天然東北紅豆杉種群生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、東北紅豆杉是第三紀(jì)孑遺樹(shù)種和國(guó)家Ⅰ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的野生瀕危物種，開(kāi)展天然東北紅豆杉種群生態(tài)學(xué)的研究，對(duì)于揭示其瀕危機(jī)理，有效保護(hù)與恢復(fù)天然東北紅豆杉種群及進(jìn)行東北紅豆杉人工培育等方面，有著重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文從種群的基本特征、種內(nèi)和種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系、群落學(xué)特征、生殖生態(tài)及年輪學(xué)等方面，揭示了東北紅豆杉種群的相關(guān)規(guī)律。研究結(jié)果表明:
　　1.在黑龍江省穆棱東北紅豆杉保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，天然東北紅豆杉種群數(shù)量相對(duì)較多，但種群結(jié)構(gòu)不合理，處

2、于更新層的東北紅豆杉幼苗、幼樹(shù)占種群數(shù)量的76.81％，處于演替層的東北紅豆杉僅占種群數(shù)量的2.32％，處于喬木層的東北紅豆杉占種群數(shù)量的20.87％，且嚴(yán)重老齡化，這將影響種群的未來(lái)發(fā)展。天然東北紅豆杉種群分布對(duì)海拔、坡向、坡位和坡度等生態(tài)因子具有選擇性。700～800m是種群的最適海拔范圍;分布在陰坡的種群數(shù)量明顯高于陽(yáng)坡;山地的中部和上部更適合東北紅豆杉生長(zhǎng);東北紅豆杉種群多數(shù)分布在坡度15°以下的山地，隨著坡度的增加，種群數(shù)量明

3、顯減少。
　　2.天然東北紅豆杉的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度不大，占總競(jìng)爭(zhēng)的4％，種間競(jìng)爭(zhēng)占總競(jìng)爭(zhēng)的96％。更多的競(jìng)爭(zhēng)壓力來(lái)自種間。現(xiàn)實(shí)林分中，種間競(jìng)爭(zhēng)壓力主要來(lái)自紫椴、臭冷杉、色木槭、紅松等地帶性植被的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種。隨著胸徑的增大，東北紅豆杉種群所受到的競(jìng)爭(zhēng)壓力逐漸減小，胸徑在20cm以前受到的競(jìng)爭(zhēng)壓力最大，競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度與對(duì)象木胸徑符合y=289.03x-1.5012的冪函數(shù)關(guān)系。海拔、坡度、坡向、坡位等生態(tài)因子對(duì)種間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度或主要競(jìng)爭(zhēng)樹(shù)種的排序有明

4、顯影響。
　　3.應(yīng)用TWINSPAN、DCA和CCA多元分析的方法，對(duì)東北紅豆杉生存群落進(jìn)行了數(shù)量分類和排序。根掘72塊樣地調(diào)查資料，TWINSPAN群落數(shù)量分類結(jié)果顯示，可將東北紅豆杉生存群落分為粗莖鱗毛蕨、毛榛子、東北紅豆杉、冷杉、紅松林，猴腿蹄蓋蕨、毛榛子、東北紅豆杉、冷杉、紅松林，木賊、毛榛子、東北紅豆杉、冷杉、紅松林，羊胡子苔草、毛榛子、東北紅豆杉、冷杉、紅松林4個(gè)類型。DCA排序較好地驗(yàn)證了TWINSPAN的數(shù)量分類

5、結(jié)果，DCA排序的第一軸基本上反映了群落隨坡位和坡度的變化趨勢(shì)，第二軸基本上反映了群落隨海拔高度和坡向的變化趨勢(shì)。CCA排序結(jié)果表明，海拔、坡位和坡度依次是限制東北紅豆杉生存群落分布的主要生態(tài)因子，并進(jìn)一步量化了群落類型隨上述生態(tài)因子變化的狀況。
　　4.在天然東北紅豆杉的生活史中，生殖生長(zhǎng)最為旺盛的時(shí)期為胸徑(DBH)20cm～60cm的區(qū)間。調(diào)查樣株中，胸徑10cm以上各徑級(jí)的開(kāi)花株數(shù)與未開(kāi)花株數(shù)的比例大致為1∶1，開(kāi)花植株的

6、雌雄比例接近1∶2，開(kāi)花植株中胸徑最小的是雄株，胸徑為1.5cm。大小孢子葉球多著生在當(dāng)年生小枝上，其數(shù)量在林冠層由上至下明顯遞減，小孢子葉球數(shù)量約為大孢子葉球數(shù)量的1.5～5倍。大小孢子葉球的數(shù)量在東南西北四個(gè)朝向上的分布呈現(xiàn)相反的規(guī)律，即東向和南向的大孢子葉球數(shù)量分別高于西向和北向的數(shù)量，而西向和北向的小孢子葉球數(shù)量分別高于東向和南向的數(shù)量。調(diào)查的大小孢子葉球數(shù)量隨胸徑增加呈指數(shù)增長(zhǎng)，大、小孢子葉球數(shù)量與胸徑之間，分別符合♂株Y=8

7、.0021X2.3872（R=0.8755，P＜0.001）和♀株Y=2.5892X2.3826（R=0.6871，P＜0.001）的冪函數(shù)模型。
　　天然東北紅豆杉種子的千粒重在45.41g-55.60g之間，較少受胸徑、坡向、坡位等因子影響。種子的含水率和胚發(fā)育，年度間差異明顯。粗脂肪、粗蛋白和淀粉3類物質(zhì)為東北紅豆杉種子的主要成分，與同屬的南方紅豆杉相比，東北紅豆杉種子所含的可溶性糖類、淀粉和粗蛋白均高于南方紅豆杉。土壤中東

8、北紅豆杉種子的數(shù)量在東南西北四個(gè)方向上的分布無(wú)顯著差異，在距母樹(shù)最近的1m范圍內(nèi)，種子數(shù)量最多，隨著距母株距離的增加，種子數(shù)量有減少的趨勢(shì)。土壤中種子數(shù)量隨土層深度增加明顯減少，5cm以上土層中集中了最大量的種子(83.97％)。土壤中種子損失的主要因素來(lái)自于腐爛及啃食，二者占80.46％，有活力的種子數(shù)量非常少，不到土壤中種子總量的1％。
　　5.天然東北紅豆杉年輪與區(qū)域氣候重建的相關(guān)研究表明，東北紅豆杉每年的徑向生長(zhǎng)主要受生長(zhǎng)

9、季前期（前一年10月到當(dāng)年1月）和生長(zhǎng)期的春季最低溫度影響，而降水影響相對(duì)較弱。利用東北紅豆杉年輪指數(shù)重建黑龍江穆棱地區(qū)近300年的春季最低溫度，重建方程是:Y=8.6564X-30.23(F=20.67，P＜0.0001，r2=0.32)，該方程得到的重建值與實(shí)測(cè)值趨勢(shì)和極值基本吻合。黑龍江穆棱地區(qū)在過(guò)去300年間，可能受ENSO、亞洲季風(fēng)和太陽(yáng)黑子周期性活動(dòng)的影響，春季最低溫度存在較為明顯的周期性變化規(guī)律，變化周期基本符合2-4年和