南太行山区木本植物分布对环境梯度的响应

路买林 陈晨

摘要：分析了南太行山区野生木本植物物种分布特点，为南太行山野生林木资源保护及可持续经营提供科学依据。采用样方调查法，在南太行山区，依据不同海拔、坡向设置106个20 m×20 m的样方，调查了样方内乔木、灌木及木质藤本的种类、数量，分析环境因子对植物分布的影响。结果表明：①南太行山野生林木种质资源有82科211属718种，其中裸子植物5科10属16种，被子植物77科201属702种;②南太行山区物种分布格局支持“中间高度膨胀”理论，随海拔升高，物种丰富度呈先增后减的单峰变化趋势，在900～1100 m区间，物种丰富度达最大值，包含132种植物，占到总数的18.4%; ③坡度影响物种丰富度，物种丰富度随坡度升高呈先增后减的单峰格局，在20°～300°，物种丰富度达最大值，400以后物种丰富度急速下降。研究结果可为南太行山区荒山造林、植被修复及物种多样性保护提供参考。

关键词：野生;木本植物;分布;海拔;坡度;南太行山

中图分类号：S727.2

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2020）14-0047-02

1 引言

物种分布不仅是气候、土壤等立地条件影响的结果，也是物种长期演替的结果[1]。山地往往是新兴植物区系发展的起源地和许多物种的避风港[2]，也是生物多样性最为丰富的生态系统和重要的自然资源[3]。研究太行山区物种分布，可以了解该地区物种分布现状，为太行山荒山造林、植被修复及野生林木资源保护提供科学依据。

南太行山位于山西高原与河北平原间，东北-西南走向，局部地段近于南北走向，是我国重要的自然资源宝库和生态环境屏障，被划定为中国生物多样性保护优先区域之一。目前太行山植物资源种类及数量存在了解不清楚、调查不全面、数据分析不完整等问题，研究对象主要是某个群落的物种多样性分析。本研究在“河南省太行山区野生木本植物资源普查”项目支持下，历时2年半，采用抽样调查法，在整个南太行山区设置调查样方106个，海拔跨度100～2000 m，坡度跨度0～750°，获取了大量的第一手资料，期望能对太行山区森林植被的恢复和可持续经营管理提供依据。

2 研究区概况

大体上将位于河南省境内的太行山，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个地市18个县，总面积约1.5×104 km2，约占河南省总面积的9.3%。南太行海拔高度在100～2000 m之间，气候类型为暖温带气候，年平均气温14.5℃，极端最高气温44.3 ℃，最低气温零下22.4℃。年平均降水量为600～700 mm，土壤类型为棕壤土类和褐土土类，土层平均厚度为50～60 cm，部分阴坡土层厚度达70 cm。

3 样方设置及调查方法

2016～2019年期间在河南省境内太行山区，对太行山野生林木种质资源进行调查。依据方精云等[4]制定的植物资源调查技术规范，在不同海拔梯度、不同坡向、坡度共设置106个20 m×20 m的乔木样方，在每个乔木样方的四角及中心位置设置5 m×5m的灌木小样方。其中500m以下的浅山丘陵地带乔木样方有 22个;500～1000 m低山地区乔木样方有 46个;1000～2000 m的中山地区乔木样方有 38个。乔木样方调查乔木的种类、数量、胸径、高度等，在乔木样方内调查木质藤本的种类、数量、高度;灌木样方调查灌木种类、数量、高度、盖度等。

4 结果与分析

4.1 木本植物区系组成

对野生林木资源调查结果进行统计发现，南太行山森林群落有82科，211属，718种，其中裸子植物5科10属16种，被子植物77科201属702种。乔木、灌木、木质藤本分别为285种、319种、114种，分别占39.7%、44.4%、15.9%，灌木树种占优势。结果如表1所示。

由表1可知，从科来看，含属数大于20的科有1个，为蔷薇科（Rosaceae，23属），有147种。含5～20个属的有8个科，共计201种。含2～4个属的有33个科，共计297种。含1个属的有40个科，共计73种。从属来看，种数大于10的属有13个，分别是柳属（Salix，22种）、忍冬属（Lonicera，21种）、铁线莲属（Clematis L.，21种）、蔷薇属（Rosa sp.，21种）、绣线菊属（Spiraea L.，20种）、悬钩子属（Rubus L.，19种）、卫矛属（Euonymus L.，18种）、槭树属（Acer Linn，16种）、栎属（Quercus L.，13种）、樱属（Cerasus Mill.，13种）、胡枝子属（Lespedeza Michx.，13种）、荚蒾属（Viburnum Linn.，13种）、葡萄属（Vitis L.，11种），共计221种。含5～10种的属有31个，共计222种。含2～4种的属有65个，共计173种。含1种的属有102个，共计102种。

4.2 海拔对物种分布的影响

由图1可知，随着海拔不断升高，物种丰富度呈先增再减的单峰变化趋势。在海拔900～1100 m区间，物种丰富度达最大值，包含132种植物，占到总数的18.4%。海拔200 m以下物种丰富度最低，物种占总数的6.62%。乔木树种在海拔1100～1300 m，物种丰富度达到最大值。灌木树种在海拔700～900 m区间，物种丰富度达到最大值，随后逐渐下降。木质藤本在海拔900～1100 m区间，物种丰富度达到最大值，随后逐渐下降。乔木树种在海拔1100～1300 m区间，物种丰富度达到最大值，随后逐渐下降。

4.3 坡度对木本植物分布的影响

由图2可知，南太行山区灌木树种物种丰富度最大，木质藤本物种丰富度最小。随坡度增加，乔木、灌木、木质藤本物种丰富度均呈单峰分布。在0～20°，乔木树种物种丰富度稳定增加，在30°，乔木树种物种丰富度达到最大值64，随后缓慢下降。坡度40°以后，乔木树种物种丰富度急速下降。 60°以后乔木树种丰富度趋于稳定，此时主要的乔木树种有侧柏（Platycladusorientalis）、山桃（Amygdalus persica）、橿子櫟、大果榉（Zelkova sinica）、朴树（Celtissinensis Pers.）等。20°时，灌木树种物种丰富度达最大值，坡度大于40°以后，物种丰富度急速下降。坡度60°以后，灌木物种趋于稳定，该坡地上主要的灌木树种有桦叶荚蒾（Viburnum betulifolium）、大花溲疏（Deutzia grandiflora）、锐齿鼠李（Rhamnus arguta）、少脉雀梅藤（Sageretiapaucicostata）、毛花绣线菊（Spiraea dasynantha）等。木质藤本物种丰富度在坡度20°附近达最大值，坡度40°以后趋于稳定，大于40°坡地主要的藤本植物有太行铁线莲、南蛇藤、菝葜（Smilax china）、蛇葡萄（Ampelopsis glandulosa）等。

5 结论与讨论

（1）山地森林群落作为陆地生态系统的主体，是生物多样性最为丰富的生态系统和重要的自然资源。太行山是中国东部地区重要的山脉，是生物多样性的生态红线，但是对太行山区野生木本植物的分布、数量、良种资源还不清楚[5]，本研究在“河南省太行山区野生木本植物资源普查”项目支持下，进行为期2年半的野外考察。经统计，南太行山区木本植物种质资有82科211属718种，含种数最多的科有蔷薇科、豆科、忍冬科等。河南省木本植物资源有92科310属1158种，南太行山野生林木种质资源分别占总数的89%、68%、62%，木本植物资源比较丰富。

（2）区域的地形地貌、人为影响等均会影响物种的地理分布格局，其中水、热因子综合作用是影响生物多样性的主导因子[6]。本研究以河南境内太行山为研究区域，初步探讨了太行山野生木本植物随海拔变化。研究发现乔木、灌木、木质藤本随海拔高度上升均呈单峰分布格局，即随海拔升高，乔木、灌木、木质藤本的丰富度均为先增加再减少，多数物种集中在海拔900～1100 m区间，包含132种植物，占到总数的18.4%。太行山区物种多样性分布格局符合“中间高度膨胀”理论[7]，即中间海拔高度具有最高的物种多样性。中间海拔地段，不仅降水量较多，而且具有适宜的温度，合适的水热条件为物种多样性的提供了保证。

（3）南太行山有218种乔木，96.5%为落叶阔叶树种，符合暖温带落叶阔叶林地被性植被特征。南太行山区低海拔地区还处于植被恢复期，物种相对单一，乔木矮小，优势树种为构树、山皂荚。中海拔人为干扰较小，水热条件较好，最适合植物生长，群落处于演替中期，优势种为栓皮栎、油松和鹅耳枥。高海拔地区温度明显降低、土壤水分降低，物种丰富度下降，优势种为华山松、葛罗枫。

（4）地形通过改变太阳辐射强度和降水在土壤中的再分配，进而影响土壤含水量。本研究初步探讨了南太行山区木本植物随坡度的变化，研究发现木本植物丰富度随坡度上升先增加后减小，为单峰分布格局。在20°～30°物种丰富度达最大值，这与坡度的含水量因素有关。王雪艳等人的研究认为土壤在21°～25°含水量显著高于其他坡度[8]。40°以后物种丰富度急速下降，这与坡度大、土壤含水量急速下降、土壤贫瘠等因素有关。南太行山区20°～30°这个坡度土壤水分含量、热量最适合植物生长。研究坡度对物种物种分布的影响，有利于选择适宜的坡地植树造林，更好地做到适地适树。

（5）本次研究目的主要是海拔、坡向对物种分布的影响，而很多立地因子都能影响物种分布及群落物种组成，因此本文初步认定海拔900～1100 m能为植物提供适宜的生长环境，坡度20°～30°更适合植物生长发育。

参考文献：

[1]Feng G，Mao LF，Sandel B，et al.High plant endemism in China is partially linked to reduced glacial-interglacial climate change[J] .Journal of Biogeography，2016（43）：145～154.

[2]于海彬，张镱锂，刘林山，等.青藏高原特有种子植物区系特征及多样性分布格局[J].生物多样性，2018，26（2）：130～137.

[3]张殷波，孟庆欣，秦 浩，等.太行山山地森林群落植物区系与地理格局---基于植物群落清查数据[J].应用生态学报，2019，30（10）：3395～3402.

[4]方精云，王襄平，沈泽昊，等.植物群落清查的主要内容、方法和技术规范[J].生物多样性，2009，17（6）：533～548.

[5]韩爱惠.国家公园自然资源资产管理探讨[J].林业资源管理，2019（1）：1～5.

[6]蒙 洋，邱 月，張 亮，等.地理距离、海拔和气候差异对独龙江流域维管植物群落空间相异性的影响[J].生物多样性，2017，25（12）：1313～1320.

[7]黄甫昭，丁 涛，李先琨，等.弄岗喀斯特季节性雨林不同群丛物种多样性随海拔的变化[J].生态学报，2016，16（14）：4509～4517.

[8]王雪艳，曹建军，张小芳，等.地形因子对黄土高原山杏叶片功能形状的影响[J].应用生态学报，2019，30（8）：2591～2599.