论文部分内容阅读
近年来,随着全球气候变化和人类活动加剧的情况下,导致濒危植物种类不断增多,因此开展对濒危野生植物的保护显得尤为重要。松属(Pinus)是裸子植物中最大的属,松属五针松组(Pinus Sect.Cembra)是松科中最原始、最古老的一族,常常是温带森林生态系统中的建群种或优势种,具有很高的生态和经济价值。为了揭示植物天然种群的生存状况和濒危成因,本文以中国五针松组植物的12个物种为研究对象,采用理论计算、实地调查和文献收集法,实际调查样地100个,在研究中国五针松生物学和生态学特征研究的基础上,通过植物个体、种群和群落层面上的生存压力和竞争力计算分析,以及不同海拔内种群空间格局分析和三维(经度、纬度和海拔)梯度上的生存压力和理论生存压力的计算分析,提出植物间存在“竞争驱赶”,并进行了验证,为濒危植物保护提供了一种全新的理论模式。主要研究结果如下:(1)在中国五针松组植物生物学、生态学特性研究中,主要采用文献分析法,得出中国五针松组植物天然分布于中国的6个温度带和11个典型植被带上,喜微酸环境的土壤。纬度和海拔影响植物的物候。(2)在对极小种群巧家五针松(Pinus squamaias)的保护中,采用“一种珍稀濒危树种个体生存压力计算方法”,对34棵巧家五针松进行逐个计算和排序,根据生存压力指数大小,提出四类保护等级:1号生存压力指数最大,需进行特殊保护;3号、13号和28号的生存压力指数较大,需进行优先保护;对生存压力指数小于20的20棵巧家五针松进行重点保护;对生存压力指数小于1的7棵巧家五针松进行一般保护。通过巧家五针松分布区的气候因子分析,得出温度和降水是影响极小种群巧家五针松分布的主要因素,而极端最低气温是限制巧家五针松生存的主要气象因子。(3)在华南五针松(Pinus kwangtungensis)种内、种间竞争研究中,利用Hegyi单木竞争模型计算竞争指数,得出华南五针松群落内以种内竞争为主,竞争强度随华南五针松个体胸径的增大而减小。(4)综合实际调查和理论研究,发现植物平均生存压力随海拔升高而变小,由此提出植物间存在“竞争驱赶”,给出其定义,并从以下三个方面进行验证。“竞争驱赶”的定义:植物为了更好生存需最大限度的加大对养分、能源和空间等的争夺,当两个或者多个植物所要求的资源、空间等发生重叠时就发生种内和种间竞争,树高冠密的个体就会占据优势,影响其他植物,驱使他们逃离到生存压力小的地方或死亡。“竞争驱赶”的空间分布验证:采用8种常用的方法分析五针松在不同海拔梯度上的空间分布,得出海拔高度和温度影响群落的空间分布格局。海拔高度从994m至1600m范围内,华南五针松种群空间格局以聚集为主,且随海拔的升高,种群聚集强度增加;当海拔高度达到1600米以上时,聚集强度降低,种内和种间竞争减缓,生存压力变小,验证了植物间“竞争驱赶”的存在;“竞争驱赶”的理论计算验证:在垂直梯度上,采用“一种珍稀濒危树种个体生存压力计算方法”来计算五针松的生存压力指数,研究发现海南五针松(Pinus fenzeliana)、华南五针松、毛枝五针松(Pinus wangii)、大别山五针松(Pinus dabeshanensis)、华山松(Pinus armandii)种群平均生存压力指数随海拔的升高呈递减趋势,表明海拔较高的区域生存压力指数较小,有利于种群的生存;“竞争驱赶”的实地调查验证:通过调查海南五针松、华南五针松、毛枝五针松、大别山五针松、华山松和红松(Pinus koraiensis)生存区域,在排除人为破坏的情况下,几种种群现分布区的海拔高度与理论海拔对比,都存在一定程度上的提升,分析其原因是存在树高冠密的阔叶树种,对五针松平均生存压力较大,从而驱使五针松向高海拔迁移,再次验证了植物间“竞争驱赶”的存在。(5)在物种优先保护方面,对“生态濒危种”和“进化濒危种”要采取不同的保护方式。通过对中国五针松组植物经度和纬度上的理论生存压力和实际生存压力计算,发现其理论生存压力均呈递增趋势,实际生存压力符合多项式的函数关系,结合巧家五针松、大别山五针松和台湾果松(Pinus masstersiana)属于“进化濒危种”,需对其进行特殊保护,红松属“生态濒危种”,今后需进行重点保护。五针松物种濒危的主要原因是内因和外因两者相互作用。在综合分析五针松个体、种群和群落基础上提出植物间存在“竞争驱赶”,并进行验证,它是对物种濒危外因的一个重要补充。本文采用“一种珍稀濒危树种个体生存压力计算方法”计算生存压力指数,该方法综合考虑了树高、树冠、距离、胸径等生态因子,优于邻体干扰和Hegyi单木竞争模型等计算方法,能够更客观、真实、定量反映五针松个体及种群在群落中的生存状况,为五针松分级保护提供理论基础,也为其它珍稀濒危物种的保护提供了一个好的分析方法。