)/2
2.2 数据分析
准确鉴定样方标本到种,统计科、属、种及其组成,按Raunkiaer的生活型分类系统统计生活型谱,并以此划分群落的层片结构;乔木采用(相对多度+相对高度+相对盖度);灌木和草本采用(相对高度+相对盖度)的方法进行物种重要值计算,并应用WinTWINS软件[4]对36个样方进行群丛分类。
3.1 华北落叶松群落的种类组成
种类组成是植物群落最基本的特征之一,是群落形成的基础[5]。据样方调查,共出现种子植物145种,裸子植物1种,分属50科114属,其中种类最多的是菊科(Compositae)21种,蔷薇科(Rosaceae)10种,分别占14.38%,6.85%;其次是百合科(Liliaceae),伞形科(Umbelliferae),豆科(Leguminosae)各7种,均占4.79%;毛茛科(Ranunculaceae),唇形科(Labiatae),禾本科(Gramineae)各6种,均占4.11%,8科共占47.95%。在114个属中种类较多的属为堇菜属(Viola)4种,蒿属(Artemisia)4种,野豌豆属(Vicia),风毛菊属(Saussurea)和蓼属(Polygonum)各3种,合计占总属数的11.64%。统计结果表明,乔木14种,占9.59%;灌木25种,占17.12%;草本101种,占69.18%;藤本6种,占4.11%。
3.2 群落外貌
群落外貌由生活型决定。根据Raunkiaer的生活型分类系统,按一级生活型统计样方中出现的植物种数,分析其层片结构,见图1。结果表明,高位芽和地上芽植物数量大、种类多,是该群落处于优势地位的生活型。地上芽植物是优势层片,共计55种,占总种数的37.67%,符合典型的暖温带季风气候的特点。高位芽植物包括14种乔木、25种灌木和2种木质藤本,占总种数的28.08%,共同构成高位芽片层,灌木种数明显多于乔木,说明该地区水分充足,为森林性气候。地面芽植物主要包括蒿属、堇菜属等,共计22种,占总种数的15.07%。一年生植物主要包括蓼科、石竹科、旋花科等,占总种数的13.01%。地下芽植物种类少,主要为百合科,只占总种数的6.16%。一年生植物和地下芽植物所占比例较小,说明该地区冬季温度较高,符合典型暖温带森林性气候的特点,见图1。
图1 华北落叶松群落生活型谱
3.3 群落结构分析
华北落叶松群落可分为乔木层、灌木层和草本层三个层次,主要层为灌木层,高度在0.5~3.5m之间,可分为2个亚层,1.5m以上的高灌木层的常见种为小叶鼠李、毛叶丁香、山楂叶悬钩子、小花溲疏等;1.5m以下的矮灌木层主要有土庄绣线菊、东北茶藨子、三裂绣线菊、胡枝子等。少数乔木幼苗如大叶白蜡、棘皮桦等高度在3.5m以下,可归为高灌木层。乔木层平均高度约9m,以棘皮桦、蒙古栎、大叶白蜡和华北落叶松为主。草本层物种丰富,通常高度在1m以下,包括菊科、堇菜科、豆科、伞形科、百合科、蔷薇科、禾本科等。层间植物有6种,其中木质藤本为北五味子和山葡萄;草质藤本为党参、羊乳、短尾铁线莲和芹叶铁线莲。
3.4 重要值分析
重要值是群落中物种生态适应能力和物种在群落中所处地位的综合指标,其大小是确定优势种和建群种的重要依据。结果表明:在华北落叶松群落中,华北落叶松的重要值最大(56.95),占绝对优势,其次是土庄绣线菊(19.47)、野青茅(19.14)、棘皮桦(12.246)、胡桃楸(10.18)、蒙古栎(8.87)等种类,说明这些种类是群落的建群种或优势种,见图2。
图2 华北落叶松群落常见物种重要值
3.5 群落分类
根据TWINSPAN数量分类结果,将华北落叶松群落36个样方分为8个类型,按照《中国植被》中的分类系统[6],将8个类型由左至右依次命名为8个群丛,见图3,它们分别是:
图3 华北落叶松群系数量分类树状图
Ⅰ华北落叶松-钩齿溲疏-野青茅群丛(Ass.Larix principis-rupprechtii-Deutzia hamata-Deyeuxia sylvatica)
Ⅱ华北落叶松+棘皮桦-六道木-野青茅群丛(Ass.Larix principis-rupprechtii+Betula dahurica-Abelia biflora-Deyeuxia sylvatica)
Ⅲ华北落叶松+胡桃楸-六道木-野青茅群丛(Ass.Larix principis-rupprechtii+Juglans mandshurica-Abeliabiflora-Deyeuxiasylvatica)
Ⅳ华北落叶松-卫矛-野青茅群丛(Ass.Larix principis-rupprechtii-Euonymus alatus-Deyeuxia sylvatica)
Ⅴ华北落叶松-土庄绣线菊-野青茅群丛(Ass.Larix principis-rupprechtii-Spiraea pubescens-Deyeuxia sylvatica)
Ⅵ华北落叶松+胡桃楸-胡枝子-野青茅群丛(Ass.Larix principis-rupprechtii+Juglans mandshurica-Lespedezabicoror-Deyeuxiasylvatica)
Ⅶ华北落叶松-胡枝子+大果榆-野青茅群丛(Ass.Larix principis-rupprechtii-Lespedeza bicoror+ Ulmus macrocarpa-Deyeuxia sylvatica)
Ⅷ华北落叶松+大叶白蜡-胡枝子-野青茅群丛(Ass.Larix principis-rupprechtii+Fraxinus rhynchophylla-Lespedezabicoror-Deyeuxiasylvatica)
以上的8个群丛中Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ为华北落叶松单优群丛;Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ、Ⅷ为华北落叶松与棘皮桦或胡桃楸或大叶白蜡组成的共优群丛。
从种类组成看,样方中共出现了146种植物,隶属于50科114属,草本101种,灌木25种,乔木14种,藤本6种。从生活型组成看,地上芽植物和高位芽植物占优势,这和暖温带季风性气候条件下发育的群落组成一致。从群落的垂直结构来看,可分为乔木层、灌木层和草本层。灌木层可分为高灌木层和低灌木层两个亚层;乔木层树种平均高度为9m。从重要值检测结果看,重要值最大为华北落叶松,其次为土庄绣线菊、野青茅等,它们是优势种或建群种。根据TWINSPAN数量分类结果,可将小龙门林场地区36个样方划分为8个群丛,其中4个群丛为华北落叶松单优群丛,4个为共优群丛,表明了该地区为以华北落叶松为优势种的人工林的基本群落特点。这一分类结果与实际情况相吻合,说明分类结果具有生态学意义。
[1]贺士元.北京植物志[M].北京:北京出版社,1987.
[2]张峰,上官铁梁.关帝山华北落叶松林的群落学特征和生物量[J].山西大学学报:自然科学版,1992,15(1):72-77.
[3]杨慧,娄安如,高益军,等.北京东灵山地区白桦种群生活史特征与空间分布格局[J].植物生态学报,2007,31(2):272-282.
[5]王伯荪.植物群落学[M].北京:高等教育出版社,1984.
[6]中国植被编辑委员会.中国植被[M].北京:科学出版社,1980.
〔编辑 杨德兵〕
A Study on Larix Principis-rupprechtii Community Characteristics at Xiaolongmen Forestry in Beijing
AN Zhi-peng
(School of Agricultural and Life Sciences,Shanxi Datong University,Datong Shanxi,037009)
The community of Larix principis-rupprechtii at Xiaolongmen forestry in Beijing was investigated by sampling method.The community ecological features of the community in species composition,appearance and lifeform composition were analyzed,as well as the major species were evaluated by importance values.The community of Larix principis-rupprechtii was classified into associations,which were named after superior species.The results are as follow.The community is consisted of 146 species,subjected to 50 families and 114 genera.Species of chamaephyte and phanerophytes are showed to the area feature for distribution of Larix principis-rupprechtii community where cold and moist in spring as specifically warm temperature zone monsoon.The vertical structure is made up of arborous,tree and brush layers.In addition,36 sampling plots of community of Larix principisrupprechtii was classified in to 8 associations,basically representing the associations of Larix principis-rupprechtii at Xiaolongmen forestry in Beijing.This classification is meaningful in ecology.
Xiaolongmen forestry;Larix principis-rupprechtii;community feature;lifeform;important value;association
Q949.665
A
1674-0874(2011)02-0057-04
2010-11-12
安志鹏(1981-),男,山西大同人,硕士,助教,研究方向:植物生态学。