福建戴云山国家级自然保护区植物多样性及评价研究
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摘要
(1)调查统计结果表明,福建戴云山国家级自然保护区有野生维管束植物211科821属1871种(含种下等级)。植物区系兼具中、南亚热带植物区系性质和特点,带有较明显的热带性质,兼具部分温带性质。植物区系特点是：(1)植物种类丰富；(2)优势科、属明显,寡种和单种科、属占多数；(3)生活型谱具亚热带常绿阔叶林特征；(4)区系成分复杂,热带、亚热带成分占优势；(5)区系起源古老,多孑遗、珍稀、特有植物,有一定数量的单型或寡型属；(6)显著的过渡性。
(2)对戴云山国家级自然保护区内的植被进行分类,分析植物群落类型多样性,并根据分类结果对戴云山植被随地形因子的分布规律进行探讨。结果表明,戴云山自然保护区内的植被可分为9个植被型、61个群系和115个群丛。1500m海拔是本区森林植被和灌丛植被的分界点,1500m及以下以森林植被为主,1500m以上则以灌丛为主。不同类型森林植被在坡向分布上呈现不同特点,阳坡上类型较少,而灌丛则随机分布于各坡向上。在坡度上,森林植被无明显分布规律,而灌丛则由于所处海拔高的原因更多出现在缓坡上。
(3)分别应用Margalef物种丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener优势度指数和Pielou均匀度指数研究戴云山自然保护区物种群落a多样性随地形因子的变化规律,用相异性指数(CD系数、Cody指数)和相似性指数(Sorensen指数、Jaccard指数)来测度群落物种β多样性的海拔梯度变化。结果表明：(1)a多样性在600-700m海拔段最高,在1600-1700m海拔段最低；(2)群落物种多样性的各指数值在群落不同层次的变化规律为：灌木层>乔木层>草本层；(3)在不同坡向中,物种多样性在西南坡的各指数值最大,而在南坡的各指数最小；(4)不同坡度物种多样性各指数值存在较小的差异；(4)B多样性变化随海拔梯度呈波状起伏,在森林与灌丛交接地带变化较大,反映相邻海拔群落生境差异较大。
(4)对戴云山国家级自然保护区不同植物群落物种多样性研究表明：在各植被型不同群系中,黄山松林(Pinus taiwanensis)、马尾松(Pinus massoniana)+杉木(Cunninghamia lanceolata)混交林、黄山松+亮叶水青冈林(Fagus lucida)等群系物种多样性普遍较低。常绿阔叶林物种多样性均较高,差异不大,而以木荷(Schima superba)林为最高。竹林中以毛竹(Phyllostachys heterocycla cv. pubescens)多样性比肿节少穗竹(Oligostachyum oedogonatum)林多样性更高。各群系灌木层多样性普遍较大,其次为乔木层,草本层最小。灌丛中以短柱茶(Camellia brevistyla)灌丛多样性较高,主要由于其草本层多样性高。在植被型层面进行比较,各种森林植被多样性普遍较高,而灌丛最小。森林植被中,温性针叶林、落叶阔叶林和常绿阔叶林等多样性高且无明显差异,接下来依次是针阔叶混交林、暖性针叶林,最小的是竹林,各层次多样性分别是灌木层>乔木层>草本层,而灌丛多样性则是草本层>灌木层。从稳定性分析结果来看,总体上,不同森林类型群落基本处于稳定状态,表明保护区植被保护效果较好。
(5)对戴云山国家级自然保护区2种典型群落生态位进行了研究。运用系统聚类将黄山松群落划分为8个群丛。采用Levins指数、Shannon-Wiener指数、Pianka指数和Petraitis普遍生态位重叠指数计算乔木层主要种群的生态位宽度、生态位重叠和多种群生态位重叠。结果表明：在总群落中,黄山松生态位最宽,在群落中地位高,分布范围广；亮叶水青冈生态位最窄,总群落物种生态位宽度比各群丛大。各主要种群生态位重叠值普遍偏低,91.78%种对生态位重叠值在0-0.5间波动。通过生态位空间分割,应用多维生态位宽度和生态位重叠分析罗浮栲(Castanopsis fabri)群落主要乔木树种在不同资源空间中的营养利用情况。结果表明,同一物种不同龄级生态位宽度不同,同一龄级不同物种生态位宽度也存在差异。主要种群生态位重叠值介于0.2-0.3的占27.5%：大于0.3的占42.5%,优势种种群生态位具有较大程度重叠,对资源的利用能力相似且竞争格局明显。罗浮栲与其它物种在资源利用上所受到的竞争相对较弱,体现其优势地位,同时又属于典型的衰退种。
(6)从区域物种多样性、植物资源多样性和植物群落多样性三个方面评价戴云山国家级自然保护区植物多样性。物种多样性主要特征是：(1)物种多样,组成多样；(2)生活型多样性,体现了南方亚热带森林植被特点；(3)区系地理成分多样,热带性质明显,具有过渡性;(4)珍稀与特有植物丰富。从4个方面分析植物资源多样性,其特点与物种多样性相似,并建立评价指标体系,评价市场价值较大和重大的258种野生经济植物资源进行了开发潜力的评价。结果表明,保护区内现有资源植物209科776属1580种,可划分为15种资源类型,约有58.53%的资源植物具有较大的开发潜力。运用层次分析法构建戴云山国家级自然保护区植物多样性评价指标体系,根据1-9标度法确定综合评价层各要素关系,计算出戴云山植物多样性综合评价指数(CEI)为7.4,说明戴云山植物多样性处于较高水平。针对评价结果,并结合保护区生态、社会、经济现状,分析受威胁因素,提出植物多样性可持续发展策略。
(1) Survey results show that, a total of1871wild vascular plant species (including subspecies), belonging to821genera and211families were recorded in Fujian Daiyun Mountain National Nature Reserve. The flora has the characteristics of mid-subtropical and south subtropical, with more obvious tropical nature, and parts of temperate nature. The floristic characteristics are the following:(1) Richness in plant species;(2) The dominant families and genera are obvious, families and genera which including few and single species be in the majority;(3) The life form spectrum showed the characteristics of evergreen broad-leaved forest;(4) Floristic composition is complex, tropical and subtropical elements occupy a dominant position;(5) The origin of the flora is ancient, richness in relict, rare, endemic species, with a single or few type of genera of a certain number;(6) Significant transitional.
(2) By the Daiyun Mountain Nature Reserve vegetation classification, to analysis plant community pattern diversity and explore the distribution of vegetation Daiyun Mountain with the terrain factor and in accordance with the classification results. The results show that the vegetation the Daiyun Mountain Nature Reserve can be divided into nine vegetation types and61formations and115associations. At an altitude of1500m above sea level segment elevation segment of the boundaries of the forest vegetation and shrub vegetation,1500m and the main forest vegetation, while the shrub dominated1500m above. Up the slope, the forest vegetation, depending on the respective vegetation type, showing different characteristics of the distribution, while the shrub is randomly distributed in each slope upward. On the slope, the forest vegetation is more showing the law of random distribution, while the shrub is more because of the high altitudes of which appear in the gentle slope.
(3) The a-biodiversity features of Daiyun mountain Nature Reserve were studied through species richness, species richness index, Shannon-Wiener index, Pielou evenness index, Alatalo evenness index, community dissimilarity and community similarity. The results showed as follows:(1) the different levels of community variation:shrub> tred layer> herb layer;(2)the maximum was600-700m and the minimum was1600-1700m;(3) the maximum species diversity was in southwest slope and the minimum was in south slope;(4) The index values of species diversity are minor differences in different slopes.
(4) Results of different plant community species diversity in Daiyun Mountain National Nature Reserve showed that, study of different vegetation diversity indicates, Huangshan pine forest, mingled forest of massoniana and Cunninghamia lanceolata,forest composed of Huangshan pine and Fagus longipetiolata have lower diversity generally in various vegetation type in different formation. Evergreen broad-leaved forest have a higher diversity and little difference. Among the Evergreen broad-leaved forests, Schima superba has the highest diversity.In bamboo grove, Phyllostachys heterocycla cv. Pubescens have a higher diversity than Oligostachyum oedogonatum. The diversity of shrub is generally the highest, followed by tree layer and herb layer compared with otier formation. Camellia brevistyla has a higher diversity than other shrub. Among the main vegetation, the diversity of Warm coniferous forest, broadleaved deciduous forest and evergreen broad-leaf forest etc is generally high and has little difference, followed by mixed coniferous broad leaved forest, Warm coniferous forest.The diversity of bamboo forest is the lowest. The diversity of eachi layer:shrub layer>tree layer>herb layer, the diversity of shrub:herb layer>shrub. According to the results of stability analysis, communities in different forest pattern stayed stable status basiclly in gernal which means the effect of vegetation conservation is good in the reserve.
(5) This paper analyses the nutrition utilization status of the main arbor species of Castanopsis fabri community in different resource spaces in Daiyun Mountain Natural Reserve, through the study of their multidimensional niche breadth and their niche overlap rates based on the ecological niche space compartmentalization.29investigated sample plot of Pinus taiwanensis community in Daiyun Mountain were divided into8associations by the application of system cluster analysis. The niche breadth, niche overlap of main dominant species and multi-species general overlap were measured by using a series of indices proposed by Levins, Shannon-Wiener, Pianka and Petraitis. Among the overall communities, niche breadth of P. taiwanensis was the widest, which showed that it had high status and wide distribution in the community; whereas the niche breadth of Fagus lucida which formed a community with P. taiwanensis was the narrowest. Niche breadth value of species in overall communities was more than that of different types of communities. Niche overlap values of dominant species were generally low with the exception of some individuals, of91.78%species pairs fluctuated between0and0.5. The results show that the nutrition utilization of different species varies in different resource spaces, i.e. the niche breadths of the same species vary at their different ages, and the niche breadths of different species of the same age also vary. There are33pairs of species whose niche overlap rate is between0.2-0.3, which acounts for27.5%of the total species; and that of51pairs is over0.3,42.5%of the total. It reveals that the niche overlap rate of the dominant community group is comparatively high, as a result, the resources they utilize are similar, and the competition between them is fierce. Among the tree layers, the vast individual distribution of C. fabri only has a small niche overlap with other species with a rate0.042to0.424, which means there's little competition between C. fabri and other species in resource utilization, and that, to some extent, determines the population's dominant place in the community. According to the classical layered frequency analysis, the C. fabri population belongs to the typical recession type of species, which is consistent with their actual community succession sequence. The general niche overlap of community Ⅶ was the highest, and community Ⅶ nearly the same, it showed species in both communities had strong similarity in using resources; the general niche overlap of community Ⅱ was the smallest, which showed species in the community had weak similarity in using resources and the dominant species had a significant effect.
(6) Plant diversity in Daiyun Mountain Nature Reserve was evaluated in three concepts including regional species diversity, plant resource diversity and plant population diversity. The main characteristics of species diversity were:(1) rich species and composition diversity,(2)life pattern diversity shows south subtropical forest vegetation feature,(3)rich floristic geographical element, tropical property obvious contains trasitional characteristics;(4) abundant of rare and unique plants. The characteristics of plant resources diversity was similar to the species diversity by the analysis of4concepts and established the evaluation index system to evaluate the potential development of258wild economic plant resources with the "index and method". The results showed that the existing209families,776genera and1580species could be classified into15types of plant resources. The life form was composed of28.54%tree,16.08%shrub,47.91%herbal and7.47%vine. A significant tropical and temperate nature was the feature of the plant flora. And the proportion of the plants with great potential development was58.53%. Finally, the sustainable utilization measures of the plant resources were bring out in this article, which have a great significance on the protection and sustainable development of plant resources. Daiyun Mountain Nature Reserve was evaluated with AHP (Analytic Hierarchy Process) method. Combined the evaluating result with the ecology, social and economic situation of the nature reserve, the sustainable development strategy for plant diversity was proposed.
(2)对戴云山国家级自然保护区内的植被进行分类,分析植物群落类型多样性,并根据分类结果对戴云山植被随地形因子的分布规律进行探讨。结果表明,戴云山自然保护区内的植被可分为9个植被型、61个群系和115个群丛。1500m海拔是本区森林植被和灌丛植被的分界点,1500m及以下以森林植被为主,1500m以上则以灌丛为主。不同类型森林植被在坡向分布上呈现不同特点,阳坡上类型较少,而灌丛则随机分布于各坡向上。在坡度上,森林植被无明显分布规律,而灌丛则由于所处海拔高的原因更多出现在缓坡上。
(3)分别应用Margalef物种丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener优势度指数和Pielou均匀度指数研究戴云山自然保护区物种群落a多样性随地形因子的变化规律,用相异性指数(CD系数、Cody指数)和相似性指数(Sorensen指数、Jaccard指数)来测度群落物种β多样性的海拔梯度变化。结果表明：(1)a多样性在600-700m海拔段最高,在1600-1700m海拔段最低；(2)群落物种多样性的各指数值在群落不同层次的变化规律为：灌木层>乔木层>草本层；(3)在不同坡向中,物种多样性在西南坡的各指数值最大,而在南坡的各指数最小；(4)不同坡度物种多样性各指数值存在较小的差异；(4)B多样性变化随海拔梯度呈波状起伏,在森林与灌丛交接地带变化较大,反映相邻海拔群落生境差异较大。
(4)对戴云山国家级自然保护区不同植物群落物种多样性研究表明：在各植被型不同群系中,黄山松林(Pinus taiwanensis)、马尾松(Pinus massoniana)+杉木(Cunninghamia lanceolata)混交林、黄山松+亮叶水青冈林(Fagus lucida)等群系物种多样性普遍较低。常绿阔叶林物种多样性均较高,差异不大,而以木荷(Schima superba)林为最高。竹林中以毛竹(Phyllostachys heterocycla cv. pubescens)多样性比肿节少穗竹(Oligostachyum oedogonatum)林多样性更高。各群系灌木层多样性普遍较大,其次为乔木层,草本层最小。灌丛中以短柱茶(Camellia brevistyla)灌丛多样性较高,主要由于其草本层多样性高。在植被型层面进行比较,各种森林植被多样性普遍较高,而灌丛最小。森林植被中,温性针叶林、落叶阔叶林和常绿阔叶林等多样性高且无明显差异,接下来依次是针阔叶混交林、暖性针叶林,最小的是竹林,各层次多样性分别是灌木层>乔木层>草本层,而灌丛多样性则是草本层>灌木层。从稳定性分析结果来看,总体上,不同森林类型群落基本处于稳定状态,表明保护区植被保护效果较好。
(5)对戴云山国家级自然保护区2种典型群落生态位进行了研究。运用系统聚类将黄山松群落划分为8个群丛。采用Levins指数、Shannon-Wiener指数、Pianka指数和Petraitis普遍生态位重叠指数计算乔木层主要种群的生态位宽度、生态位重叠和多种群生态位重叠。结果表明：在总群落中,黄山松生态位最宽,在群落中地位高,分布范围广；亮叶水青冈生态位最窄,总群落物种生态位宽度比各群丛大。各主要种群生态位重叠值普遍偏低,91.78%种对生态位重叠值在0-0.5间波动。通过生态位空间分割,应用多维生态位宽度和生态位重叠分析罗浮栲(Castanopsis fabri)群落主要乔木树种在不同资源空间中的营养利用情况。结果表明,同一物种不同龄级生态位宽度不同,同一龄级不同物种生态位宽度也存在差异。主要种群生态位重叠值介于0.2-0.3的占27.5%：大于0.3的占42.5%,优势种种群生态位具有较大程度重叠,对资源的利用能力相似且竞争格局明显。罗浮栲与其它物种在资源利用上所受到的竞争相对较弱,体现其优势地位,同时又属于典型的衰退种。
(6)从区域物种多样性、植物资源多样性和植物群落多样性三个方面评价戴云山国家级自然保护区植物多样性。物种多样性主要特征是：(1)物种多样,组成多样；(2)生活型多样性,体现了南方亚热带森林植被特点；(3)区系地理成分多样,热带性质明显,具有过渡性;(4)珍稀与特有植物丰富。从4个方面分析植物资源多样性,其特点与物种多样性相似,并建立评价指标体系,评价市场价值较大和重大的258种野生经济植物资源进行了开发潜力的评价。结果表明,保护区内现有资源植物209科776属1580种,可划分为15种资源类型,约有58.53%的资源植物具有较大的开发潜力。运用层次分析法构建戴云山国家级自然保护区植物多样性评价指标体系,根据1-9标度法确定综合评价层各要素关系,计算出戴云山植物多样性综合评价指数(CEI)为7.4,说明戴云山植物多样性处于较高水平。针对评价结果,并结合保护区生态、社会、经济现状,分析受威胁因素,提出植物多样性可持续发展策略。
(1) Survey results show that, a total of1871wild vascular plant species (including subspecies), belonging to821genera and211families were recorded in Fujian Daiyun Mountain National Nature Reserve. The flora has the characteristics of mid-subtropical and south subtropical, with more obvious tropical nature, and parts of temperate nature. The floristic characteristics are the following:(1) Richness in plant species;(2) The dominant families and genera are obvious, families and genera which including few and single species be in the majority;(3) The life form spectrum showed the characteristics of evergreen broad-leaved forest;(4) Floristic composition is complex, tropical and subtropical elements occupy a dominant position;(5) The origin of the flora is ancient, richness in relict, rare, endemic species, with a single or few type of genera of a certain number;(6) Significant transitional.
(2) By the Daiyun Mountain Nature Reserve vegetation classification, to analysis plant community pattern diversity and explore the distribution of vegetation Daiyun Mountain with the terrain factor and in accordance with the classification results. The results show that the vegetation the Daiyun Mountain Nature Reserve can be divided into nine vegetation types and61formations and115associations. At an altitude of1500m above sea level segment elevation segment of the boundaries of the forest vegetation and shrub vegetation,1500m and the main forest vegetation, while the shrub dominated1500m above. Up the slope, the forest vegetation, depending on the respective vegetation type, showing different characteristics of the distribution, while the shrub is randomly distributed in each slope upward. On the slope, the forest vegetation is more showing the law of random distribution, while the shrub is more because of the high altitudes of which appear in the gentle slope.
(3) The a-biodiversity features of Daiyun mountain Nature Reserve were studied through species richness, species richness index, Shannon-Wiener index, Pielou evenness index, Alatalo evenness index, community dissimilarity and community similarity. The results showed as follows:(1) the different levels of community variation:shrub> tred layer> herb layer;(2)the maximum was600-700m and the minimum was1600-1700m;(3) the maximum species diversity was in southwest slope and the minimum was in south slope;(4) The index values of species diversity are minor differences in different slopes.
(4) Results of different plant community species diversity in Daiyun Mountain National Nature Reserve showed that, study of different vegetation diversity indicates, Huangshan pine forest, mingled forest of massoniana and Cunninghamia lanceolata,forest composed of Huangshan pine and Fagus longipetiolata have lower diversity generally in various vegetation type in different formation. Evergreen broad-leaved forest have a higher diversity and little difference. Among the Evergreen broad-leaved forests, Schima superba has the highest diversity.In bamboo grove, Phyllostachys heterocycla cv. Pubescens have a higher diversity than Oligostachyum oedogonatum. The diversity of shrub is generally the highest, followed by tree layer and herb layer compared with otier formation. Camellia brevistyla has a higher diversity than other shrub. Among the main vegetation, the diversity of Warm coniferous forest, broadleaved deciduous forest and evergreen broad-leaf forest etc is generally high and has little difference, followed by mixed coniferous broad leaved forest, Warm coniferous forest.The diversity of bamboo forest is the lowest. The diversity of eachi layer:shrub layer>tree layer>herb layer, the diversity of shrub:herb layer>shrub. According to the results of stability analysis, communities in different forest pattern stayed stable status basiclly in gernal which means the effect of vegetation conservation is good in the reserve.
(5) This paper analyses the nutrition utilization status of the main arbor species of Castanopsis fabri community in different resource spaces in Daiyun Mountain Natural Reserve, through the study of their multidimensional niche breadth and their niche overlap rates based on the ecological niche space compartmentalization.29investigated sample plot of Pinus taiwanensis community in Daiyun Mountain were divided into8associations by the application of system cluster analysis. The niche breadth, niche overlap of main dominant species and multi-species general overlap were measured by using a series of indices proposed by Levins, Shannon-Wiener, Pianka and Petraitis. Among the overall communities, niche breadth of P. taiwanensis was the widest, which showed that it had high status and wide distribution in the community; whereas the niche breadth of Fagus lucida which formed a community with P. taiwanensis was the narrowest. Niche breadth value of species in overall communities was more than that of different types of communities. Niche overlap values of dominant species were generally low with the exception of some individuals, of91.78%species pairs fluctuated between0and0.5. The results show that the nutrition utilization of different species varies in different resource spaces, i.e. the niche breadths of the same species vary at their different ages, and the niche breadths of different species of the same age also vary. There are33pairs of species whose niche overlap rate is between0.2-0.3, which acounts for27.5%of the total species; and that of51pairs is over0.3,42.5%of the total. It reveals that the niche overlap rate of the dominant community group is comparatively high, as a result, the resources they utilize are similar, and the competition between them is fierce. Among the tree layers, the vast individual distribution of C. fabri only has a small niche overlap with other species with a rate0.042to0.424, which means there's little competition between C. fabri and other species in resource utilization, and that, to some extent, determines the population's dominant place in the community. According to the classical layered frequency analysis, the C. fabri population belongs to the typical recession type of species, which is consistent with their actual community succession sequence. The general niche overlap of community Ⅶ was the highest, and community Ⅶ nearly the same, it showed species in both communities had strong similarity in using resources; the general niche overlap of community Ⅱ was the smallest, which showed species in the community had weak similarity in using resources and the dominant species had a significant effect.
(6) Plant diversity in Daiyun Mountain Nature Reserve was evaluated in three concepts including regional species diversity, plant resource diversity and plant population diversity. The main characteristics of species diversity were:(1) rich species and composition diversity,(2)life pattern diversity shows south subtropical forest vegetation feature,(3)rich floristic geographical element, tropical property obvious contains trasitional characteristics;(4) abundant of rare and unique plants. The characteristics of plant resources diversity was similar to the species diversity by the analysis of4concepts and established the evaluation index system to evaluate the potential development of258wild economic plant resources with the "index and method". The results showed that the existing209families,776genera and1580species could be classified into15types of plant resources. The life form was composed of28.54%tree,16.08%shrub,47.91%herbal and7.47%vine. A significant tropical and temperate nature was the feature of the plant flora. And the proportion of the plants with great potential development was58.53%. Finally, the sustainable utilization measures of the plant resources were bring out in this article, which have a great significance on the protection and sustainable development of plant resources. Daiyun Mountain Nature Reserve was evaluated with AHP (Analytic Hierarchy Process) method. Combined the evaluating result with the ecology, social and economic situation of the nature reserve, the sustainable development strategy for plant diversity was proposed.
引文
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