大叶杨群落植物性系统多样性的分布格局.doc

大叶杨群落植物性系统多样性的分布格局摘要: 应用丰富度指数、多样性指数、均匀度指数等指标，分析了湖北大老岭自然保护区不同样地大叶杨群落物种和性系统多样性成果表白: 构成大叶杨群落的植物共有 182 种，从属于 73 科 143 属，其中单种属和寡种属占优势大叶杨群落物种丰富度受海拔、坡向和林内小气候的影响，在样方 3 达峰值从 4 个样地科属种的共有性来看，科的共有性较高，种的共有性较低，与样地间微环境的差别限度有关大叶杨群落是演替过程中的群落，大叶杨的年龄构造除 2 号样地体现为增长型构造外，其她 3 个样地均是衰退型群落植物性系统类型较丰富，两性花植物最多，雌雄异株和雌雄同株植物在大叶杨群落中也占有重要地位; 乔木层中重要的性系统类型是雌雄异株植物，与建群种大叶杨的性系统一致，灌木层和草本层中两性花植物是重要的类型，并且两性花植物所占的比例随草本层植物种类的增长而增大此外乔木层中建群种大叶杨的重要值最大且在样方 3 中最高4 个样地中物种多样性和植物性系统多样性指数变化一致，即乔木层多样性指数的变化不大，灌木层随海拔的升高逐渐增大，草本层在样方 3 达到最大，这种变化与各样地不同层物种数的变化相一致; 在最低海拔样方中，各层的均匀度指数最大，物种和植物性系统分布最均匀。

核心词: 大叶杨; 性系统多样性; 分布格局自林奈用植物的性器官作为分类的原则以来，有花植物性系统的多样性及其进化的研究受到广泛关注［1］任何生物物种的存在都要完毕一种重要使命———繁殖后裔植物群落是在特定空间和时间范畴内，特定的植物种类与一定的外环境及构造形成的互相关系并具有特定功能的植物集合体植物能顺利完毕其生活史需要合适的环境和生物条件，因此，植物群落中植物集合体的形成与性系统构成互相制约关系不同的性系统可影响植物有性生殖的质量、种群的适应以及群落物种构成和分布格局，也可影响种群的动态和群落的发展进化等诸多方面并在其中扮演着核心角色，因此对植物的性系统进行研究具有十分重要的意义［2］有花植物的性系统具有极大的多样性，在个体和居群水平 上 有 两 性 花 ( hermaphroditism ) 、雌 雄 同 株( monoecy ) 、雌 雄 异 株 ( dioecy ) 、雄 全 同 株( andromonoecy) 、雌全同株( gynomonoecy) 、雄全异株( androdioecy) 、雌全异株( gynodioecy) 、三性花同株( trimonoecy) 、三性花异株( trioecy) 共 9 种［3］。

也就是雄花、雌花和两性花的不同组合在植物中均有发现［4--5］植物群落的性系统多样性和分布格局是近代研究热点，Gentry［6］曾指出热带森林的树种中一般有 21% ～ 26% 的为雌雄异株，并觉得雌雄异株是加强个体远交最有效的性系统，而这种性系统对于热 带 雨 林 中 分 布 稀 疏 的 树 种 来 说 非 常 重 要Croat［7］对巴拿马巴罗科罗拉( Barro Colorado) 岛热带区系中的攀援植物的性系统进行研究得知，仅11% 的是雌雄异株的在国内有关植物群落研究关注植物性系统的构成和多样性的报告不多见，蔡永立等［8］曾报导过中国亚热带东部藤本植物中雌雄异株的比例在单性花中较高，占 30. 8% ，并觉得与藤本植物在群落中的稀疏分布有关将群落中的性系统纳入群落生物多样性来讨论群落空间分布格局、稳定性、构造及进化的研究尚未见报道大叶 杨 ( Populus lasiocarpa Oliv. ) 为 杨 柳 科( Salicaceae) 大叶杨组( Sect. leucoides Spach) 落叶乔木，是国内特有的杨属树种之一，产湖北、四川、陕西、贵州、云南等省，在湖北省大老岭自然保护区广泛分布，重要分布于海拔1 300 ～ 1 900 m山沟溪沟冲积处［9］。

本文在野外样方调查的基本上，运用丰富度指数、多样性指数、均匀度指数对湖北大老岭自然保护区大叶杨群落的物种多样性与性系统多样性进行分析，探讨了亚热带地区落叶阔叶林物种多样性和性系统多样性与环境变化的关系及对群落构造的影响，以揭示植物性系统在维护森林群落构造和物种多样性构成的作用1 研究区概况与研究措施1. 1 研究区概况湖北大老岭自然保护区位于湖北省西南宜昌、兴山、秭归三县交界处，地理坐标为 110°52' ～ 111°01' E，31°01' ～ 31°08' N，其范畴东西长 10. 95 km、南北宽 9. 3 km，总面积5 936 hm2该区属大巴山系东端 荆 山 余 脉，海 拔 从 960 m 的 老 屋 场 外 缘 到2 005. 5 m的主峰天柱山 ( 也称天宝山 ) ，相对高差1 045. 5 m，整个山势水网都以天柱山为圆心，呈放射状向四周延伸，故地形也称中间高、四周低的斗笠式梯级下降的倾斜面，地貌类型复杂，坡陡、谷深、高差悬殊该保护区属中亚热带北缘和北亚热带南缘的气候类型，除受西风和副高压的影响外，还受周边特殊地形的影响，具有日照时间长、气候温暖、雨量充沛、风大雾多、冰雪期长和无霜期短的特点。

该地成土母质重要是花岗岩、石灰岩等，土壤垂直分布明显，海拔 960 ～ 1 200 m为黄壤，海拔1 200 ～ 1 500 m为山地黄棕壤，海拔1 500 ～ 2 005 m为山地棕壤［9--10］1. 2 研究措施1. 2. 1 样地设立及调查措施根据林分来源、坡向和坡位、海拔等因子，采用梯度格局法设 4 个样地，每个样地根据典型性、代表性原则设立 5 个 20 m × 20 m 的样方作为反复，各样方内设立 10 个 2 m × 2 m 的灌木样方，20 个 1 m ×1 m 的草本样方 在植物生长高峰期 ( 8 月份 ) ，调查样方内乔木层胸径≥5 cm 树种的种类、胸径、冠幅和树高; 灌草层记录所有灌木( 涉及木质藤本及胸径不不小于 5 cm 的乔木更新苗) 、草本( 涉及草质藤本) 植物的种类、株数( 丛生灌木记录丛数，记录密度时按单株计算，草本记录株数) 、高度、盖度等指标根据实地考察和查阅大量的文献资料最后记录大叶杨群落中植物在个体和居群水平上具有 5 种性系统类型［11--12］( 表 1) 被子植物以 Cronquist 植物分类系统为基本，裸子植物按郑万钧系统划分，蕨类植物以秦仁昌分类系统为根据。

1. 2. 2 各指标计算措施1) 丰富度指数物种丰富度( S) = 出目前样地的物种数2) 种群年龄构造 种群个体大小采用曲仲湘立木级，用胸径拟定乔木的年龄，对群落建群种的年龄构造进行分析5) 群落物种重要值和植物性系统重要值指标重要值 ( Ii) = ( 相对密度 ( DRi) + 相对频度( FRi) + 相对盖度( CRi) ) /3 ( 3)式中: Ii为第 i 种性系统或第 i 种植物的重要值，DRi是第 i 种性系统或第 i 种植物的相对密度，FRi是第 i 种性系统或第 i 种植物的相对频度，CRi第 i种性系统或第 i 种植物的相对盖度( 乔木层用相对明显度计算) 需要阐明的是第 i 种性系统的相对密度、相对频度、相对盖度是第 i 种性系统的多种种相加 后 所 得，因 此 基 于 植 物 性 系 统 的 Shannon-Wiener 信息多样性指数、Shannon 均匀度指数、第 i种性系统重要值也是多种种相加后得到的2 成果与分析2. 1 不同样地大叶杨群落特性和性系统丰富度2. 1. 1 不同样地物种丰富度大老岭自然保护区大叶杨群落不同样地的重要生境因子及人为干扰状况见表 2。

根据调查成果进行记录，构成大叶杨群落的植物共有 182 种，从属于 73 科 143 属其中蕨类植物5 科 5 属 7 种，裸子植物 2 科 2 属 3 种，被子植物 66科 136 属 172 种其中被子植物中单子叶植物 7 科17 属 23 种，双子叶植物 59 科 119 属 149 种 在这182 种维管植物中，草本植物有 36 科 76 属 97 种，木本植物 39 科 67 属 85 种数量优势科依次为蔷薇科( 15 属 19 种) 、毛茛科( 8 属 9 种) 、菊科( 5 属 8种) 、百合科( 6 属 8 种) 、蓼科( 2 属 7 种) 、忍冬科( 4属 7 种) 、壳斗科( 3 属 6 种) 、伞形科( 4 属 6 种) 、唇形科( 5 属 5 种) 、虎耳草科( 5 属 5 种) 、桦木科( 3属 5 种) 具有单 种的属有 115 个，占 总 属 数 的80. 42% ，可见单种属占绝对优势; 具有 2 个种的属有 22 个，占总属数的 15. 38% ; 具有 3 个种的属 5个，占总属数的 3. 50% ; 具有 6 种的属仅 1 个，即蓼属，占总属数的 0. 70% 。

图 1 显示了大叶杨群落 4 个样地的科属种状况所调查的 4 个样地均在沟谷中，4 号样地物种的丰富度最小，仅有 76 种，从属于 45 科 69 属; 3 号样地物种丰富度最大，由 90 种植物构成，从属于 51科 78 属; 而 1 号样地和 2 号样地物种丰富度( 分别为 80 种和 82 种) 和总属数( 分别为 74 个属和 73 个属) 接近，总科数相似( 均为 46 个科) 4 个样地的大叶杨群落共有科属种见表 3，可知在这些样地中，共有科有 26 个科，分别占 1 号样地、2 号样地、3 号样地、4 号样地植物群落总科数的56. 52% 、56. 52% 、50. 98% 、57. 78% ; 共有属 27 个，依次 占 4 个 样 地 的 36. 49% 、36. 99% 、34. 62% 、39. 13% ; 共 22 个种为 4 个样地共有种，依次占 4 个样 地 总 种 数 的 27. 50% 、26. 83% 、24. 44% 和28. 95% 由此可见，从科的角度来看，4 个样地的共有性是相称高的，附属和种的角度看，共有性相对较低2. 1. 2 不同样地建群种的年龄构造图 2 显示了大叶杨 4 个样地建群种的年龄构造。

可以看出，4 个样地都没有检测到Ⅰ级幼苗，并且只有 4 号样地检测到了Ⅱ级苗木2 号样地体现为增长型构造，中龄个体所占的比例较多，幼龄和老龄个体相对较少; 1、3 和 4 号样地成衰退型构造，即中龄个体和老龄个体较多，幼龄个体相对较少图 2 4 个样地建群种的年龄构造Fig． 2 Age structures of constructive species in four quadrats大叶杨群落是一种演替过程中的群落，建群种大叶杨是喜光、喜湿的先锋树种，在光照和水分条件较好的状况下，大叶杨能良好的生长由于所调查的大叶杨群落的郁闭度都较高，均在 0. 8 以上，林下幼苗得不到足够的阳光，加之寒冷冬季的到来，导致了幼苗的大量死亡2. 1. 3 不同样地性系统丰富度分别将乔灌草同种性系统类型的植物加和，对种子植物进行性系统类型比例计算得出各样地性系统类型谱( 表 4) 成果表白，两性花植物在各样地中所占的比例最大，在 3 号样地中最多，4 号样地至少另一方面是雌雄同株植物，在 4 个样地中占种数比例在 7. 78% ～ 15. 79% 之间浮动雌雄异株植物位居第三，雄全同株植物虽然在各样地中均有存在，但种类较少，雌全同株植物只在 2 号样地中存在。

同步对大叶杨林内 175 种种子植物进行记录得到该群落多种性系统类型谱，其中两性花植物 126种，占总种数的 72. 00% ; 雌雄同株植物 23 种，占总种数的 13. 14% ; 雌雄异株植物 19 种，占总种数的10. 86% ; 雄 全 同 株 类 型 的 物 种 主 要 是 猫 儿 屎( Decaisnea fargesii Franch. ) 、 扇 叶 槭 ( Ac。