山西臭冷杉省級自然保護區臭冷杉種群分布調查與分析

劉 兵，李眉紅

(山西臭冷杉省級自然保護區管理局，山西 繁峙 034302)

臭冷杉屬于松科冷杉屬，是山西省重點保護植物。其具有耐陰性、淺根性，適應性強，喜冷濕環境，主要分布于中國東北的小興安嶺南坡、長白山區及張廣才嶺海拔300 m～1 800 m的區域，華北的河北省小五臺、霧靈山、圍場及山西省五臺山等地區。山西臭冷杉省級自然保護區是臭冷杉在中國自然分布范圍的最南緣，此處的臭冷杉對氣候變化具有敏感性，保護價值較高。筆者以珍稀樹木臭冷杉為研究對象，調查了山西臭冷杉省級自然保護區內臭冷杉的分布范圍及種群數量，以期為保護區內臭冷杉的科學保護和合理利用提供參考。

1 調查區概況

山西臭冷杉省級自然保護區位于山西省繁峙縣境內，地處五臺山深山區，地理坐標東經113°20′55″～113°37′22″，北緯39°02′04″～39°13′01″，總面積25 049.7 hm2。保護區地貌以土石質山為主，主要巖石為片麻巖、花崗巖和綠片巖，年均氣溫4 ℃左右，年均降水量760 mm，且多集中在7月至9月。臭冷杉主要分布在海拔1 600 m～2 500 m的區域，林內土壤腐殖質層厚，有機質含量高，結構好，pH值為中性到微酸性。調查區內主要優勢樹種有臭冷杉、白杄、青杄、華北落葉松、紅樺、白樺等，林下植被主要有螞蚱腿子、三裂繡線菊、虎榛子、披針苔草、地榆、早熟禾等。

2 調查方法

2.1 野外調查

野外調查采用樣方法和樣線法相結合的方法進行。2020年7月，在保護區內臭冷杉分布較集中的區域設置100 m×100 m的固定樣地4個、30 m×40 m的樣地15個，進行每木檢尺，并記錄樣地的經緯度、海拔、坡向、坡度、坡位等環境因素。結合群落內植物分布和結構的均勻程度設置樣線數量，群落結構較復雜的設置4條樣線，群落結構較單一的設置2條～3條樣線，共設置樣線20條，樣線長度均為200 m。記錄臭冷杉的樹高、胸徑及其他喬木、灌木和草本植物的種名、多度。

2.2 臭冷杉種群數量的估算方法

參考國家林業和草原局制定的《全國重點保護野生植物資源調查技術規程》和文獻資料方法估算臭冷杉種群數量，方法如下。

1)臭冷杉種群出現頻度(F)

F=n/N。

式中：F為臭冷杉種群出現的頻度，n為臭冷杉出現的樣方數之和，N為樣方總數。

2)臭冷杉種群數量所占比例(P)

P=(k1+k2+……+ki)/K。

式中：P為臭冷杉種群數量所占比例，ki為第i個樣方的臭冷杉株數，K為全部樣方內所有樹木的總株數。

3)臭冷杉種群數量估算系數(μ)

μ=F×P。

式中：μ為臭冷杉種群數量估算系數，P為臭冷杉種群數量所占比例，F為臭冷杉種群出現的頻度。

4)臭冷杉種群密度(d)

d=(x1+x2+x3+……+xn)/
(s1+s2+s3+……+sn)。

式中：d為臭冷杉種群密度(株/hm2)，xn為第n個樣方中臭冷杉的株數，Sn為第n個樣方的面積。

5)臭冷杉種群數量(W)

W=μ×d×S。

式中：W為臭冷杉種群數量，μ為臭冷杉種群數量估算系數，d為臭冷杉種群密度，S為臭冷杉分布的總面積(hm2)。

3 調查結果與分析

3.1 臭冷杉群落分布類型

本次調查發現，山西臭冷杉省級自然保護區的臭冷杉集中分布于繁峙縣巖頭鄉二茄蘭村。根據《中國植被》的分類原則、系統和方法，結合野外樣地、樣線調查數據，該區域臭冷杉群落類型主要有：臭冷杉+華北落葉松+白杄+青杄—剛毛忍冬—披針苔草群落、白杄+臭冷杉+華北落葉松—剛毛忍冬—披針苔草群落、臭冷杉+白杄+華北落葉松—剛毛忍冬—披針苔草群落。

3.2 臭冷杉分布區面積

在山西臭冷杉省級自然保護區范圍內，主要有伯強林場正溝、砂堯溝、二茄蘭溝、大東溝和禪堂溝5個山谷區域。結合野外調查數據分析，臭冷杉僅在二茄蘭溝呈小面積集群分布，在伯強林場正溝有零星分布，在其他區域未發現臭冷杉分布。據此可知，二茄蘭溝為臭冷杉集中分布區，伯強林場正溝為臭冷杉零星分布區。利用ArcGIS軟件在1∶50 000地形圖上計算出臭冷杉分布的總面積為196.5 hm2。

3.3 臭冷杉種群數量的估算結果

保護區內臭冷杉種群出現頻度(F)為0.882 653，臭冷杉種群數量所占比例(P)為0.330 3，臭冷杉種群數量估算系數(μ)為 0.291 5，臭冷杉種群密度(d)為871.5株/hm2，臭冷杉種群數量(W)大約為49 919株。

4 臭冷杉種群面臨的威脅及保護對策

4.1 臭冷杉種群面臨的威脅

1)氣候變化。受全球氣候變化的影響，保護區內部分野生植物的分布情況發生了改變。但受保護資金、技術設備和科研力量等的限制，一些對氣候變化敏感度高的植物未得到保護或保護質量不高。

2)人類活動干擾。山西臭冷杉省級自然保護區面臨的人類活動干擾主要有火災、林木盜伐、非林木產品采集、放牧、旅游、修路、礦產開采等。其中，火災和礦產開發對臭冷杉種群影響較大。

3)繁育困難。保護區內臭冷杉生長區域寒冷、潮濕，苔蘚蓋度達40%以上，其平均厚度大于5 cm，限制了種子的萌發。另外，草本層生長旺盛，導致臭冷杉種子萌發率低，影響了其種群數量的增加。

4.2 臭冷杉種群的保護對策

4.2.1 加強監測

開展長期定位監測研究，有助于了解臭冷杉群落結構動態變化及其與生態因子的關系，揭示臭冷杉幼苗和幼樹生長發育動態、種子成熟過程、種子傳播規律、種群動態和群落結構特征等，為臭冷杉種群的可持續發展提供數據支持。

4.2.2 強化基礎研究

開展臭冷杉的生理生態學研究，深入探索影響臭冷杉定居、生存、發育和生長的基本規律。

4.2.3 加強管護措施

可通過適度的人工干擾措施促進臭冷杉種群數量增加。如，在與二茄蘭溝臭冷杉自然生境相近的地點，建立臭冷杉繁育試驗基地，開展臭冷杉人工育苗研究。