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楠木是一类珍贵用材树种,包括樟科Lauraceae润楠属Machilus和楠属Phoebe植物及一些近缘类群,部分种类为国家二级重点保护野生植物。长期的人为破坏[1],以及其自身天然更新不良等因素,中国楠木数量锐减。楠木零星散生于各类天然林,少有成片分布。天然林保护是在一定的生命周期和范畴内,为使资源继续顺应生态循环生长,同时能够保持资源价值不断提高的情况下,对各种森林资源进行持续的利用[2]。种间联结是植物群落重要的数量和结构特征之一,群落的种间关系能反映群落的稳定性。种间关系一般被划分为正联结、负联结和无关联。正联结是由于物种选择相同的生境或者2种物种相互依赖形成的,负联结是由于2种物种存在资源上的竞争或者根系中存在物理或化学因素的相互影响而形成的[3]。随着演替,森林群落结构趋于复杂和稳定[4],群落内物种种间关系越来越复杂,生态位分化越合理,种间关系趋于正联结[5]。但森林群落的演替并不是一味向着正关联的方向进行的[6]。对群落种间联结的相关研究展现的多是种间竞争的结果或群落的现状[7],关于群落种间联结的动态报道较少。目前,有关楠木的相关研究多在生态生理特征方面,如木材、育苗、叶片特征,而关于群落结构、种间关系等的相关研究较多的针对红楠Machilus thunbergii和紫楠Phoebe sheareri群落[8-9],缺少楠木天然林群落动态特征和种间关系研究。浙江省建德市寿昌林场绿荷塘林区内存有亚洲最大的天然楠木林,其主要种类有红楠、紫楠、刨花润楠Machilus pauhoi、薄叶润楠Machilus leptophylla等,是研究天然林群落楠木发育和演替的理想场所。本研究分别以楠木作为优势树种和伴生树种的天然林样地作为对象,对调查样地内的楠木在不同林分条件下的乔木层、灌木层、草本层种间联结性进行了定量分析,揭示它们在天然林群落发育和演替过程中种间关联性动态变化规律,为楠木天然林的科学管理提供理论依据。
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2015和2019年,楠木优势林样地的乔木层均记录到18个种,隶属8科15属,无物种退出或进入;2015年灌木层记录到7个种,隶属5科7属,2019年记录到11个种,隶属8科10属,2个物种退出灌木层,6个物种进入灌木层;2015年草本层记录到12个种,隶属9科11属,2019年记录到5个种,隶属4科5属,7个物种退出草本层。
2015年楠木伴生林样地的乔木层记录到27个种,隶属18科23属,2019年记录到25个种,隶属16科21属,2个物种退出乔木层;2015年灌木层记录到25个种,隶属17科24属,2019年记录到14个种,隶属为7科12属,17个物种退出灌木层,6个物种进入灌木层;2015年草本层记录到6个种,隶属6科6属,2019年记录到5个种,隶属4科4属,3个物种退出草本层,2个物种进入草本层。
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采用重要值[16]筛选群落乔木层的主要物种,只要某物种在2次群落调查中出现过1次,重要值≥1.0%,则把它认作群落中的主要物种。由表1可见:样地A有11个主要物种,2015年楠木个体占总个体数的84.76%,2019年占85.49%。样地B有16个主要物种,2015年楠木个体数占15.61%,2019年占16.10%。
楠木优势林(样地A) 楠木伴生林(样地B) 编号 物种 2015年 2019年 2015年 2019年 重要值/
%个体密度/
(株·m−2)重要值/
%个体密度/
(株·m−2)重要值/
%个体密度/
(株·m−2)重要值/
%个体密度/
(株·m−2)1 刨花润楠 Machilus pauhoi 46.98 162 47.93 161 2 紫楠 Phoebe sheareri 22.86 104 22.68 98 1.69 8 1.75 8 3 秀丽锥 Castanopsis jucunda 8.64 24 8.12 22 2.92 23 2.92 20 4 甜槠 Castanopsis eyrei 3.59 9 3.48 8 16.64 145 17.14 143 5 青冈 Cyclobalanopsis glauca 3.12 8 3.19 8 16.67 183 16.93 170 6 红楠 Machilus thunbergii 2.38 5 2.43 5 5.83 50 6.05 50 7 黄檀 Dalbergia hupeana 2.06 4 1.59 3 8 薄叶润楠 Machilus leptophylla 2.65 7 2.70 7 8.51 90 9.05 85 9 樟树 Cinnamomum camphora 1.45 2 1.47 2 10 栾树 Koelreuteria paniculata 1.14 2 1.17 2 11 石栎 Lithocarpus glaber 1.03 1 1.05 1 16.45 165 16.18 148 12 赤杨叶 Alniphyllum fortunei 5.21 45 4.56 38 13 花榈木 Ormosia henryi 1.01 5 1.05 5 14 冬青 Ilex chinensis 1.02 5 1.06 5 15 杉木 Cunninghamia lanceolata 9.79 165 10.13 160 16 厚皮香 Ternstroemia gymnanthera 3.08 35 3.23 35 17 苦槠 Castanopsis sclerophylla 1.90 8 1.98 8 18 八角枫 Alangium chinense 1.00 5 1.03 5 19 老鼠矢 Symplocos stellaris 0.99 5 1.02 5 20 檫木 Sassafras tzumu 1.22 10 0.70 3 Table 1. Dominant species and importance value of the tree layer of plot A and plot B in 2015 and 2019
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由表2可见:样地A,2015年灌木层有7个树种,楠木个体数量占比16.13%,2019年有11个树种,楠木个体数量占比7.14%;样地B,2015年灌木层有25个物种,楠木个体数量占比18.35%,2019年有14个物种,楠木个体数量占比0.91%。
编号 物种 重要值/% 编号 物种 重要值/% 样地A 样地B 样地A 样地B 2015年 2019年 2015年 2019年 2015年 2019年 2015年 2019年 1 菝葜 Smilax china 1.45 19 毛花连蕊茶 Camellia fraterna 15.04 2 薄叶润楠 Machilus leptophylla 10.90 20 刨花润楠 Machilus pauhoi 7.18 7.02 3 茶 Camellia sinensis 1.61 10.84 21 青冈 Cyclobalanopsis glauca 13.29 1.31 27.80 4 赤楠 Syzygium buxifolium 4.65 22 山矾 Symplocos sumuntia 7.03 2.44 5 赤杨叶 Alniphyllum fortunei 2.75 23 杉木 Cunninghamia lanceolata 4.16 6 豆腐柴 Premna microphylla 2.47 24 石斑木 Rhaphiolepis indica 1.36 7 杜茎山 Maesa japonica 6.78 25 石栎 Lithocarpus glaber 2.89 13.33 8 格药柃 Eurya muricata 25.59 1.87 26 甜槠 Castanopsis eyrei 6.80 9 枸杞 Lycium chinense 1.66 27 乌药 Lindera aggregata 10.19 3.05 10 红楠 Machilus thunbergii 4.50 28 秀丽锥Castanopsis jucunda 29.23 4.12 5.50 7.37 11 厚皮香 Ternstroemia gymnanthera 6.27 3.40 29 野桐 Mallotus japonicus 3.65 0.89 12 花榈木 Ormosia henryi 1.06 30 油茶 Camellia oleifera 25.60 10.05 5.50 13 黄檀 Dalbergia hupeana 6.11 31 油桐 Vernicia fordii 0.89 14 檵木 Loropetalum chinense 6.11 7.24 1.61 32 浙江楠 Phoebe chekiangensis 13.69 4.05 15 荚蒾 Viburnum dilatatum 0.89 33 栀子 Gardenia jasminoides 4.12 3.03 16 矩形叶鼠刺 Itea oblonga 6.51 6.86 3.70 34 朱砂根 Ardisia crenata 4.38 17 老鸦糊 Callicarpa giraldii 1.24 35 紫楠 Phoebe sheareri 12.47 15.25 18 毛冬青 Ilex pubescens 1.19 Table 2. Species and importance value of the shrub layer of plot A and plot B in 2015 and 2019
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由表3可见:样地A,2015年草本层有12个物种,楠木个体数量占比1.23%;2019年有5个物种,楠木占比29.58%;样地B,2015年草本层有6个物种,楠木个体数量占比21.28%;2019年有5个物种,楠木占比5.54%。
编号 物种 重要值/% 编号 物种 重要值/% 样地A 样地B 样地A 样地B 2015年 2019年 2015年 2019年 2015年 2019年 2015年 2019年 1 白结香 Edgeworthia albiflora 5.31 9 鳞毛蕨 Dryopteris sp. 22.11 2 薄叶润楠 Machilus leptophylla 26.96 4.50 10 蔓赤车 Pellionia scabra 3.95 3 狗脊蕨 Woodwardia unigemmata 25.84 11 刨花润楠 Machilus pauhoi 46.04 12.54 4 寒莓 Rubus buergeri 0.80 1.37 31.22 12 三穗薹草Carex tristachya 5.05 16.97 14.26 5 红楠 Machilus thunbergii 1.03 5.92 13 细柄薯蓣Dioscorea tenuipes 1.09 6 蕨 Pteridium aquilinum var. latiusculum 5.38 14.77 2.60 35.31 14 鱼腥草Houttuynia cordata 0.95 7 紫萁 Osmunda japonica 10.52 15 苎麻Boehmeria nivea 16.95 15.42 8 里白 Hicriopteris glauca 5.51 16 紫楠Phoebe sheareri 2.92 22.02 Table 3. Species and importance value of the herb layer of plot A and plot B in 2015 and 2019
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根据表4可知:2015和2019年,楠木优势林样地乔木层种间总体关联性呈显著正联结;灌木层2015和2019年种间总体均呈不显著负联结;草本层2015年呈不显著正联结,2019年呈显著负联结,种间关系由正转负。说明乔木层物种结构相对稳定,灌木层种间关系松散,草本层结构遭到破坏。楠木伴生林样地乔木层2015年种间总体关联性呈不显著正联结,2019年呈不显著负联结;灌木层2015年种间呈不显著正联结,2019年呈不显著负联结;草本层2015呈不显著负联结,2019年呈显著负联结。乔木层和灌木层种间关系由正转负,说明群落稳定性遭到破坏;草本层种间关系松散,结构更加不稳定。
样地 层次 年份 方差比率 检验统计量 临界值 结果 楠木优势林(样地A) 乔木层 2015 1.69 42.30 [14.61, 37.65] 显著正联结 2019 1.69 42.25 [14.61, 37.65] 显著正联结 灌木层 2015 0.45 4.05 [3.33, 16.92] 不显著负联结 2019 0.78 7.02 [3.33, 16.92] 不显著负联结 草本层 2015 1.30 35.18 [16.15, 40.11] 不显著正联结 2019 0.22 5.98 [16.15, 40.11] 显著负联结 楠木伴生林(样地B) 乔木层 2015 1.12 11.16 [3.94, 18.31] 不显著正联结 2019 0.99 9.88 [3.94, 18.31] 不显著负联结 灌木层 2015 1.22 6.09 [1.15, 11.07] 不显著正联结 2019 0.41 2.05 [1.15, 11.07] 不显著负联结 草本层 2015 0.80 11.99 [7.26, 25.00] 不显著负联结 2019 0.24 3.57 [7.26, 25.00] 显著负联结 Table 4. Overall associations of plot A and plot B in 2015 and 2019
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从图2可知:2015和2019年无主要树种退出乔木层,11个主要树种组成55个种对。χ2检验结果显示:2015年55个种对均表现为正关联,2019年55个种对均表现为不显著正关联。联结系数(
$ A_{\rm{C}} $ )结果显示:正联结种对减少8对,负联结种对减少7对。共同出现百分率($ P_{\rm{C}} $ )结果显示:2015和2019年,均有2个种对表现为极显著关联,1个种对表现为显著关联。可见,2015和2019年,乔木层中刨花润楠与其他树种负关联增强;红楠与甜槠的正联结减弱,与黄檀、紫楠正联结增强;薄叶润楠与乔木层其他树种的关联性相对稳定;紫楠与其他树种的正负关联比增大,与红楠、青冈、樟树正关联增强。图3显示:灌木层2015年由7个主要树种组成21个种对,2019年由11个主要树种组成55个种对。χ2检验结果显示,2015年21个种对均呈不显著正关联,2019年55个种对均呈不显著正关联。联结系数结果中,2015年,11个种对呈显著正关联;1个种对呈显著负联结。2019年,8个种对呈极显著正关联,16个种对呈显著正关联;1个种对呈显著负关联。共同出现百分率结果显示,2015和2019年,均有1个种对呈不显著关联,其余种对呈无关联。以上结果表明:2015和2019年,灌木层的楠木主要为刨花润楠和紫楠。刨花润楠与其他灌木树种均表现为正关联,其中与檵木、秀丽锥的正联结加强;紫楠与其他灌木树种正关联性加强,但与檵木的联结性由正转负。
从图4可知:草本层中,2015年由12个主要树种组成66个种对,2019年由5个主要树种组成10个种对。χ2检验结果显示:2015年3个种对呈显著正关联,2019年10个种对均呈不显著正关联。联结系数结果中:2015年,13个种对呈显著正关联,18个种对呈显著负关联;2019年,5个种对呈显著正关联,3个呈显著负联结。共同出现百分率结果显示:2015年,2个种对呈极显著关联,1个种对呈显著关联;2019年,10个种对均呈不显著正关联。以上结果表明:2015−2019年,草本层的物种变化较大,2015年主要的楠木树种有红楠、刨花润楠、紫楠,2019年红楠退出草本层。刨花润楠与大部分草本层物种呈负联结,与苎麻、紫楠的负联结增强。紫楠与刨花润楠的负联结加强,与蕨和苎麻的正联结相对稳定。
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根据图5:2015和2019年,乔木层无主要树种退出,16个主要树种组成120个种对。χ2检验结果显示:2015年,115个种对呈不显著正关联,5个种对呈无关联;2019年,105个种对均呈不显著正关联,15个种对呈无关联。联结系数结果显示:正联结种对6对,负联结种对为44对。共同出现百分率结果显示:2015年,20个种对呈极显著关联,11个种对呈显著正关联;2019年,20个种对呈极显著关联,13个种对呈显著关联。可见,2015和2019年,乔木层中,红楠与其他树种之间的正负关联比大于1,且关联相对稳定;紫楠与其他树种之间的正负关联比增大;薄叶润楠与其他树种的正负关联比2015年大于1,2019年小于1,与秀丽锥、甜槠、老鼠矢、苦槠、花榈木、八角枫的负关联增强。
根据图6:灌木层中,2015年由25个主要树种组成300个种对,2019年由14个主要树种组成91个种对。χ2检验结果显示:2015年46个种对呈显著正关联;2019年,105个种对均呈不显著正关联。联结系数结果显示:2015年161个种对呈显著正关联,62个种对呈显著负关联;2019年47个种对呈显著正关联,13个种对呈显著负关联。共同出现百分率结果显示:2015年,39个种对呈极显著关联;2019年,4个种对呈极显著关联。可见,2015和2019年,灌木层的树种变化较大,2015年灌木层的楠木树种主要为薄叶润楠,2019年主要为红楠。2015年,薄叶润楠与其他树种的正负关联比小于1。2019年,红楠与青冈、石栎、甜槠呈显著负关联,与其余树种呈正关联。
根据图7:草本层中,2015年由6个主要树种组成15个种对,2019年由5个主要树种组成10个种对。χ2检验结果显示:2015年15个种对均呈不显著正关联;2019年,10个种对均呈不显著正关联。联结系数结果中:2015年6个种对呈显著正关联,1个种对呈显著负关联;2019年8个种对呈显著正关联,2个种对呈显著负关联。共同出现百分率结果显示:2015和2019年所有种对均呈无关联。表明2015和2019年薄叶润楠幼苗与草本层其他的植物正负关联比增加;2019年红楠进入草本层,与其他植物均呈正联结。