中国5种冷杉属植物生态濒危机制研究
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摘要
百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)梵净山冷杉(A.fanjingshanensis)、元宝山冷杉(A.yuanbaoshanensis)、资源冷杉(A.bashanzuensis var. ziyuanensis)和秦岭冷杉(A.chensiensis)是国家重点保护野生植物,其种群数量少,分布零星,成为濒临灭绝并亟需拯救的植物类群。本研究以这5种珍稀濒危冷杉属植物为研究对象,通过调查分析地理分布及气候特征、生境及群落特征、野生种群状况,从生态学角度来探究野生种群的濒危机制及保护对策。分析得出以下主要结论：
(1)这5种冷杉属植物零星分布于华东、中南地区及秦巴山地,分布范围狭窄。水平分布范围为25.4°-33.9°N,104.3°-119.2°E,垂直分布范围为1350-2500m。整个分布区温度低,降水量充沛,湿度大。对水热条件要求高,波动适应能力低。热量因子对其地理分布的影响大于水分因子。5种冷杉各分布区的气候条件相似,也存在差异性。
(2)5种冷杉生境特征相近,资源冷杉人为干扰强度相对较大。5种冷杉的群落垂直结构层次均明显。乔木层郁闭度大；灌木层中均有竹类植物,且有密生现象；草本层稀疏；层间植物差异性大。群落内竞争强度均较大,梵净山冷杉和元宝山冷杉的种内竞争大于种间竞争,另3种冷杉则相反。随植株胸径增大,受到的竞争压力减弱。总体来说,元宝山冷杉和秦岭冷杉群落物种组成和空间结构较复杂,物种多样性指数高,群落稳定性强；资源冷杉和梵净山冷杉群落稳定性弱。
(3)4种冷杉(不包括百山祖冷杉)种群年龄结构均为不规则型,种群稳定性差,天然更新能力差。梵净山冷杉幼苗供应严重不足,小树死亡率高；而元宝山冷杉、资源冷杉和秦岭冷杉均存在幼苗供应量充足,但死亡率很高的情况。目前,4种冷杉种群结构均为增长型,但种群增长性低,趋于稳定型。在不同取样尺度下,种群分布格局均为集群分布,随年龄增加,种群聚集强度减弱。
(4)这5种冷杉的濒危原因,外因包括气候变迁、气候变暖、人类干扰和群落环境影响,而内因主要是种群的自然繁殖能力。1)地质时代的气候变迁直接导致这5种冷杉成为濒危物种。同时,生境岛屿化导致受外界胁迫的影响被放大。2)由于冷杉喜湿冷,气候变暖使其有垂直向上和水平向北移动的趋势,使分布区进一步缩小直至消失。3)人为干扰进一步缩小其分布范围,降低种群个体数。4)群落环境影响其天然更新。5)自然繁殖能力差,加快其野外灭绝速度。5种冷杉的保护措施：恢复小生境以提高生境安全度；调整植物群落结构,提高种群竞争能力及天然更新能力；处理枯落物,提高种子萌发率;开展近地保护和迁地保护试验示范,扩大其野生种群及分布区；增加保护意识和保护力度。
Abies beshanzuensis, A. fanjingshanensis, A. yuanbaoshanensis, A. bashanzuensis var. ziyuanensis and A. chensiensis are national key protected wild plants with small population and scattered distribution. As endangered species, they need to be saved. Geographic distribution, climatic features, habitat, community and wild population characteristics were investigated to explore endangered mechanism of the five rare and endangered Abies (fir) species and protection measures. The main conclusions are as follows:
(1) The five firs are scattered in East China, central south region and Qinba Mountains. Horizontal distribution range is narrow:25.4°-33.9°N,104.3°-119.2°E. Altitude range is1350-2500m. Temperature of entire area is low, which has abundant precipitation and high humidity. Requirements for water and heat are specific and ability to adapt volatility is poor. Heat factor has a greater impact on geographic distribution than moisture factor. The five firs have similar climate condition, and also differences.
(2) Habitat characteristics of the five firs are similar. Human disturbance on A. bashanzuensis var. ziyuanensis is relatively intense. Community vertical structure levels of the five firs are clear. Canopy density of tree layer is high. There are bamboo plants in the shrub layer, and it is dense in local areas. Herb layer is sparse. Interlayer plants are different. Competition of the five firs is intense. In the communities of A. fanjingshanensis and A. yuanbaoshanensis, interspecific competition is more intense than intraspecific competition. But it is opposite in community of the other three firs. With the increase of diameter at breast height, competition intensity decreases. In general, communities of A. yuanbaoshanensis and A. chensiensis have more complex species composition and structure, higher species diversity index and greater community stability.
(3) Population age structures of four firs (not including A. bashanzuensis) are irregular and populations appear to be a certain degree of instability. Population of A. fanjingshanensis has a serious shortage of seedlings supply, and a high mortality of small trees. Populations of A. yuanbaoshanensis, A. bashanzuensis var. ziyuanensis and A. chensiensis have adequate seedlings supply, but the mortality is high. Populations of four fir present as the growing type and tend to be the stable type. At different sampling scales, population is clumping distribution pattern. As age increases, clump intensity decreases.
(4) Endangered reasons of the five firs include external causes and internal causes. External causes include climatic revolution, climatic change, human disturbance and community environment impact. Internal cause is mainly population's natural reproductive capacity.1) Climatic revolution of geological era caused the five firs to be endangered species directly. And habitat insularization makes affect by amplified external stress.2) Because firs like cold and moist, warming climate creates a trend of moving upwards and northwards, which makes distribution area smaller and smaller until it disappears.3) Human disturbance narrows the range of its distribution, and reduces population.4) Community environment affects natural regeneration.5) Natural reproductive capacity is poor, which speeds up extinction in the wild. Protection measures for the five firs:restore microhabitat to improve habitat security degree, adjust the community structure to enhance population competition ability and natural regeneration capacity, strengthen nature reserve management, and carry out ex-situ conservation to expand wild population and distribution area.
(1)这5种冷杉属植物零星分布于华东、中南地区及秦巴山地,分布范围狭窄。水平分布范围为25.4°-33.9°N,104.3°-119.2°E,垂直分布范围为1350-2500m。整个分布区温度低,降水量充沛,湿度大。对水热条件要求高,波动适应能力低。热量因子对其地理分布的影响大于水分因子。5种冷杉各分布区的气候条件相似,也存在差异性。
(2)5种冷杉生境特征相近,资源冷杉人为干扰强度相对较大。5种冷杉的群落垂直结构层次均明显。乔木层郁闭度大；灌木层中均有竹类植物,且有密生现象；草本层稀疏；层间植物差异性大。群落内竞争强度均较大,梵净山冷杉和元宝山冷杉的种内竞争大于种间竞争,另3种冷杉则相反。随植株胸径增大,受到的竞争压力减弱。总体来说,元宝山冷杉和秦岭冷杉群落物种组成和空间结构较复杂,物种多样性指数高,群落稳定性强；资源冷杉和梵净山冷杉群落稳定性弱。
(3)4种冷杉(不包括百山祖冷杉)种群年龄结构均为不规则型,种群稳定性差,天然更新能力差。梵净山冷杉幼苗供应严重不足,小树死亡率高；而元宝山冷杉、资源冷杉和秦岭冷杉均存在幼苗供应量充足,但死亡率很高的情况。目前,4种冷杉种群结构均为增长型,但种群增长性低,趋于稳定型。在不同取样尺度下,种群分布格局均为集群分布,随年龄增加,种群聚集强度减弱。
(4)这5种冷杉的濒危原因,外因包括气候变迁、气候变暖、人类干扰和群落环境影响,而内因主要是种群的自然繁殖能力。1)地质时代的气候变迁直接导致这5种冷杉成为濒危物种。同时,生境岛屿化导致受外界胁迫的影响被放大。2)由于冷杉喜湿冷,气候变暖使其有垂直向上和水平向北移动的趋势,使分布区进一步缩小直至消失。3)人为干扰进一步缩小其分布范围,降低种群个体数。4)群落环境影响其天然更新。5)自然繁殖能力差,加快其野外灭绝速度。5种冷杉的保护措施：恢复小生境以提高生境安全度；调整植物群落结构,提高种群竞争能力及天然更新能力；处理枯落物,提高种子萌发率;开展近地保护和迁地保护试验示范,扩大其野生种群及分布区；增加保护意识和保护力度。
Abies beshanzuensis, A. fanjingshanensis, A. yuanbaoshanensis, A. bashanzuensis var. ziyuanensis and A. chensiensis are national key protected wild plants with small population and scattered distribution. As endangered species, they need to be saved. Geographic distribution, climatic features, habitat, community and wild population characteristics were investigated to explore endangered mechanism of the five rare and endangered Abies (fir) species and protection measures. The main conclusions are as follows:
(1) The five firs are scattered in East China, central south region and Qinba Mountains. Horizontal distribution range is narrow:25.4°-33.9°N,104.3°-119.2°E. Altitude range is1350-2500m. Temperature of entire area is low, which has abundant precipitation and high humidity. Requirements for water and heat are specific and ability to adapt volatility is poor. Heat factor has a greater impact on geographic distribution than moisture factor. The five firs have similar climate condition, and also differences.
(2) Habitat characteristics of the five firs are similar. Human disturbance on A. bashanzuensis var. ziyuanensis is relatively intense. Community vertical structure levels of the five firs are clear. Canopy density of tree layer is high. There are bamboo plants in the shrub layer, and it is dense in local areas. Herb layer is sparse. Interlayer plants are different. Competition of the five firs is intense. In the communities of A. fanjingshanensis and A. yuanbaoshanensis, interspecific competition is more intense than intraspecific competition. But it is opposite in community of the other three firs. With the increase of diameter at breast height, competition intensity decreases. In general, communities of A. yuanbaoshanensis and A. chensiensis have more complex species composition and structure, higher species diversity index and greater community stability.
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(4) Endangered reasons of the five firs include external causes and internal causes. External causes include climatic revolution, climatic change, human disturbance and community environment impact. Internal cause is mainly population's natural reproductive capacity.1) Climatic revolution of geological era caused the five firs to be endangered species directly. And habitat insularization makes affect by amplified external stress.2) Because firs like cold and moist, warming climate creates a trend of moving upwards and northwards, which makes distribution area smaller and smaller until it disappears.3) Human disturbance narrows the range of its distribution, and reduces population.4) Community environment affects natural regeneration.5) Natural reproductive capacity is poor, which speeds up extinction in the wild. Protection measures for the five firs:restore microhabitat to improve habitat security degree, adjust the community structure to enhance population competition ability and natural regeneration capacity, strengthen nature reserve management, and carry out ex-situ conservation to expand wild population and distribution area.
引文
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