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生态位理论能反映种群在群落中的时间、空间及资源利用方面的竞争关系,在生态学研究的诸多领域被广泛应用[1]。生态位宽度和生态位重叠是描述生态位的两个重要指标,不仅能反映种群对资源的利用能力,也可反映种群所处群落的稳定性[2-3]。适宜的伴生树种构建形成的杉木(Cunninghamia lanceolata)复层林具有较好的水源涵养效益[4]。马尾松(Pinus massoniana)复层林的构建改善了土壤养分状况,尤其是土壤速效养分含量得到显著提高[5]。近自然经营是杉木人工纯林经营改造管理的重要途径之一,培育改造杉阔混交林需要筛选适宜的伴生树种,以提高单位面积的生产力、改善土地肥力、提升林分的生态效益。林思祖[6-7]利用层次分析法在福建为杉木选择7个适宜多用途的伴生树种,利用Fuzzy聚类方法为不同立地类型的杉木选择了不同的适宜的伴生树种。而杉阔林分中伴生阔叶树种的生态关系如何,各树种生态竞争关系如何,如何从生态位方向选择杉木伴生树种,暂时未见报道。本文从生态位角度,在四川地区杉木主要分布区对杉阔林分中的各树种,运用生态位宽度、生态位重叠、生态位相似性比例,综合分析杉木与伴生树种间的生态特征,为科学培育经营杉阔混交林提供理论依据。
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本研究在对四川杉木人工林分布情况调查的基础上,采用样线和样地地相结合选定典型样地取样法在四川地区杉木主要分布区域内调查杉木伴生阔叶树种资源现状。在四川杉木主要分布区域选取坡向、坡度、坡位、林龄有差异的典型林分,在典型林分中开展样线和临时样地调查,每个区域典型样地重复3次以上,样地大小20 m×20 m,记录样地内所有树高大于1.3 m的伴生阔叶树种的种名、胸径、树高、冠幅,并记录样地立地因子。每个样方内按照三角形方位设置3个2 m×2 m的小样方,调查幼苗(H<0. 25 m)和幼树(0.25 m≤H≤1.3 m),并记录其种名、高度、盖度和多度。各样地基本情况见表1。共建立临时样地15个,每个样地大小400 m2。
表 1 杉木人工林样地基本情况
Table 1. Basic information of Cunninghamia lanceolate sampled plots
样地号 地点 北纬 东经 海拔/m 林分密度/(株·hm−2) 林龄/a 土壤类型 坡位 平均树高/m 平均胸径/cm 郁闭度 1 邛崃市大同乡 30°30′54.54″ 103°15′42.03″ 1194 750 24 山地黄壤 上部 12 14 0.5 2 邛崃市大同乡 30°30′39.06″ 103°15′52.36″ 1221 750 24 山地黄壤 上部 14 15 0.8 3 邛崃市天台山镇 30°15′54.17″ 103°06′00.60″ 1316 1200 29 山地黄壤 上部 13 15 0.5 4 邛崃市天台山镇 30°15′33.30″ 103°06′14.68″ 1264 1200 29 山地黄壤 中上部 15 18 0.6 5 叙永县龙凤乡 28.229225 105.525725 1356 525 34 山地黄壤 中上部 15 35 0.5 6 叙永县水尾镇 28.204786 105.609201 1315 450 24 山地黄壤 中上部 18 23 0.6 7 叙永县水尾镇 28.20594 105.608922 1278 375 24 山地黄壤 上部 20 18 0.7 8 叙永县麻城镇 27.95316 105.615129 1417 1800 13 山地黄壤 中上部 10 12 0.8 9 叙永县麻城镇 27.947369 105.618128 1376 750 21 山地黄壤 中上部 14 18 0.7 10 叙永县营山镇 27.879769 105.522261 1394 750 21 山地黄壤 上部 13 17 0.7 11 洪雅县柳江镇 29°40′26.20″ 103°11′09.80″ 1500 825 30 山地黄壤 上 17 25 0.6 12 洪雅县柳江镇 29°40′29.45″ 103°10′55.29″ 1527 825 25 山地黄壤 上 17 23 0.6 13 洪雅县柳江镇 29°40′45.47″ 103°11′15.34″ 1422 1500 20 山地黄壤 上 16 17 0.7 14 洪雅县柳江镇 29°40′59.50″ 103°12′01.02″ 1275 1350 20 山地黄壤 中上 15 16 0.7 15 洪雅县东岳镇 29°47′.60″ 103°18′45.12″ 1231 1200 20 山地黄壤 中 16 16 0.7 -
以样方作为资源状态,阔叶树种的重要值(importance value)为指标,对杉木人工林及其主要伴生阔叶树种的生态位宽度、生态位相似性比例及生态位重叠进行定量计算。计算公式[8]如下。
(1)重要值
重要值(IV)=(相对多度+相对频度+相对显著度) /3,取值区间为[0,100]。
(2)生态位宽度
生态位宽度指数(Coefficient of niche breadth)采用Shannon指数及Levins指数进行测定。
$$ {\rm{Shannon}}\;{\text{生态位宽度指数为 }}\;\;\;\;\;B\left( {sw} \right)i = \sum\limits_{j = 1}^r {{P_{ij}}\ln {P_{ij}}} $$ (1) $$ {\rm{Levins}}\;{\text{生态位宽度指数为:}}\;\;\;\;\;B\left( L \right)i = \frac{1}{{r\displaystyle\sum\limits_{j = 1}^r {{{\left( {{P_{ij}}} \right)}^2}} }} $$ (2) 式中:B(sw)i和B(L)i为种i的生态位宽度,域值为[0,1],r为资源等级数;Pij=nij/Ni,Pij为种i在第j资源条件中的优势度;nij为物种i在资源j上的重要值,Ni为物种i在所有资源上的重要值之和。
(3)生态位重叠
生态位重叠指数(Coefficient of niche overlap)是指一定资源序列上,2个物种利用同等级资源而互相重叠的情况,其公式为:
$$ {L_{{\rm{i}}h}} = {B_{\left( L \right)i}}\sum\limits_{j = 1}^r {{P_{ij}}{P_{hj}}} ;{L_{hi}} = {B_{\left( L \right)h}}\sum\limits_{j = 1}^r {{P_{ij}}{P_{hj}}} $$ (3) 式中:Lih为物种i重叠物种h的生态位重叠指数;Lhi为物种h重叠物种i的生态位重叠指数。Pij=nij/Ni,而
$ {N_i} = \displaystyle\sum\limits_{j = 1}^r {{n_{ij}}} $ ,nij为种i在资源j上的优势度(即物种的重要值);B(L)i、B(L)h为Levins的生态位宽度指数,B(L)i和B(L)h具有域值[0,1];Lih、Lhi具有域值[0,1]。(4)生态位相似性比例(Schoener niche similarity index)
生态位相似性比例是指2个物种利用资源的相似程度,计算公式为:
$$ {C_{ih}} = 1 - 1/2\sum\limits_{j = 1}^r {\left| {{P_{ij}} - {P_{hj}}} \right|} = \sum\limits_{j = 1}^r {\min \left( {{P_{ij}},{P_{hj}}} \right)} $$ (4) 式中:Cih表示物种i与h的相似程度,且有Cih=Chi,上式具有域值[0,1];Pij、Phj分别为i和h在资源位j上的重要值百分率。
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通过分析样地的调查数据,得出杉木及其伴生阔叶树种的种类和重要值及排名(见表2),共调查到杉木的伴生阔叶树种45种,杉木的重要值最大(45.026)。杉木的主要伴生阔叶树种共18种(重要值>1.0),其中重要值>4的树种有山矾(5.677)、木姜子(4.388),占伴生阔叶树种重要值之和的18.33%;2<重要值<4的树种有亮叶桦(2.814)鹅掌楸(2.685)、野梧桐(2.639)、异叶榕(2.513)、盐肤木(2.468)檫木(2.357)、山茶(2.234)、灯台树(2.187)、老鼠矢(2.023),占伴生阔叶树种重要值之和的39.92%;1<重要值<2的树种有木荷(1.907)、细齿叶柃(1.772)、川泡桐(1.686)、城口桤叶树(1.655)、麻栎(1.496)、稠李(1.047)、漆树(1.037),占伴生阔叶树种重要值之和的19.30%。
表 2 杉木及其伴生树种种类及重要值
Table 2. Species and important values of Cunninghamia lanceolata and accompanied tree species
序号 树种名称 种拉丁名 重要值 重要值排名 1 杉木 Cunninghamia lanceolata 45.026 1 2 山矾 Symplocos sumuntia 5.677 2 3 木姜子 Litsea pungens 4.388 3 4 亮叶桦 Betula luminifera 2.814 4 5 鹅掌楸 Liriodendron chinense 2.685 5 6 野梧桐 Mallotus japonicus 2.639 6 7 异叶榕 Ficus heteromorpha 2.513 7 8 盐肤木 Rhus chinensis 2.468 8 9 檫木 Sassafras tzumu 2.357 9 10 山茶 Camellia japonica 2.234 10 11 灯台树 Cornus controversa 2.187 11 12 老鼠矢 Symplocos stellaris 2.023 12 13 木荷 Schima superba 1.907 13 14 细齿叶柃 Eurya nitida 1.772 14 15 川泡桐 Paulownia fargesii 1.686 15 16 城口桤叶树 Clethra fargesii 1.655 16 17 麻栎 Quercus acutissima 1.496 17 18 稠李 Padus racemosa 1.047 18 19 漆树 Toxicodendron vernicifluum 1.037 19 20 毛樱桃 Cerasus tomentosa 0.908 20 21 楤木 Aralia elata 0.889 21 22 槲栎 Quercus aliena 0.816 22 23 山莓 Rubus corchorifolius 0.808 23 24 润楠 Machilus nanmu 0.799 24 25 常山 Dichroa febrifuga 0.797 25 26 青榨槭 Acer davidii 0.599 26 27 柃木 Eurya japonica 0.575 27 28 珙桐 Davidia involucrata 0.567 28 29 蜡瓣花 Corylopsis sinensis 0.537 29 30 樟 Cinnamomum camphora 0.511 30 31 中国旌节花 Stachyurus chinensis 0.378 31 32 绣线菊 Spiraea salicifolia 0.369 32 33 忍冬 Lonicera japonica 0.368 33 34 野核桃 Juglans cathayensis 0.286 34 35 五裂槭 Acer oliverianum 0.284 35 36 紫珠 Callicarpa bodinieri 0.282 36 37 吴茱萸 Tetradium ruticarpum 0.257 37 38 香椿 Toona sinensis 0.255 38 39 绣球 Hydrangea macrophylla 0.255 39 40 天竺桂 Cinnamomum japonicum 0.254 40 41 山胡椒 Lindera glauca 0.253 41 42 黑壳楠 Lindera megaphylla 0.246 42 43 厚朴 Houpoea officinalis 0.246 43 44 枫杨 Pterocarya stenoptera 0.245 44 45 荚蒾 Viburnum dilatatum 0.245 45 46 交让木 Daphniphyllum macropodum 0.245 46 -
生态位宽度是指物种对资源开发利用的程度,生态位宽度越大,表明该物种的特化程度越小,对环境的适应能力就越强。从表3可看出,杉木的生态位宽度最大,其B(sw)和B(L)值分别是0.997和0.966;而杉木的主要伴生树种的生态位宽度值变幅范围较大,其中B(sw)值在0.211~0.847之间,B(L)值在0.095~0.584之间。杉木作为调查的目的树种,在所有样方中均有分布,因而它的两种生态位宽度指数均最高,在资源轴上优势地位明显,此种条件下,杉木表现出对环境具有较强的适应能力,但这种结果是由人为因素干扰形成的。
表 3 杉木及其主要伴生树种的生态位宽度
Table 3. Niche width of Cunninghamia lanceolata and main accompanied tree species
序号 树种 重要值 Pi1 Pi2 Pi3 Pi4 Pi5 Pi6 Pi7 Pi8 Pi9 Pi10 Pi11 Pi12 Pi13 Pi14 Pi15 B(sw) B(L) 生态位排名 1 杉木 45.026 0.075 0.061 0.106 0.080 0.078 0.082 0.031 0.055 0.043 0.036 0.054 0.079 0.085 0.065 0.070 0.997 0.966 1 2 山矾 5.677 0 0 0.826 0.117 0 0 0 0 0 0 0 0.057 0 0 0 0.211 0.095 19 3 木姜子 4.388 0.080 0 0 0 0 0.077 0.077 0.068 0.134 0.072 0.064 0.071 0.072 0.225 0.059 0.847 0.583 2 4 亮叶桦 2.814 0.101 0 0 0 0.090 0 0 0.323 0 0.105 0.117 0 0 0.091 0.172 0.673 0.360 8 5 鹅掌楸 2.685 0 0 0 0 0 0.580 0.420 0 0 0 0 0 0 0 0 0.251 0.129 18 6 野梧桐 2.639 0 0 0 0.097 0.134 0.109 0.109 0 0.108 0.153 0 0 0.096 0.096 0.098 0.806 0.584 3 7 异叶榕 2.513 0 0 0 0.160 0.138 0 0 0.126 0.125 0.125 0 0.112 0 0.101 0.114 0.765 0.524 4 8 盐肤木 2.468 0.216 0 0 0 0.104 0.141 0.141 0.126 0.140 0.133 0 0 0 0 0 0.710 0.444 5 9 檫木 2.357 0 0 0 0 0.140 0 0 0.241 0 0 0.170 0.107 0.120 0.111 0.109 0.702 0.424 6 10 山茶 2.234 0.127 0.233 0 0 0.127 0.194 0.194 0 0 0 0 0 0 0 0.126 0.650 0.376 9 11 灯台树 2.187 0 0.145 0 0 0.122 0 0 0.312 0 0.172 0 0 0.132 0.117 0 0.699 0.342 7 12 老鼠矢 2.023 0 0 0.403 0.255 0.186 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.157 0.487 0.233 11 13 木荷 1.907 0.342 0.376 0 0 0 0 0 0 0 0 0.282 0 0 0 0 0.403 0.196 13 14 细齿叶柃 1.772 0.177 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.282 0.166 0.144 0 0.231 0.583 0.314 10 15 川泡桐 1.686 0.151 0 0 0 0.187 0.488 0 0 0 0.173 0 0 0 0 0 0.462 0.203 12 16 城口桤叶树 1.655 0 0 0 0 0.468 0.292 0 0.240 0 0 0 0 0 0 0 0.389 0.173 15 17 麻栎 1.496 0.213 0.170 0.618 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.343 0.146 16 18 稠李 1.047 0 0 0.501 0.499 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.256 0.134 17 19 漆树 1.037 0 0 0 0 0.425 0 0 0.299 0 0 0 0 0.274 0 0 0.399 0.193 14 木姜子的生态位宽度值(B(sw)=0.847;B(L)=0.583)仅次于杉木而高于其他树种,是杉木最主要的伴生阔叶树种,这是由于木姜子在四川属于广布型的树种,在山地阳坡杂木林、林窗、林缘等地适应能力强,分布广、数量多、重要值高,在杉木林窗、林缘中扮演着重要的作用,对林下资源利用的优势明显。另外,野梧桐、异叶榕、盐肤木、檫木、灯台树、亮叶桦、山茶、细齿叶柃等8个树种的生态位宽度值分列3—10位,也是杉木的主要伴生阔叶树种,它们都具有占有资源位多(资源位数量>5个)的特点。山矾的重要值排名第2,但因其占的资源位比例低,导致其生态位宽度明显低于其他树种(生态位排名为19),同理还有鹅掌楸树种。
常绿伴生树种的总B(sw)和B(L)值(1.751,0.900)均小于落叶伴生阔叶树种的总B(sw)和B(L)值(7.885,4.552),落叶伴生树种与常绿伴生树种相比,在杉阔林分中对环境资源的利用更充分,占有的生态位更大。伴生树种生态幅度越大,则树种本身在群落中受到的竞争压力也越大,杉木的主要伴生树种生态位宽度值B(sw)值均超过0.2,和B(L)值均超过0.09,可见杉木在杉阔群落中受到的竞争压力较大,生存空间竞争较大。
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生态位重叠反映的是两个种群在某些生态因子联系上的相似性,生态位重叠越小,种间的生态相似性越小。对杉阔林分中重要值大于1的主要树种间进行生态位重叠分析(见表4),19个树种组成342的个种对中,Lih和Lhi在0—0.05之间的种对各有135对和163对,分别占总对数的79%、95.4%;不同的是Lih>0.05以上的种对占21%,Lhi>0.05以上的占4.6%。整体上,杉木主要伴生阔叶树种间生态位重叠程度不算高,生态位分化较为明显,生态异质性较大,生长竞争也较小。从杉木对其他树种的重叠关系看,杉木与其他伴生树种的生态位重叠值都较高,Lih值都在0.05以上,说明杉木与它们具有相似的生物生态学特征,可进行生境或资源的竞争,形成杉阔混交林;而从其他树种对杉木的重叠关系看,各树种的Lhi值在0.008~0.035之间,均小于0.05,明显低于LIh值,这种现象可能与杉木作为目的树种在各样地具有分布、其数量多、特化程度低等特征有关。整体上常绿伴生树种的总Lhi值(0.067)小于落叶伴生树种的总Lhi值(0.298)。说明落叶树种对杉木的生态位重叠大,与杉木对资源利用更为相似。
表 4 杉木及其主要伴生树种的生态位重叠
Table 4. Niche overlap of Cunninghamia lanceolata and main accompanied tree species
种号 Lhi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Lih 1 0.010 0.035 0.022 0.008 0.036 0.033 0.026 0.028 0.024 0.021 0.021 0.012 0.022 0.015 0.013 0.013 0.012 0.014 2 0.098 0.002 0 0 0.007 0.013 0 0.003 0 0.000 0.084 0 0.003 0 0 0.075 0.063 0 3 0.059 0 0.027 0.010 0.045 0.038 0.034 0.032 0.018 0.024 0.002 0.009 0.021 0.013 0.007 0.002 0 0.008 4 0.058 0 0.044 0 0.031 0.050 0.038 0.059 0.017 0.048 0.010 0.013 0.028 0.010 0.021 0.003 0 0.026 5 0.059 0 0.045 0 0.063 0 0.062 0 0.073 0 0 0 0 0.057 0.029 0 0 0 6 0.060 0.001 0.045 0.019 0.039 0.046 0.036 0.022 0.027 0.023 0.015 0 0.011 0.021 0.016 0 0.007 0.016 7 0.062 0.002 0.042 0.034 0.000 0.051 0.029 0.036 0.012 0.031 0.020 0 0.014 0.010 0.016 0 0.011 0.019 8 0.056 0 0.044 0.031 0.051 0.047 0.034 0.019 0.036 0.026 0.004 0.014 0.012 0.029 0.021 0.007 0 0.016 9 0.065 0.001 0.044 0.050 0.000 0.030 0.045 0.020 0.012 0.042 0.010 0.009 0.034 0.005 0.021 0 0 0.032 10 0.062 0 0.028 0.017 0.070 0.042 0.017 0.042 0.013 0.017 0.010 0.026 0.016 0.028 0.020 0.010 0 0.010 11 0.058 0 0.041 0.051 0 0.039 0.047 0.033 0.051 0.018 0.005 0.011 0.006 0.011 0.023 0.004 0 0.035 12 0.086 0.035 0.005 0.016 0 0.038 0.044 0.009 0.018 0.016 0.008 0 0.011 0.007 0.015 0.036 0.044 0.015 13 0.061 0 0.026 0.024 0 0 0、 0.033 0.020 0.049 0.019 0 0.044 0.010 0 0.020 0 0 14 0.068 0.001 0.040 0.033 0 0.021 0.023 0.017 0.046 0.019 0.007 0.008 0.027 0.005 0 0.006 0 0.008 15 0.070 0.000 0.036 0.018 0.102 0.061 0.025 0.064 0.011 0.052 0.018 0.008 0.010 0.008 0.040 0.005 0.000 0.015 16 0.071 0.000 0.023 0.043 0.061 0.055 0.050 0.053 0.052 0.044 0.045 0.020 0.000 0.000 0.047 0.000 0.000 0.052 17 0.088 0.049 0.010 0.008 0.000 0.000 0.000 0.020 0.000 0.025 0.008 0.058 0.027 0.012 0.007 0.000 0.041 0.000 18 0.090 0.045 0.000 0.000 0.000 0.028 0.042 0.000 0.000 0.000 0.000 0.077 0.000 0.000 0.000 0.000 0.045 0.000 19 0.070 0.000 0.023 0.049 0.000 0.049 0.050 0.036 0.070 0.020 0.062 0.018 0.000 0.012 0.016 0.047 0.000 0.000 -
生态位相似比例是指两个种群之间利用资源的相似程度。重要值大于1的树种生态位相似性比例(Cih)和分配统计见表5。杉木林分群落中生态位相似比例在0.6以上的有9对,占总对数的5.23%;在0.5~0.6的有16对,占总对数的9.30%;0.4~0.5的有16对,占总对数的9.30%;在0.3~0.4的有23对,占总对数的13.37%;在0.2~0.3的有31对,占总对数的18.02%;在0.1~0.2的有30对,占总对数的17.44%;在0~0.1的有47对,占总对数的27.32%。总体来说,杉木及其伴生树种在各树种间的生态位相似比例不高,生态位分化较为明显。与杉木生态位相似性比例较高的树种,如3-木姜子、4-亮叶桦、6-野梧桐、7-异叶榕、8-盐肤木、9-檫木,其生态位宽度排名分别是第2、8、3、4、5、6,说明生态位宽度较高或相近的树种间的生态位相似比例也较高。杉木与常绿树种的生态位相似性比例总值(Cih=01.163)明显低于杉木与落叶树种的生态相似性比例总值(Cih=5.009),反映出杉木与落叶树种在生境需求上有一定的相似性,对资源有共享趋势,相比较而言更容易形成杉阔混交林分。
表 5 杉木及其伴生树种的生态位相似性比例
Table 5. Schoener niche similarity index of Cunninghamia lanceolata and main accompanied tree species
种号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2 0.243 3 0.638 0.057 4 0.432 0.000 0.434 5 0.113 0.000 0.154 0.000 6 0.571 0.097 0.561 0.384 0.217 7 0.507 0.174 0.496 0.526 0.000 0.722 8 0.400 0.000 0.508 0.423 0.281 0.625 0.417 9 0.486 0.057 0.446 0.650 0.000 0.545 0.576 0.224 10 0.397 0.000 0.293 0.318 0.387 0.442 0.240 0.512 0.236 11 0.379 0.000 0.329 0.598 0.000 0.624 0.504 0.393 0.509 0.267 12 0.334 0.520 0.058 0.247 0.000 0.329 0.411 0.103 0.249 0.253 0.122 13 0.189 0.000 0.144 0.219 0.000 0.000 0.000 0.216 0.170 0.359 0.145 0.000 14 0.363 0.057 0.347 0.391 0.000 0.194 0.226 0.177 0.508 0.253 0.132 0.156 0.459 15 0.271 0.000 0.229 0.297 0.488 0.396 0.263 0.529 0.140 0.447 0.294 0.185 0.151 0.151 16 0.215 0.000 0.146 0.330 0.292 0.363 0.258 0.364 0.260 0.321 0.362 0.185 0.000 0.000 0.480 17 0.241 0.618 0.080 0.101 0.000 0.000 0.000 0.212 0.000 0.296 0.145 0.402 0.382 0.177 0.151 0.000 18 0.186 0.618 0.000 0.000 0.000 0.097 0.160 0.000 0.000 0.000 0.000 0.658 0.000 0.000 0.000 0.000 0.501 19 0.218 0.001 0.142 0.391 0.001 0.381 0.288 0.254 0.411 0.128 0.554 0.186 0.001 0.145 0.189 0.666 0.001 0.250
Ecological Adaptability of Cunninghamia lanceolata and Accompanied Broad-leaved Tree Species in Sichuan
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摘要: 研究杉木人工林分中杉木与伴生阔叶树种的种间生态关系,探索适宜杉木伴生的阔叶树种,从生态位角度为杉阔混交林改造经营提供依据。采用样线样方相结合的方式对邛崃、洪雅、叙永等地的杉木人工林开展群落学调查,以不同的典型样地为资源位,运用Levins和Shannon生态位宽度指数、生态位重叠指数、生态位相似性比例指数,分别测定并分析杉木与伴生阔叶树种的种间生态位特征。结果表明:以树种重要值大于1为标准,从45个伴生树种中筛选出主要伴生阔叶树种18种;Levins和Shannon生态位宽度指数反映情况一致;木姜子、野梧桐、异叶榕、盐肤木、檫木、灯台树、亮叶桦、山茶、细齿叶柃等9个树种是杉木最重要的伴生阔叶树种,其B(sw)>0.6且B(L)>0.3,它们具有生态位宽度值和重要值都很大,生态适应能力强等特点;杉木主要伴生阔叶树种间生态位重叠程度不高,杉木与主要伴生阔叶树种的生态位重叠值较高(Lih>0.05);杉木与木姜子、亮叶桦、野梧桐、异叶榕、盐肤木、檫木等伴生阔叶树种的生态位相似性比例指数较高(Cih>0.4),说明杉木与这些树种在生境需求上有一定相似性,对资源有共享关系;主要伴生阔叶树种中,落叶树种较常绿树种具有较大的生态位宽度、生态位重叠值和生态位相似性比例,说明培育杉阔混交林应多选择落叶树种作为伴生树种。Abstract: The interspecific ecological relationship between Cunninghamia lanceolata(Cl) and accompanied broad-leaved trees in Cl plantation was studied to explore the suitable broad-leaved trees accompanied with Cl, and to provide basis for the reconstruction and management of mixed forest of Cl and broad-leaved species from the perspective of ecological niche. A community survey of Chinese fir plantations in Qionglai, Hongya and Xuyong was carried out by the combination method of sample line and sample quadrat. The Levins and Shaanon niche breadth index, niche overlap index, Schoener niche similarity index were used to study and analyze the niche characteristics of the Cl and accompanied broad-leaved trees respectively, with different typical sampled plots as the resource sites. The results showed that: 18 species were selected from the 45 accompanied tree species according to the criterion that the important value of tree species was greater than 1. And the Levins and Shaanon niche breadth index reflected the same result. Nine tree species such as Litsea pungens, Mallotus japonicus, Ficus heteromorpha, Rhus chinensis, Sassafras tzumu, Cornus controversa, Betula luminifera, Camellia japonica and Eurya nitida Korthals were the most important accompanied broad-leaved species of Cl, and their important value was B(sw)>0.6 and B(L)>0.3). Their niche breadth and important values were both large and had strong ecological adaptability. The niche overlap between the main accompanied broad-leaved species of Cl was not high, and the niche overlap between Cl and the main accompanied broad-leaved trees was high (Lih>0.05). The Schoener niche similarity index between Cl and Litsea pungens, Mallotus japonicus, Ficus heteromorpha, Rhus chinensis, Sassafras tzumu was high (Cih>0.4), which indicated that Cl and these species had certain similarity in habitat requirements and shared the resources. Among the main accompanied broad-leaved tree species, deciduous tree species had larger niche breadth, niche overlap index and Schoener niche similarity than evergreen tree species, which indicated that deciduous broad-leaved tree should be more selected as the accompanied tree species for the cultivation of mixed Cl and broad-leaved forest.
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表 1 杉木人工林样地基本情况
Tab. 1 Basic information of Cunninghamia lanceolate sampled plots
样地号 地点 北纬 东经 海拔/m 林分密度/(株·hm−2) 林龄/a 土壤类型 坡位 平均树高/m 平均胸径/cm 郁闭度 1 邛崃市大同乡 30°30′54.54″ 103°15′42.03″ 1194 750 24 山地黄壤 上部 12 14 0.5 2 邛崃市大同乡 30°30′39.06″ 103°15′52.36″ 1221 750 24 山地黄壤 上部 14 15 0.8 3 邛崃市天台山镇 30°15′54.17″ 103°06′00.60″ 1316 1200 29 山地黄壤 上部 13 15 0.5 4 邛崃市天台山镇 30°15′33.30″ 103°06′14.68″ 1264 1200 29 山地黄壤 中上部 15 18 0.6 5 叙永县龙凤乡 28.229225 105.525725 1356 525 34 山地黄壤 中上部 15 35 0.5 6 叙永县水尾镇 28.204786 105.609201 1315 450 24 山地黄壤 中上部 18 23 0.6 7 叙永县水尾镇 28.20594 105.608922 1278 375 24 山地黄壤 上部 20 18 0.7 8 叙永县麻城镇 27.95316 105.615129 1417 1800 13 山地黄壤 中上部 10 12 0.8 9 叙永县麻城镇 27.947369 105.618128 1376 750 21 山地黄壤 中上部 14 18 0.7 10 叙永县营山镇 27.879769 105.522261 1394 750 21 山地黄壤 上部 13 17 0.7 11 洪雅县柳江镇 29°40′26.20″ 103°11′09.80″ 1500 825 30 山地黄壤 上 17 25 0.6 12 洪雅县柳江镇 29°40′29.45″ 103°10′55.29″ 1527 825 25 山地黄壤 上 17 23 0.6 13 洪雅县柳江镇 29°40′45.47″ 103°11′15.34″ 1422 1500 20 山地黄壤 上 16 17 0.7 14 洪雅县柳江镇 29°40′59.50″ 103°12′01.02″ 1275 1350 20 山地黄壤 中上 15 16 0.7 15 洪雅县东岳镇 29°47′.60″ 103°18′45.12″ 1231 1200 20 山地黄壤 中 16 16 0.7 表 2 杉木及其伴生树种种类及重要值
Tab. 2 Species and important values of Cunninghamia lanceolata and accompanied tree species
序号 树种名称 种拉丁名 重要值 重要值排名 1 杉木 Cunninghamia lanceolata 45.026 1 2 山矾 Symplocos sumuntia 5.677 2 3 木姜子 Litsea pungens 4.388 3 4 亮叶桦 Betula luminifera 2.814 4 5 鹅掌楸 Liriodendron chinense 2.685 5 6 野梧桐 Mallotus japonicus 2.639 6 7 异叶榕 Ficus heteromorpha 2.513 7 8 盐肤木 Rhus chinensis 2.468 8 9 檫木 Sassafras tzumu 2.357 9 10 山茶 Camellia japonica 2.234 10 11 灯台树 Cornus controversa 2.187 11 12 老鼠矢 Symplocos stellaris 2.023 12 13 木荷 Schima superba 1.907 13 14 细齿叶柃 Eurya nitida 1.772 14 15 川泡桐 Paulownia fargesii 1.686 15 16 城口桤叶树 Clethra fargesii 1.655 16 17 麻栎 Quercus acutissima 1.496 17 18 稠李 Padus racemosa 1.047 18 19 漆树 Toxicodendron vernicifluum 1.037 19 20 毛樱桃 Cerasus tomentosa 0.908 20 21 楤木 Aralia elata 0.889 21 22 槲栎 Quercus aliena 0.816 22 23 山莓 Rubus corchorifolius 0.808 23 24 润楠 Machilus nanmu 0.799 24 25 常山 Dichroa febrifuga 0.797 25 26 青榨槭 Acer davidii 0.599 26 27 柃木 Eurya japonica 0.575 27 28 珙桐 Davidia involucrata 0.567 28 29 蜡瓣花 Corylopsis sinensis 0.537 29 30 樟 Cinnamomum camphora 0.511 30 31 中国旌节花 Stachyurus chinensis 0.378 31 32 绣线菊 Spiraea salicifolia 0.369 32 33 忍冬 Lonicera japonica 0.368 33 34 野核桃 Juglans cathayensis 0.286 34 35 五裂槭 Acer oliverianum 0.284 35 36 紫珠 Callicarpa bodinieri 0.282 36 37 吴茱萸 Tetradium ruticarpum 0.257 37 38 香椿 Toona sinensis 0.255 38 39 绣球 Hydrangea macrophylla 0.255 39 40 天竺桂 Cinnamomum japonicum 0.254 40 41 山胡椒 Lindera glauca 0.253 41 42 黑壳楠 Lindera megaphylla 0.246 42 43 厚朴 Houpoea officinalis 0.246 43 44 枫杨 Pterocarya stenoptera 0.245 44 45 荚蒾 Viburnum dilatatum 0.245 45 46 交让木 Daphniphyllum macropodum 0.245 46 表 3 杉木及其主要伴生树种的生态位宽度
Tab. 3 Niche width of Cunninghamia lanceolata and main accompanied tree species
序号 树种 重要值 Pi1 Pi2 Pi3 Pi4 Pi5 Pi6 Pi7 Pi8 Pi9 Pi10 Pi11 Pi12 Pi13 Pi14 Pi15 B(sw) B(L) 生态位排名 1 杉木 45.026 0.075 0.061 0.106 0.080 0.078 0.082 0.031 0.055 0.043 0.036 0.054 0.079 0.085 0.065 0.070 0.997 0.966 1 2 山矾 5.677 0 0 0.826 0.117 0 0 0 0 0 0 0 0.057 0 0 0 0.211 0.095 19 3 木姜子 4.388 0.080 0 0 0 0 0.077 0.077 0.068 0.134 0.072 0.064 0.071 0.072 0.225 0.059 0.847 0.583 2 4 亮叶桦 2.814 0.101 0 0 0 0.090 0 0 0.323 0 0.105 0.117 0 0 0.091 0.172 0.673 0.360 8 5 鹅掌楸 2.685 0 0 0 0 0 0.580 0.420 0 0 0 0 0 0 0 0 0.251 0.129 18 6 野梧桐 2.639 0 0 0 0.097 0.134 0.109 0.109 0 0.108 0.153 0 0 0.096 0.096 0.098 0.806 0.584 3 7 异叶榕 2.513 0 0 0 0.160 0.138 0 0 0.126 0.125 0.125 0 0.112 0 0.101 0.114 0.765 0.524 4 8 盐肤木 2.468 0.216 0 0 0 0.104 0.141 0.141 0.126 0.140 0.133 0 0 0 0 0 0.710 0.444 5 9 檫木 2.357 0 0 0 0 0.140 0 0 0.241 0 0 0.170 0.107 0.120 0.111 0.109 0.702 0.424 6 10 山茶 2.234 0.127 0.233 0 0 0.127 0.194 0.194 0 0 0 0 0 0 0 0.126 0.650 0.376 9 11 灯台树 2.187 0 0.145 0 0 0.122 0 0 0.312 0 0.172 0 0 0.132 0.117 0 0.699 0.342 7 12 老鼠矢 2.023 0 0 0.403 0.255 0.186 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.157 0.487 0.233 11 13 木荷 1.907 0.342 0.376 0 0 0 0 0 0 0 0 0.282 0 0 0 0 0.403 0.196 13 14 细齿叶柃 1.772 0.177 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.282 0.166 0.144 0 0.231 0.583 0.314 10 15 川泡桐 1.686 0.151 0 0 0 0.187 0.488 0 0 0 0.173 0 0 0 0 0 0.462 0.203 12 16 城口桤叶树 1.655 0 0 0 0 0.468 0.292 0 0.240 0 0 0 0 0 0 0 0.389 0.173 15 17 麻栎 1.496 0.213 0.170 0.618 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.343 0.146 16 18 稠李 1.047 0 0 0.501 0.499 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.256 0.134 17 19 漆树 1.037 0 0 0 0 0.425 0 0 0.299 0 0 0 0 0.274 0 0 0.399 0.193 14 表 4 杉木及其主要伴生树种的生态位重叠
Tab. 4 Niche overlap of Cunninghamia lanceolata and main accompanied tree species
种号 Lhi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Lih 1 0.010 0.035 0.022 0.008 0.036 0.033 0.026 0.028 0.024 0.021 0.021 0.012 0.022 0.015 0.013 0.013 0.012 0.014 2 0.098 0.002 0 0 0.007 0.013 0 0.003 0 0.000 0.084 0 0.003 0 0 0.075 0.063 0 3 0.059 0 0.027 0.010 0.045 0.038 0.034 0.032 0.018 0.024 0.002 0.009 0.021 0.013 0.007 0.002 0 0.008 4 0.058 0 0.044 0 0.031 0.050 0.038 0.059 0.017 0.048 0.010 0.013 0.028 0.010 0.021 0.003 0 0.026 5 0.059 0 0.045 0 0.063 0 0.062 0 0.073 0 0 0 0 0.057 0.029 0 0 0 6 0.060 0.001 0.045 0.019 0.039 0.046 0.036 0.022 0.027 0.023 0.015 0 0.011 0.021 0.016 0 0.007 0.016 7 0.062 0.002 0.042 0.034 0.000 0.051 0.029 0.036 0.012 0.031 0.020 0 0.014 0.010 0.016 0 0.011 0.019 8 0.056 0 0.044 0.031 0.051 0.047 0.034 0.019 0.036 0.026 0.004 0.014 0.012 0.029 0.021 0.007 0 0.016 9 0.065 0.001 0.044 0.050 0.000 0.030 0.045 0.020 0.012 0.042 0.010 0.009 0.034 0.005 0.021 0 0 0.032 10 0.062 0 0.028 0.017 0.070 0.042 0.017 0.042 0.013 0.017 0.010 0.026 0.016 0.028 0.020 0.010 0 0.010 11 0.058 0 0.041 0.051 0 0.039 0.047 0.033 0.051 0.018 0.005 0.011 0.006 0.011 0.023 0.004 0 0.035 12 0.086 0.035 0.005 0.016 0 0.038 0.044 0.009 0.018 0.016 0.008 0 0.011 0.007 0.015 0.036 0.044 0.015 13 0.061 0 0.026 0.024 0 0 0、 0.033 0.020 0.049 0.019 0 0.044 0.010 0 0.020 0 0 14 0.068 0.001 0.040 0.033 0 0.021 0.023 0.017 0.046 0.019 0.007 0.008 0.027 0.005 0 0.006 0 0.008 15 0.070 0.000 0.036 0.018 0.102 0.061 0.025 0.064 0.011 0.052 0.018 0.008 0.010 0.008 0.040 0.005 0.000 0.015 16 0.071 0.000 0.023 0.043 0.061 0.055 0.050 0.053 0.052 0.044 0.045 0.020 0.000 0.000 0.047 0.000 0.000 0.052 17 0.088 0.049 0.010 0.008 0.000 0.000 0.000 0.020 0.000 0.025 0.008 0.058 0.027 0.012 0.007 0.000 0.041 0.000 18 0.090 0.045 0.000 0.000 0.000 0.028 0.042 0.000 0.000 0.000 0.000 0.077 0.000 0.000 0.000 0.000 0.045 0.000 19 0.070 0.000 0.023 0.049 0.000 0.049 0.050 0.036 0.070 0.020 0.062 0.018 0.000 0.012 0.016 0.047 0.000 0.000 表 5 杉木及其伴生树种的生态位相似性比例
Tab. 5 Schoener niche similarity index of Cunninghamia lanceolata and main accompanied tree species
种号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2 0.243 3 0.638 0.057 4 0.432 0.000 0.434 5 0.113 0.000 0.154 0.000 6 0.571 0.097 0.561 0.384 0.217 7 0.507 0.174 0.496 0.526 0.000 0.722 8 0.400 0.000 0.508 0.423 0.281 0.625 0.417 9 0.486 0.057 0.446 0.650 0.000 0.545 0.576 0.224 10 0.397 0.000 0.293 0.318 0.387 0.442 0.240 0.512 0.236 11 0.379 0.000 0.329 0.598 0.000 0.624 0.504 0.393 0.509 0.267 12 0.334 0.520 0.058 0.247 0.000 0.329 0.411 0.103 0.249 0.253 0.122 13 0.189 0.000 0.144 0.219 0.000 0.000 0.000 0.216 0.170 0.359 0.145 0.000 14 0.363 0.057 0.347 0.391 0.000 0.194 0.226 0.177 0.508 0.253 0.132 0.156 0.459 15 0.271 0.000 0.229 0.297 0.488 0.396 0.263 0.529 0.140 0.447 0.294 0.185 0.151 0.151 16 0.215 0.000 0.146 0.330 0.292 0.363 0.258 0.364 0.260 0.321 0.362 0.185 0.000 0.000 0.480 17 0.241 0.618 0.080 0.101 0.000 0.000 0.000 0.212 0.000 0.296 0.145 0.402 0.382 0.177 0.151 0.000 18 0.186 0.618 0.000 0.000 0.000 0.097 0.160 0.000 0.000 0.000 0.000 0.658 0.000 0.000 0.000 0.000 0.501 19 0.218 0.001 0.142 0.391 0.001 0.381 0.288 0.254 0.411 0.128 0.554 0.186 0.001 0.145 0.189 0.666 0.001 0.250 -
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