天然東北紅豆杉種群生態(tài)學研究.pdf

1、東北紅豆杉是第三紀孑遺樹種和國家Ⅰ級重點保護的野生瀕危物種，開展天然東北紅豆杉種群生態(tài)學的研究，對于揭示其瀕危機理，有效保護與恢復天然東北紅豆杉種群及進行東北紅豆杉人工培育等方面，有著重要的理論意義和應用價值。本文從種群的基本特征、種內和種間競爭關系、群落學特征、生殖生態(tài)及年輪學等方面，揭示了東北紅豆杉種群的相關規(guī)律。研究結果表明:
　　1.在黑龍江省穆棱東北紅豆杉保護區(qū)范圍內，天然東北紅豆杉種群數量相對較多，但種群結構不合理，處

2、于更新層的東北紅豆杉幼苗、幼樹占種群數量的76.81％，處于演替層的東北紅豆杉僅占種群數量的2.32％，處于喬木層的東北紅豆杉占種群數量的20.87％，且嚴重老齡化，這將影響種群的未來發(fā)展。天然東北紅豆杉種群分布對海拔、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量明顯高于陽坡;山地的中部和上部更適合東北紅豆杉生長;東北紅豆杉種群多數分布在坡度15°以下的山地，隨著坡度的增加，種群數量明

3、顯減少。
　　2.天然東北紅豆杉的種內競爭強度不大，占總競爭的4％，種間競爭占總競爭的96％。更多的競爭壓力來自種間?，F實林分中，種間競爭壓力主要來自紫椴、臭冷杉、色木槭、紅松等地帶性植被的優(yōu)勢樹種。隨著胸徑的增大，東北紅豆杉種群所受到的競爭壓力逐漸減小，胸徑在20cm以前受到的競爭壓力最大，競爭強度與對象木胸徑符合y=289.03x-1.5012的冪函數關系。海拔、坡度、坡向、坡位等生態(tài)因子對種間競爭強度或主要競爭樹種的排序有明

4、顯影響。
　　3.應用TWINSPAN、DCA和CCA多元分析的方法，對東北紅豆杉生存群落進行了數量分類和排序。根掘72塊樣地調查資料，TWINSPAN群落數量分類結果顯示，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個類型。DCA排序較好地驗證了TWINSPAN的數量分類

5、結果，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，第二軸基本上反映了群落隨海拔高度和坡向的變化趨勢。CCA排序結果表明，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，生殖生長最為旺盛的時期為胸徑(DBH)20cm～60cm的區(qū)間。調查樣株中，胸徑10cm以上各徑級的開花株數與未開花株數的比例大致為1∶1，開花植株的

6、雌雄比例接近1∶2，開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年生小枝上，其數量在林冠層由上至下明顯遞減，小孢子葉球數量約為大孢子葉球數量的1.5～5倍。大小孢子葉球的數量在東南西北四個朝向上的分布呈現相反的規(guī)律，即東向和南向的大孢子葉球數量分別高于西向和北向的數量，而西向和北向的小孢子葉球數量分別高于東向和南向的數量。調查的大小孢子葉球數量隨胸徑增加呈指數增長，大、小孢子葉球數量與胸徑之間，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、北紅豆杉種子的數量在東南西北四個方向上的分布無顯著差異，在距母樹最近的1m范圍內，種子數量最多，隨著距母株距離的增加，種子數量有減少的趨勢。土壤中種子數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自于腐爛及啃食，二者占80.46％，有活力的種子數量非常少，不到土壤中種子總量的1％。
　　5.天然東北紅豆杉年輪與區(qū)域氣候重建的相關研究表明，東北紅豆杉每年的徑向生長主要受生長

9、季前期（前一年10月到當年1月）和生長期的春季最低溫度影響，而降水影響相對較弱。利用東北紅豆杉年輪指數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測值趨勢和極值基本吻合。黑龍江穆棱地區(qū)在過去300年間，可能受ENSO、亞洲季風和太陽黑子周期性活動的影響，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