三峡库区森林植物多样性研究

论文摘要

以132块临时样地、146块固定样地的调查数据和1999-2003年三峡库区森林资源二类调查数据为基础,以三峡库区森林植物多样性研究为主线,应用植被数量分析方法,并将定性和定量方法相结合,从种子植物区系特征、植物群落数量分类与排序及其环境解释、群落物种多样性及环境梯度特征、不同演替阶段森林土壤养分特征、典型针叶林的结构以及林下植物物种的生态位及种间联结特征等方面,比较系统地研究了三峡库区森林植物多样性特征,并分析了库区珍稀濒危物种的现状及其保护对策,对指导三峡库区的生物多样性保护、森林恢复与可持续经营具有重要的理论和现实意义。根据吴征镒先生对中国种子植物分布类型的划分,该区种子植物属的分布类型可划分为15个类型及其变型,以热带性质的属分布较多,温带性质的属次之,具有较为明显的过渡性。同时,该区域植物区系起源古老,植物种类丰富多样,共有种子植物5688种,占全国种子植物总数的21%。其中珍稀濒危植物56种,分属34科,48属,约占全国总数的10%。三峡库区珍稀濒危植物具有过渡性、分散性和特有性等特征,而且受人为干扰严重。TWINSPAN数量分类结果表明三峡库区森林植物群落可化分为巴山松（Pinus henryi）林、华山松（P. armandii）林、马尾松（P. massoniana）林、杉木（Cunnighamia lanceolata）林、柏木（Cupessus funebris）林、马尾松+栓皮栎（Pinus massoniana+Quercus variabilis）林、马尾松+栲（Pinus massoniana +Castanopsis fargesii）林、马尾松+大头茶（Pinus massoniana+ Grdonia axillaris）林、杉木+栲（Cunnighamia lanceolata+Castamopsis fargesii）林、短柄枹栎（Quercus glandulifera var. brevipetiolata）林、栓皮栎（Q. variabilis）林、白栎（Q. albus）林、槲栎+栓皮栎（Q. aliena+Q. variabilis）林、西南槲树（Q. denlata var. oxyloba）林、亮叶水青冈（Fagus lucida）林、茅栗（Castanea seguinii）林、化香（Platycarya strobilacea）林、红桦（Betaula albo-sinensis）林、糙皮桦（Betula utilis）林、四照花（Dendrobenthamia japonica var. chinensis）林、枫香（Liquidambar formosana）林、华中樱桃+刺叶栎（Cerasus conrodinae+Quercus spinosa）林、连香树+细齿稠李（Cercidiphyllum japonicum+Padus obtusata）林、灯台树（Cornus controversa）林、朴树（Celtis sinensis）林、包槲柯+锥栗（Lithocarpus cleistocarpus+Castanea henryi）林、化香+曼青冈（Platycarya strobilacea+Cyclobalanopsis oxyodon）林、石栎（Lithocarpus glaber）林、甜槠（Castanopsis eyeri）林、红豆树（Ormosia henryi）林、润楠（Machilus pingii）林、大头茶（Gordoniaasillaris）林、刺叶栎（Quercus spinosa）林共33个群落类型;DCA排序结果较好地解释了库区森林植物群落分布及其与环境因子的关系,反映了植物群落所在地环境的温度、海拔和土壤水分的综合梯度,总体趋势表现为:随着海拔高度逐渐升高,水分逐渐减小,气温逐渐降低,植被类型依次为常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、针阔叶混交林、针叶林。三峡库区森林植物群落中灌木层的物种最丰富,其次是草本层,但不同群落之间是波动的。目前,由于环境差异及强烈的人为干扰活动,三峡库区森林植物群落物种多样性在海拔梯度上没有明显的规律。随着由灌丛向针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶林的正向演替,林下土壤pH值逐步降低,有机质、速效磷逐渐升高,而水解氮逐渐降低,但三者均具有较强的表聚性。在三峡库区针叶林约占库区植被的50%,其中马尾松林占34%,杉木林占10%,柏木林占6%;三种林分的物种多样性的总体趋势与库区森林的物种多样性趋势一致。对马尾松林下物种生态位测度表明,菝葜（Smilax davidiana）、铁仔（Myrsine africana）、细齿柃木（Eurya japonica）、小果蔷薇（Rosa cymosa）、黄栀子（Pittosporum phillyraeoides）、算盘子（Glochidion puberum）、乌饭（Vaccinium serrulatum）等灌木种群和铁芒萁（Dicranopteris lineari）、芒（Miscanthus sinensis）、蕨（Pteridium aquilinum）、白茅（Imperata cylindrica）、野古草（Arundinella anomala）、乌蕨（Stenoloma chusanum）等草本种群的生态位宽度较大;展毛野牡丹（Melastoma normle）、烟管荚迷（Viburnum utile）、肖梵天花（Urena lobata）等灌木种群和毛轴碎米蕨（Cheilosoria chusana）、淡竹叶（Lophatherum gracile）、假淡竹叶（Centotheca lappaceus）、黄背茅（Themeda japonica）、斑茅（Saccharum arunndinaceum）、水竹（Phyllostachys heteroclada）、扇叶铁线蕨（Adiantum flabellulatum）、掌叶铁线蕨（Adiantum pedatum）等草本种群的生态位宽度较小。其中灌木种群中细齿铃木和映山红（Rhododendron simsii）、土茯苓（Smilax glabra）和山胡椒（Lindera glauca）、黄荆（Vitex negundo）和地瓜藤（Ficus tikoua）、乌饭和黄栀子,草本种群中掌叶铁线蕨和阔鳞鳞毛蕨（Dryopteris championii）、乌蕨和马尔参（Miscanthus nepalensis）、扇叶铁线蕨和野古草（Arundinella anomala）,生态位重叠较大。另外,同属物种,如烟管荚迷和宜昌荚迷（Viburnum erosum）,菝葜、粉背菝葜（Smilax hypoglauca）和土茯苓,丝叶苔草（Carex capilliformis）、披针叶苔草（Carex lanceolata）、苔草（Carex baccans）和密叶苔草（Carex maubertiana）,掌叶铁线蕨和扇叶铁线蕨,铁芒萁（Dicranopteris lineari）和芒萁（Dicranopteris dichotoma）,金星蕨（Parathelypteris- landuligera）和日本金星蕨（Parathelypteris japonica）等之间的生态位重叠程度降低,由于在一定程度上对环境资源需求分化,更利于它们共存于某一小生境中,具有长期生存适应的生态学意义。三峡库区马尾松林下灌木中继木和黄栀子为极显著的正关联种对,黄栌、土茯苓、马桑和展毛野牡丹为极显著的负关联。草本中极显著正关联种对为铁芒萁和芒、芒萁和红盖鳞毛蕨（Dryopteris erythrosor）、丝叶苔草和石荠宁（Mosla scabra）等;极显著的负关联为毛轴碎米蕨和淡竹叶、假淡竹叶,黄背茅和水竹等。根据种间联结特征及现实物种分布,将马尾松林下灌木和草本大致分为4个生态种组。第一种组为黄栀子、铁仔、继木、铁芒萁、芒、野古草、蕨等,第二种组为小铁仔、粉背菝葜、地瓜藤、芒萁、狗脊蕨、丝叶苔草、乌蕨等,第三种组为菝葜、细齿铃木、算盘子、毛轴碎米蕨、红盖鳞毛蕨、金星蕨等,第四种组为马桑、烟管荚迷、映山红、苔草、圆果雀稗（Paspalum orbiculare）、刚毛秀竹（Microstegium ciliatum）等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 项目来源与经费支持
• 1.4 国内外研究进展
• 1.5 研究目标和主要研究内容
• 1.5.1 研究目标
• 1.5.2 主要研究内容
• 第二章 研究区概况与研究方法
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 研究区范围
• 2.1.2 自然概况
• 2.1.3 社会经济概况
• 2.1.4 森林资源概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 调查设计
• 2.2.2 数据处理
• 第三章 三峡库区种子植物区系
• 3.1 三峡库区植物种类丰富
• 3.2 三峡库区植物区系起源古老
• 3.3 三峡库区植物地理成分复杂，联系广泛
• 第四章 三峡库区森林植物群落数量分类与排序
• 4.1 研究方法
• 4.1.1 样地设置与物种重要值计算
• 4.1.2 数量分类与排序
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 三峡库区森林植物群落数量分类
• 4.2.2 三峡库区森林植物群落DCA 排序
• 4.3 小结
• 第五章 三峡库区森林植物群落多样性
• 5.1 研究方法
• 5.1.1 样地的设置
• 5.1.2 多样性测度方法的选择
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 三峡库区森林植物群落结构与物种多样性
• 5.2.2 三峡库区森林植物物种多样性与海拔的关系
• 5.3 小结
• 第六章 三峡库区不同植被演替阶段土壤养分变化
• 6.1 研究方法
• 6.1.1 样品采集
• 6.1.2 测定项目与方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 三峡库区不同植被演替阶段土壤 pH 值
• 6.2.2 三峡库区不同植被演替阶段土壤有机质
• 6.2.3 三峡库区不同植被演替阶段土壤水解氮
• 6.2.4 三峡库区不同植被演替阶段土壤速效磷
• 6.3 小结
• 第七章 三峡库区针叶林
• 7.1 研究方法
• 7.1.1 样地的设置
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 三峡库区针叶林群落结构
• 7.2.2 三峡库区针叶林物种多样性及其与海拔的关系
• 7.3 小结
• 第八章 三峡库区马尾松林下植物种群生态位
• 8.1 研究方法
• 8.1.1 样地设置
• 8.1.2 生态位测度方法
• 8.2 结果与分析
• 8.2.1 三峡库区马尾松林下灌木和草本种群生态位宽度
• 8.2.2 三峡库区马尾松林下灌木和草本种群生态位重叠
• 8.2.3 三峡库区马尾松林下种群生态位宽度与生态位重叠
• 8.3 小结
• 第九章 三峡库区马尾松林下植物种间联结
• 9.1 研究方法
• 9.1.1 样地设置
• 9.1.2 种间联结测定
• 9.2 结果与分析
• 9.2.1 三峡库区马尾松林下主要灌木和草本
• 9.2.2 三峡库区马尾松林下灌木种间联结
• 9.2.3 三峡库区马尾松林下草本种间联结
• 9.2.4 三峡库区马尾松林下的生态种组
• 9.3 小结
• 第十章 三峡库区珍稀濒危植物
• 10.1 研究方法
• 10.2 结果与分析
• 10.2.1 三峡库区珍稀濒危植物种类组成
• 10.2.2 三峡库区珍稀濒危植物地理成分
• 10.2.3 三峡库区珍稀濒危植物现状分布
• 10.2.4 三峡库区珍稀濒危植物致危原因
• 10.2.5 三峡库区珍稀濒危植物保护与存在的问题
• 10.2.6 三峡库区珍稀濒危植物的保护对策
• 10.3 小结
• 第十一章 结论与讨论
• 11.1 结论
• 11.2 讨论与展望
• 参考文献
• 在读期间的学术研究
• 致谢
• 附录：主要植物名录