基于重要值和Hegyi竞争指数濒危植物洪平杏伴生群落特征研究

龙丽，彭秋桐，李中强，郝涛，刘亚恒,3

(1.湖北大学资源环境学院，区域开发与环境响应湖北省重点实验室， 湖北 武汉 430062；2.湖北省野生动植物保护总站， 湖北 武汉 430079； 3.湖北省环境科学研究院， 湖北 武汉 430072)

0 引言

洪平杏(Armeniacahongpingensis)属蔷薇科(Rosaceae)杏属(ArmeniacaMill.)落叶乔木[1].1985年，俞德浚、李朝銮两位学者在湖北省神农架考察时首次发现该物种，并因其地处洪平(现红坪镇)取名洪平杏.自发表以来，洪平杏分类学地位一直饱受争议[2-6]，目前分子生物学研究表明洪平杏为一个独立种[7-8]，该物种对研究蔷薇科杏属的系统发育及杏属内物种之间的进化关系具有深远意义[7].洪平杏仅分布于湖北省神农架地区，为狭域分布种，现存数量极少，野外发现现存数量仅10 株.根据极小种群野生植物定义，洪平杏属极小种群野生植物，对其开展种群生存力分析、种质资源保存、就地保护与生境恢复、扩繁、迁地保护等方面研究，对洪平杏保护具有重要意义.但目前关于洪平杏的研究仅见其种属分类学方面[7-8]，关于其野外生存状况等相关研究少见报道.已有研究表明珍稀濒危植物往往在竞争中处于弱势地位，在其进化过程中容易出现生态位严重特化的现象[9].植物种间竞争是由于对有限资源的共同需求而产生的，往往影响植物存活和自然更新，并推动着群落的演替，不同生长型的濒危植物受到的竞争情况可能完全不同[10].考虑到濒危植物的竞争情况是指导其保护与恢复工作的重要依据，不同竞争情况的濒危植物需要采取不同保育措施[11]，因此，应加强野外珍稀濒危植物群落中植物种间竞争关系研究，以此来指导珍稀濒危植物的就地保护工作.

本研究对分布在湖北省神农架林区内的洪平杏群落进行详细野外调查，研究其生存现状及群落特征，通过Hegyi竞争指数研究洪平杏野外竞争状况，以期为濒危野生植物洪平杏保护工作的开展提出科学建议.

1 研究方法

1.1 研究区概况研究区域位于湖北省神农架林区红坪镇，地理坐标范围为110°25′44.96″～110°26′16.4″E；31°40′40.44″～31°41′52.68″N，海拔1 755～1 890 m.该区地处我国第二级阶梯的东部边缘，属大巴山余脉，山体高大，地势西南高东北低，研究区内为典型的亚热带季风气候，温暖湿润，年均温为12.1 ℃，年降水量800～2 500 mm[12-13]，其气候具有明显的垂直差异.

1.2 调查方法以洪平杏母树为中心，以10 m为半径设置群落样圆，将洪平杏作为对象木，样圆范围内所有胸径大于5 cm的乔木、灌木作为竞争木，进行每木调查，并记录其种类、株数、株高和胸径，以及与对象木洪平杏之间的距离；调查记录样圆范围内草本植物种类；利用GPS定位系统记录洪平杏群落的地理坐标、海拔高度、坡向、坡度等，所调查洪平杏样地具体信息见表1.

表1 洪平杏伴生群落样地信息

1.3 数据处理群落中物种的优势度用重要值来表示，其计算公式如下[14-15]：

重要值/%=(相对高度+相对盖度+相对多度)/3，

式中：相对高度为一个物种的高度同整个群落里所有物种的高度和之比，相对盖度为一个物种的胸径同群落里同层次内所有物种的胸径和之比，相对多度为一个物种的株数同群落里同层次内所有物种的数量和之比.

Hegyi竞争指数是1974年提出的采用竞争木与对象木的胸径、距离、个体数量等数据来反映植物个体种内和种间竞争关系的模型[15].其公式如下[17-18]：

式中，Ic为竞争指数；Dj为竞争木胸径；Di为对象木胸径；Lij为对象木和竞争木之间的距离；n为竞争木的株数.Ic值越大，代表对象木所受的竞争压力越大.

2 结果

2.1 洪平杏生存群落特征

2.1.1 群落物种组成 野外调查结果表明，洪平杏所在群落中植物多样性较高，种类组成较为丰富.4个群落中共有植物91 种，隶属45 科82 属，种数最多的科为菊科(Compositae)11 种；其次为蔷薇科(Rosaceae)9 种；伞形科(Umbelliferae)6 种；毛茛科(Ranunculaceae)5 种；唇形科(Labiatae)4种(表2).

表2 洪平杏群落种群组成表

所调查洪平杏群落中，其群落垂直结构明显，乔木层含物种17 种，灌木层含物种14 种，草本层物种最多，达60 种，3个层物种分别占物种总数的18.68%、15.38%和65.93%(图1).

图1 洪平杏生存群落垂直结构物种组成百分比

所调查的4个群落中对象木洪平杏共有6 株大树，树高范围10～15 m，胸径范围主要分布在20～40 cm之间，平均胸径36.15 cm.调查的群落中共有竞争木21 株，竞争木平均胸径13.07 cm，平均树高8.26 m，胸径范围以小径级占绝对优势，胸径大多集中在5～20 cm(表3).

表3 对象木洪平杏及竞争木生长概况

2.1.2 群落乔木层物种重要值 对洪平杏生存群落乔木层物种重要值分析得出，洪平杏在不同群落内的重要值较高且差别不大.在所调查的4个群落中，有1个群落中洪平杏为优势种，其重要值为0.36；其余3个群落中洪平杏为亚优势种，其重要值分别为0.28、0.33和0.35，这3个群落中优势种分别为落叶松(Larixgmelinii)，胡桃(Juglansregia)和胡桃，其重要值分别为0.54、0.47 和0.43(表4).

表4 洪平杏伴生群落中乔木层重要值

2.2 群落中洪平杏种内和种间竞争在以对象木洪平杏为中心所设置的4个样地中，洪平杏所受竞争强度普遍较小且群落间差异不大，4个群落中洪平杏的总竞争指数分别为0.46、0.48、0.51和0.42(表5).

表5 伴生群落目标种洪平杏的竞争指数

在所调查的洪平杏生存群落中，对象木洪平杏总竞争指数为1.87，其中种内竞争指数为0.19，占总竞争指数的10.16%，种间竞争指数为1.68，占总竞争指数的89.84%(表6).

表6 伴生群落中洪平杏的种内和种间竞争强度

从种间竞争看，与洪平杏竞争最强的乔木为胡桃，其竞争指数为0.59，占总竞争指数的31.55%.其他竞争较大的树种分别为漆树(Toxicodendronvernicifluum)、落叶松和枫香(Liquidambarformosana)，其竞争指数分别占总竞争指数的16.58%、11.23%和7.49%(表7).

表7 洪平杏伴生群落竞争木竞争强度排名

3 讨论

就地保护在生物多样性保护中起至关重要的作用[19]，由于濒危植物对生境要求独特、生态幅狭窄，因此保护原生种群和维持其自然生境是重要保护方式之一[20].物种重要值是一种综合性指标，既可以反映某一物种在群落中的重要性，也可以反映物种对群落的适应[21].本研究表明，在所调查的4个洪平杏生存群落中，洪平杏的重要值均较高，为群落中的优势种和亚优势种，主要原因是群落中的洪平杏均为高大乔木.

竞争是森林植物群落为争夺资源和空间而相互作用的主要表现形式.竞争指数受到竞争木胸径、数量及竞争种类的共同影响[22].本研究表明，在洪平杏生存群落中，洪平杏所受到的竞争压力较低，以种间竞争为主.已有研究表明，植物随着个体不断增长，在群落中占据优势，居于乔木层上层，对资源的竞争能力不断加强，从而受到的竞争压力会减弱[22].本研究所调查群落中洪平杏均较高大，树高范围10～15 m，位于乔木层，这些可能是导致洪平杏所受到的竞争压力较低的主要原因.尽管洪平杏在其生存群落中受到的竞争压力较低，但群落中的一些高大乔木如胡桃和落叶松等在空间和资源上与洪平杏存在较强竞争，因此可根据具体情况对这些高大乔木采取剪枝、砍伐等措施，使得洪平杏获得较大的生存空间和充足的资源，以此来对洪平杏进行保护.

本研究仅从群落特征和竞争强度来讨论洪平杏的保护.许多研究表明，濒危植物致濒受很多因素影响，如水杉的濒危并不是由竞争导致的，而是由于人为活动干扰或其他更深层次的原因[23].本研究发现，洪平杏生存也受人为活动严重影响，调查中就发现一株被人为砍伐.同时，洪平杏以种子繁育为主，在自然状态下种子结实率较低，自然萌发存在一定的障碍.而且，目前发现洪平杏数量极少，可能会出现种群内近交衰退现象[24-25].因此对洪平杏保护应从其生存潜力、致濒机制和受威因子、生殖生物学等方面，结合其野外生境和竞争因素，提出针对性的保护措施，促进洪平杏的保护与恢复.

致谢外业调查得到神农架国家公园杨林森高级工程师的协助，对此表示衷心的感谢！