1.序言
1.1研究目的及意义
热带林是陆地生态系统中物种丰富度最高、结构复杂性最高的森林生态系统。热带林一方面是自然界的重要的组成和功能调节部分,在生物多样性的保护、全球碳氧循环平衡的维持、全球物质和能量的循环以及全球气候变化的调节等方面具有举足轻重的作用另一方面提供给人类丰富的木材、食物、药物等资源,是人类生产和生活.不可或缺的重要组成部分。然而,随着人类经济的飞速发展,生产和生活水平的不断提高,对资源的需求与日倶增,对热带林的资源汲取与保护投入比例严重失衡,致使热带林正在以惊人的速度消失,严重的威胁了热带林可持续性开发利用。大面积的砍伐和土地转化等一系列的人为干扰不仅导致了热带地区物种的灭绝,致使其生物多样性急剧降低,也改变了原有的热带地区的土地覆蓋,进而影响了全球整体的气候变化和碳循环的平衡格局热带地区的森林生态系统的破坏,引发了一些列的连锁反应,威胁了人类自身的生存。
为了改善日益严重的全球气候变化,保护日益减少的热带林,越来越多的国家和科研团体关注热带林的生态系统的研究,都致力于恢复和维持因人类破坏而退化的热带森林生态系统,以及采取措施加强保护现存的天然林和次生林。因此,热带林的研究是具有重要的科学价值和现实意义的。海南岛是我国面积最大的热带林林区,是一个巨大的自然资源宝库,然而经历抗战期间日本军国主义者的疯狂掠夺和建国后无节制的对热带林的砍伐、刀耕火种和毁林占地,使得热带林面积不断减少据统计,1956年海南岛热带林的覆盖率有25.5%,10年以后降到了 18.1%,到了上个世纪80年代末只有7. 2%,到本世纪初估计只有4%左右,每年以2%的速度减少,其递减速度远远大于世界热带林的年递减率0.61%。热带林的面积的减少导致了全岛生态环境的退化,使本岛的热带林的生物多样性和气候面临着巨大的危机。
木岛热带林是世界三大热带雨林群系之一的印度-马来群系的重要组成部分,其讳度位置偏高,并受到季风的影响,在物种组成、群落外貌和群落结构等方面与赤道地区的热带林存在较大差异性,形成具有自身特点的七大植被类型。其中以山地雨林这一垂直自然地带性分布的植被类型的分布面积最人。其主要分布在吊罗、五指山、尖峰岭、黎母岭和霸王岭等林区的700-1300m的山地上,随着海拔的升高,气温的卜降,湿度的增加以及分布地的地形地貌的影响,引起了山地雨林群落物种组成、外貌及结构发生一定的变化,形成了不同类型的山地雨林群落。
霸王岭国家级自然保护区内有全岛保护最好的、最典型的山地雨林群落,主要由以陆均松为优势的山地雨林群落和以壳斗科植物为优势的山地雨林群落两大类型的群落构成。由于陆均松优势的山地雨林群落分布较广,往往成为首选的研究对象,对其研究比较深入,而对壳斗科植物优势的山地雨林群落分布范围较狭窄,因此研究比较有限,侃是此类型的山地雨林群落对该地区的生态环境和生物多样性的保护具有不可低估的作用。对此类型的山地雨林群落进行系统、全面的研究,对于本岛退化的生态系统的恢复、生物多样性的保护、气候的调节有着重要的意义和现实价值。
1.2文献综述
1.2.1植物群落研究
众所周知,地球上生活的各种各样的植物,无论是栽培或野生,都不是杂乱无章地堆砲在一起的,而是在一定的生存环境中相互作用下有规律的生长生活,并与所处环境有着一定的相互影响的,共同组成的一个统一体系,即植物群落。对于植物群落的研究主要从以下五个方面展开,即:群落的结构、群落的生态、群落的动态、群落的分类、群落的分布。在以上五个研究方向中,因为群落的外貌与结构是群落的明显标志,是群落中植物.间、植物与环境间相互关系的具体表现。不同的群落具有不同的外貌与结构,外貌与结构是识别与鉴定群落的重要特征,是群落研究的必要基础。只有了解了群落的组成及结构特点,才能正确区分群落类型,进而才能进行群落分类的研究、群落的分布规律的研究、群落的物质和能量循环研究、群落的演替过程的研究。
2研究样地概况、内容与方法
2.1研究地概况
本次研究的调查样地位于海南省霸王岭国家级自然保护区的东二保护站附近的沟谷中,调查地的中心点地理坐标为19° 05' 44" N, 109° 10' 47"。霸王岭国家级自.然保护区位丁?海南省昌江县与白沙县的交界处,面积达到72000hm2,其中1980年建立的长臂猿保护区位于海拔800m以上的山地,面积约2500hm2,是原始的山地雨林分布区域,并且是海南岛保护的最好的、最典型的热带山地雨林。调查样地位置在东二保护站东北方沟谷内,坡度30°?40°左右,热带季风性气候,有两季之分雨季(5-10月)和旱季(11-4月),年均温23.6°C,年均降水量1500?2000mm,相对湿度60%?90%,土壤为山地黄壤。
2.2研究内容
(1)群落的物种组成及外貌特征根据《中m植物志》和《海南植物志》分析群落群落的物种组成特点,使用Raunkiaer?的叶级谱和生活型谱的研究方法,分析群落物种的叶的性质和生活型组成,总结其叶级谱和生活型谱的特点,进而总结样地群落的外貌特征。
(2)群落种子植物地理区系分布分析使用吴征错等的种子植物科属的地理区系分析方法,对样地群落的种子植物的区系分布类型及组成的分析,总结群落的地理区系分布的特点。
(3)群落主要乔木种群的分布格及动态变化运用方差均值比的方法分析群落优势的主要乔木种群的分布格局特点,使用径级代替龄级的方法研究种群的空间分布格局的动态变化过程。
(4)群落物种多样性与群落结构的关系通过分析+同高度和+同径级的物种多样性的变化,总结其与群落物种高度和径级的相互关系。
3 结果分析.......................................... 21-43
3.1 群落的物种组成及外貌特征分析......................................... 21-24
3.2 群落植物地理区系分布分析......................................... 24-28
3.2.1 植物区系的组成 .........................................24-25
3.2.2 科的区系分布类型分析......................................... 25-26
3.2.3 属的区系分布类型分析......................................... 26-28
3.3空间分布格局及动态特征 .........................................28-36
3.4 群落结构与物种多样性关系 .........................................36-43
4 讨论......................................... 43-48
4.1其他森林群落比较 .........................................43-45
4.2与其他森林群落比较 .........................................45-46
4.3乔灌木种群空间分布格局.........................................46-47
4.4 群落物种多样性.........................................47-48
5 结论 .........................................48-50
5.1 物种组成与外貌特征......................................... 48
5.2 植物地理区系分布......................................... 48
5.3 主要乔木种群的分布格局.........................................48-49
5.4 群落结构与物种多样性的关系......................................... 49-50
结论
使用样方法和发差均值比对群落主要乔木种群的分布格局和动态变化过程的分析得到结果:群落主要的八个乔木种群中红锥、肉实树和红楣3个种群是随机分布,公孙锥、鸭脚木、岭罗麦、狭:叶泡花和黄杞5个种群是集群分布。八个主要乔木种群分布格局的动态变化分析,种群的动态变化过程如下,红锥、公孙锥和狹叶泡花种群都足I型的集群——随机——随机的模式,鸭脚木种群则是II型集群——集群——随机的模式,黄杞种群则是III型随IL——集群——集群的模式,肉实树和红稠则是IV型随机——随初L——随机的模式,岭罗麦种群则是V型随机——集群——随机的模式。通过上面的讨论,发现I型、II型和IV型比较普遍的,而且这些动态变化的过程多数都是由物种自身的生物学特性、环境因子、以及种内、种间竞争的凶桌决定的。
研究表明样地群落的物种丰富,物种多样性较高,但是均匀度相对较低,优势种较突出,物种多度不均匀,种群配置稍弱。从群落的高度级别,径级两方而来研究群落物种多样性间的相互关系,得到的结果如下:使用3m作为级别标准将群落植物的高度划分为9个级别,通过对各级别内物种多样性的相关指数的分析发现,物种个体数、物种的丰富度(S)、Marglef指数和Shannon-Wiener指数都会随着高度的增加而出现幂数递减、指数递减、对数递减和线性递减的规律。可以分别用方程y=1177.5X_2()237、y:189.94e-0 3596x、y=-7.4564Ln (x) +19.863 和 y=-0.2888x+4.6013 来说明。而均匀度指数则不同会随着卨度的增加,呈现增长趋势。对于径级,我们采用10cm为标准将群落植物的径级分为8个等级,通过对各径级阶段内的物种多样性相关分析得出:物种个体数、物种数、Marglef指数和Shannon-Wiener指数都会随着径级的提7卜出现幕数递减、指数递减、对数递减和线性递减的规律。可以用方程尸1216.1#4861、y=235.8e-5323y=-9.5024Ln(x)+20.661和y=-0.4485x+4.8667来说明。均匀度指数则和径级呈现正相关变化。均匀度会随着径级的增加,表现增加的趋势。通过对比,由于样地群落发育阶段不高,高龄级个体数量不是很多,因此物种个体数的变化幅度比较大,而物种比较丰富,且分布的比较均匀,因此物种数的变化幅度却比较小。囚此在该地区物种多样性保护上应多关注小高度、小径级的群体。