关键词:
重点保护植物
尖叶栎
分布格局
种群生态学
摘要:
尖叶栎(Quercus oxyphylla)是国家二级重点保护野生植物,系我国特有常绿栎类树种,由于长期以来被视为杂木,认识度较低,同时,科学界也缺乏该树种的分布格局、种群结构和群落生态特征等方面的研究。本文系统研究了尖叶栎的地理分布及其随气候变化的趋势,以湖南省尖叶栎种群所在群落为重点研究对象,通过布设27个20 m×20 m的典型样地,对群落的物种组成、群落结构、生境特征及受威胁因素等方面进行了深入的调查与分析。主要研究结果如下:
(1)利用MaxEnt模型对尖叶栎当前和未来的潜在适生区进行了预测分析,并通过刀切法确定温度相关变量为主导气候因子。其中最冷月最低温(Bio6)、平均气温日较差(Bio2)和温度年较差(Bio7)对尖叶栎分布的影响最为显著,而降水因子则影响较小。这一发现揭示了尖叶栎潜在适生区对温度的敏感性,反映出其对气候变化可能的适应性机制。
(2)尖叶栎呈现出“两界三中心”的南北间断分布格局,其栖息地局限于中国的亚热带地区,主要集中在两条气候带的交汇处,以秦岭、南岭和武夷山为现代地理分布中心。该种群散布于中国12个省份,分布在海拔24 m至2012 m之间,其中大部分集中在500 m以下的低海拔地区。尖叶栎能够适应不同水热条件下的广泛海拔跨度,表明该物种具有较宽的气候生态位,“气候变异假说”为理解其分布特征提供了合理解释。
(3)当前气候条件下尖叶栎的潜在适生区超出其实际分布范围。预测显示,在未来2030s(2021-2040)、2070s(2061-2080)三个气候情景下,尖叶栎潜在适生区总体呈扩增趋势,南北适生区的连通性将逐渐增强。这种分布范围的变化不仅突显了尖叶栎出色的气候适应性和强大的生理耐受性,也预示其在应对未来气候变化中可能担当重要的生态角色。
(4)湖南省尖叶栎种群所处群落的样地调查中,共记录到维管束植物68科154属196种(包含种下等级),包括蕨类植物4科8属8种,被子植物64科146属188种,未见裸子植物。包含10种以上的优势科有豆科(Fabaceae)、菊科(Asteraceae)和禾本科(Poaceae),共 38 种,占总种数的19.39%;包含5种以上的优势科有10科,共85种,占总种数的43.37%;尖叶栎为第一优势种,重要值达46.36%。群落内常绿和落叶物种的数量接近,且各层皆有显著优势种。
(5)乔木层胸径级和高度级结构表明湖南省尖叶栎群落为典型的异龄林,处于演替后期且结构较为稳定,尖叶栎作为群落中的优势种,对群落结构贡献显著。乔木层所有种和尖叶栎的胸径级结构呈单峰型分布,说明群落内主要优势种倾向于远期衰退型。乔木层所有种和尖叶栎的高度级结构呈倒“J”型分布,反映出植株密度随高度级的增加而减少。优势种多集中在中等径级和高度级,暗示群落可能采取K对策来调控种群生长,以适应陡峭的石灰岩环境,并维持其稳定发展。整体而言,尖叶栎林是恶劣生境限制下的的偏途顶级群落。
(6)基于数量分类结果,并结合专家校验,湖南省尖叶栎群系可分为3个群丛组,共计6个群丛,分别为尖叶栎群丛组下的尖叶栎群丛(QO-I-1);尖叶栎-灌木群丛组下的尖叶栎-龙须藤群丛(QO-Ⅱ-2)、尖叶栎-青檀群丛(QO-Ⅱ-3)和尖叶栎-红背山麻杆群丛(QO-Ⅱ-4);尖叶栎-灌木-草本群丛组下的尖叶栎-红背山麻杆-波缘冷水花群丛(QO-Ⅲ-5)和尖叶栎-牡荆-邻近风轮菜群丛(QO-Ⅲ-6)。本研究根据《中国植被志》研编内容和规范,详细描述了各群丛的组成、结构、生境和分布等特征。
(7)地形、水分状况和岩石裸露度等环境因子对湖南省尖叶栎群落的物种组成和分布格局有显著影响,这些因子综合解释了 39.37%的变异,其中坡度和岩石裸露度起着更为关键的作用。分析群丛的生境偏好显示,QO-Ⅰ-1群丛倾向于生长在高海拔及岩石裸露度的环境;而QO-Ⅱ-2群丛和QO-Ⅱ-3群丛显化出对陡坡和干旱环境的适应能力;湿润、低海拔、岩石裸露度低的较缓地带则是QO-Ⅱ-4群丛、QO-Ⅲ-5群丛和QO-Ⅲ-6群丛的理想选择。
本研究全面探讨了尖叶栎的地理分布,并预测了其分布格局的变迁,同时明晰了主要气候影响因子。聚焦湖南省尖叶栎种群的生态学特征,揭示了该种群所在群落的结构及其空间分异的关键因素。通过采用多尺度多因素的综合分析方法,结果不仅丰富了国家重点保护植物尖叶栎的生物学和生态学信息,也为深入理解该物种面临的威胁和制定有效的保护措施提供了科学依据和理论参考。