前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的冰災后五指山的生態修復，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
南嶺山地擁有典型的中亞熱帶山地常綠闊葉林和針闊混交林，是華南地區生物多樣性最富集的地區之一(陳濤和張宏達，1994;龐雄飛，2003;李意德，2008)。然而，2008年的特大冰雪災害對南嶺在內的廣東北部山區森林生態系統及林業生產造成了嚴重的破壞，森林受災面積794580hm2，受災林木蓄積量2802.9萬m3，總損失金額為1773.63億元，包括經濟效益損失466.86億元，生態效益損失1262.16億元，社會效益損失4.61億元(高嵐和譚李嬪，2010)。冰雪災害是溫帶和亞熱帶地區森林生態系統重要的非生物干擾因子(Rhoadsetal．，2002;李秀芬等，2005)。目前有關冰雪災害對森林影響的研究多見于北美地區(DeStevenetal．，1991;Mouetal．，2000;Proulxetal．，2001;Rhoadsetal．，2002;Lafonetal．，2004)。我國有關冰雪災害對森林群落影響的研究多見于2008年后(王旭等，2009;陳紅躍等，2010;何茜等，2010;劉剛等，2010;駱土壽等，2010;蘇志堯等;2010)。其中，蘇志堯等(2010)和劉剛等(2010)以粵北車八嶺山地常綠闊葉林為研究對象，從植物生態學和區系學的角度研究了2008年初南方凍雨冰雪對典型的亞熱帶山地常綠闊葉林造成的損害情況，揭示了森林優勢種殼斗科、山茶科和樟科植物的受損情況及抗凍雨災害能力;溫帶分布的喬木受損比例高于熱帶分布，東亞分布者受損個體比例最小，熱帶亞洲至熱帶非洲分布、東亞和北美間斷分布、熱帶亞洲分布類型樹種的受損個體比例較大。此外，王旭等(2009，2010)以廣東樂昌十二度水省級自然保護區海拔700～1000m嚴重受損天然林為對象，分析了冰雪災害對該天然次生林建群種的影響及主要受損林木的萌條生長特點，揭示了喬木層虎皮楠、山茶科、殼斗科和杜鵑花科植物的萌條率高于樟科和冬青科樹種，提出優勢木萌條特性的差異可能會導致森林結構與組成的變化(王旭等，2010)。但有關南嶺五指山森林植被的受損和早期恢復情況尚未見有報道。本文應用樣帶調查法調查了南嶺五指山受損一年后的林木受損及早期恢復狀況，擬通過比較分析2008年冰雪災害對南嶺森林群落主要樹種及珍稀保護植物的受損與恢復特點及影響因素，探討該極端天氣對南嶺山脈森林植物多樣性及其植物群落演替的潛在影響。 1研究地區與研究方法 1.1自然概況 研究地選擇廣東省南嶺國家級自然保護區的五指山林區，該保護區位于廣東省北部(24°37'N—24°7'N，112°0'E—113°'E)。面積5.84萬hm2，東與乳源瑤族自治縣大橋鎮、大坪和南水水庫接壤，南與乳源瑤族自治縣洛陽鄉、古母水鎮連接，西靠連州潭嶺水庫，北與湖南莽山國家級自然保護區相鄰。該保護區具典型的亞熱帶溫濕氣候，年均氣溫17.7℃，最高溫34.4℃，最低溫－3.6℃，年均降水量1705mm，年相對濕度84%。五指山位于南嶺保護區的五大核心區之一的乳陽林區，其林區面積為5963hm2。乳陽林區是南嶺的中心地帶，植被類型多樣，地帶性植被為常綠闊葉林，從山腳到山頂植被類型的垂直分布依次為常綠闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、針闊葉混交林、山頂矮林和山頂灌草叢(張璐等，2007)。 1.2樣帶調查 2009年3月在南嶺五指山保護站、小黃山和樹木園分別設置了3條樣帶(表1)，樣帶長2～7km，寬15m。記錄樣帶內所有胸徑≥1cm的樹種，并根據林木的徑級，將調查林木劃分為4個等級(D1:1～10cm，D2:11～20cm，D3:21～30cm，D4:31cm以上)，記錄這些林木的受損等級、恢復等級和目前的生長習性(常綠或落葉)。 1.3樹木受損及恢復程度評價指標 參考湯景明等(2008)和吳際友等(2008)的方法，按照樹體受損程度的不同，將樹體受損狀況劃分為5個等級如下:未受損(0級):樹體僅除個別小枝條被壓斷外，基本未受損;輕度受損(1級):樹體斷梢≤30%樹干，枝條被壓斷，冠幅不是很完整;中度受損(2級):30%樹干＜樹體斷梢≤50%樹干，冠幅已不完整;重度受損:樹體斷梢≥50%樹干，冠幅已經不存在(3級)，或樹干倒伏在地或連根拔起而死亡(4級)。將林木的恢復狀況劃分為4個等級:0級(受損后不恢復的林木):受損后未見萌芽條，或倒伏后死亡或瀕臨死亡者;1級:萌芽條長0＜L≤1m者，恢復速度較慢;2級:萌芽條長1＜L≤2m者，恢復速度中等;3級:萌芽條長L＞2m者，恢復速度較快。 1.4數據處理 參照湯景明等(2008)的分析方法，本文的受損率(受損林木占調查總數的百分率)和受損指數、恢復率(萌芽的林木占受損林木的百分率)和恢復指數的計算公式如下:1)受損率=受損株數/調查的總株數2)恢復率=恢復株數/受損株數3)受損指數=∑(受損級株數×代表級值)/(調查總株數×受損最重一級代表值)4)恢復指數=∑(恢復級株數×代表級值)/(調查總株數×恢復最好一級代表值)受損指數越大，說明受損程度越重;恢復指數越大，說明恢復越快。統計過程使用Excel2003和SAS8.0處理。 2結果與分析 2.1林木種類及其受損概況 在3條樣帶中共記錄了2832株喬灌木。除6個樹種由于枝葉不完整未能鑒定至種，其余樹種隸屬于141種，53科96屬，51%為常綠樹種，49%為落葉樹種。在所記錄的林木中，受損植株2072株，總受損率為73%，受損指數為0.31，恢復率84%，恢復指數為0.39。在所記錄的樹木中，常綠樹種的受損率為81%，恢復率85%;落葉樹種的受損率為38%，恢復率為80%。從調查區的林木受損情況來看，林木受損率和林木受損指數均以保護站最高，其次為樹木園受損率高于小黃山，但其受損指數差異較大。林木的恢復率以樹木園的最高，保護站次之，小黃山最低，但恢復指數則相近(表2)。大多數受損林木為樹冠或枝干的機械損傷，但有7%的樹木出現倒伏，只有27%未見受損。倒伏的樹種既有胸徑達30cm以上的紅楠和甜錐等大徑級植株，也有胸徑＜10cm的福建柏、五列木(Pentaphylaxeuryoides)和豺皮樟(Lit-searotundifoliavar.oblongifolia)等小徑級植株。23%的個體能快速恢復生長，61%的個體恢復較慢，另有16%的受損個體未出現恢復跡象而死亡或瀕臨死亡。從受損林木的徑級分布(圖1)來看，以中、小徑階林木受損較多，大徑級的林木受損率較小，即隨著林木徑級的增加，其受損率呈下降趨勢，林木胸徑大小與其受損率呈負相關關系(R2=0.988，P=0.006)。從不同徑級林木的受損程度來看，受損林木均以輕度受損為主，中、小徑級受損林木的中度和重度受損類型的比例較高，20cm以上的林木的重度受損比例較低。#p#分頁標題#e# 2.2優勢科和優勢類群的受損與恢復情況 在所記錄的受損林木中，有61%的樹木受損程度較輕，39%的樹木出現折冠或連根拔起等嚴重損傷。調查區內物種較豐富的植物類群有殼斗科、樟科和山茶科等，它們均含5種以上的物種(表3)。從優勢類群受損和萌條恢復的情況來看，薔薇科植物的受損率和受損指數最高，達87%和0.47，但恢復率最低，49%;樟科和木蘭科受損率在80%以上，殼斗科79%，但3個科的受損指數都是0.46;金縷梅科受損率為77%，山茶科64%，這2個科的植物受損指數最低，都為0.32，殼斗科和山茶科植物的恢復率最高、為84%，樟科的恢復率也較高。幾個優勢科植物的恢復指數在0.36～0.39，表明恢復速度相差不大(表3)。在調查樣地共記錄殼斗科5屬28種，其中27種有不同程度的受損(表3)。個體數超過10株的樹種有7種，其受損和恢復狀況存在較大差異(表4)。紅錐、大葉青岡和硬斗椆的受損率和受損指數均較高，但恢復指數不高;狗牙錐、鱗苞錐和水青岡具中等受損率，但恢復率和恢復指數較高;甜錐的受損率為69%，受損指數為0.35，恢復率100%，但恢復指數只有0.25，反映了該樹種的受損不高，但受損程度較嚴重，受損個體均有萌條，但萌條生長較慢。樟科植物的受損現象與殼斗科相近，受損率在65%～100%，受損指數在0.25～0.63，以紅楠的受損率最小，樟樹最高;受損指數以樟樹最小，黃丹木姜最高;除華東潤楠外，其余樹種的恢復率均在88%以上;恢復指數以樟樹和黃樟最高，紅楠和少花桂恢復指數最小。山茶科木荷的受損率為86%，受損指數0.57，但恢復率和恢復指數較低(表4)。由此可見，優勢科樹種的受損現象比較普遍，但其萌條生長速度存在一定的差異。在調查區內數量較大的樹種有12個(表5)。 馬鞭草科海通和珙桐科喜樹的受損率高達100%;其次為杉木、泡桐和狗牙錐，其受損率在90%以上。受損率在50%以上的種類還有擬赤楊、檵木、楓香、柳杉和青榨槭等，福建柏和廣東松的受損率較小，受損指數較高的種類為羅浮錐和柳杉，最低的種類為福建柏和廣東松;恢復指數以海通、泡桐和擬赤楊較高，針葉樹類的恢復指數較小，特別是廣東松和福建柏，其恢復指數分別為0.15和0.03(表5)。 2.3珍稀保護植物及其受損與恢復情況 在調查樣地中共記錄了15種396株珍稀保護植物，占調查林木種數的14%，占受損林木總數的22.7%(表6)。其中，胸徑＜10cm有94%，胸徑≥10cm有6%;輕度受損者占49%，中度受損者占12%，重度受損者占39%;4%的個體能快速恢復生長，37%的個體恢復較慢，而59%的受損個體未出現恢復跡象而死亡或瀕臨死亡。從植物類群來看，7種為針葉樹種，8種為闊葉樹種。其中，福建柏265株，廣東松70株，長苞鐵杉和白桂木各10株，其余種類的數量均＜10株。從受損情況來看，針葉樹的受損率和受損指數較小，闊葉樹的受損率和受損指數較高。在針葉樹中，三尖杉和穗花杉未見受損，南方鐵杉僅見1株(受損)外，其余樹種的受損率均低于50%;南方紅豆杉的恢復率和恢復指數均較高;福建柏和廣東松的恢復率分別為65%和41%，而長苞鐵杉和南方鐵杉未見恢復。在闊葉樹種中，除青檀和伯樂樹的受損率較低外，其余樹種的受損率均在80%以上，其中馬蹄荷、銀鵲樹和銀鐘花的受損率和恢復率均為100%，馬蹄參2株均為4級受損，受損指數最高;除伯樂樹的恢復率＜50%，其余闊葉樹種的恢復率在60%以上(表6)。 2.4小頻度種其受損與恢復情況 在調查區內，具3株以下的小頻度樹種有43個，25%的個體未見恢復而死亡。其中，僅具1株個體的有20種，如海南紅楣(Annesleafragransvar.hainanensis)、厚殼樹(Ehretiathyrsiflora)和香港四照花(Cornushongkongensis)等，其受損率為80%，近20%的個體未見恢復而死亡，恢復率77%;僅具2株個體的種類有12種，如青皮木(Schoepfiajasmi-nodora)、青錢柳(Cyclocaryapaliurus)和石筆木(Pyrenariaspectabilis)等，其受損率為75%，恢復率95%;具3株個體的種類有11種，如八角楓(Alangi-umchinense)、檫木(Sassafrastzumu)和香椿(Toonasinensis)等，其受損率為73%，恢復率為65%。受損指數在0.39～0.45，恢復指數在0.31～0.37，反映了不同樹種間在受損和萌芽能力方面存在一定的差異(表7)。 3結論與討論 3.1南嶺五指山次生林林木的受損與恢復特點 趙霞等(2008)、蘇志堯等(2010)和駱土壽等(2010)報道了2008年特大冰雪災害對粵北其他地區次生林群落影響的詳細研究。這些研究均揭示了冰雪災害對粵北山區森林造成的傷害以機械損傷為主。冠層喬木以重度受損為主，但不同的樹種其受損程度不同(王旭等，2009;劉剛等，2010;蘇志堯等，2010);大徑級喬木主要受損類型有斷枝、斷梢、斷干，小徑級喬木以壓彎為主，也有一些林木在陡坡林分出現翻蔸和倒伏現象(趙霞等，2008;駱土壽等，2010)，但不同的海拔和坡度對林木受損程度有不同程度的影響。這些研究結果與北美落葉混交林的冰災受損特點一致(Rhoadsetal．，1999;Mouetal．，2000;Duguayetal．，2001;Proulxetal．，2001)。南嶺五指山次生林林木的受損特點與鄰近地區相近，但林木受損程度較鄰近的車八嶺次生林(蘇志堯等，2010)更嚴重，如五指山保護站附近和小黃山林木的受損率分別為85%和66%，而車八嶺次生林為26%;五指山林木的倒伏(翻蔸)率為7%，而車八嶺次生林為1%，樂昌楊東山十二度水天然次生林的林木倒伏率也只有5%(駱土壽等，2010)。五指山天然林林木的嚴重受損可能與其所在的海拔較高，地形地勢較陡峭有關。影響冰災后森林植物恢復的因素包括所在地的海拔、地形、坡向、坡位、土壤水肥條件等自然環境和樹木本身受損狀況、萌條更新能力等(DeStevenetal．，1991;Duguayetal．，2001;Lafon，2004)。如迎風坡森林受損后有利于林下喜光性樹種的生長而導致森林的進展演替的受到抑制(DeStevenetal．，1991);而不同樹種萌條生長能力的差異會改變原有森林優勢種組成和結構(Duguayetal．，2001;Lafon，2004)。本研究表明，林木受損率較高的區域，其恢復率也較高，如五指山保護站附近的林木受損率較高，其林木恢復率也較高;小黃山林木的受損率較低，其恢復率也較低。但樹木園林木較保護站附近的林木恢復率更高的主要原因可能是樹木園位于海拔500～600m的溝谷區，立地條件和水熱條件較好，有利于林木的自然恢復，而保護站位于1100～1300m的山地，土壤淺薄而風力較大，不利于林木的恢復生長。由此可見，立地條件的差異對受損群落結構的恢復和物種多樣性發展有較大的影響。#p#分頁標題#e# 3.2冰雪災害對南嶺五指山次生林群落組成及演替的影響 DeSteven等(1991)比較研究了美國威斯康星州東南部水青岡-槭樹林冰災17年后的植物組成變化，發現災后群落中多數喬木層樹種能保持穩定的數量，胸徑也明顯增長;但也有一些原有的優勢種的數量明顯減少;而由于林冠層的破壞導致一些原有林下樹種迅速生長，從而改變了原有群落優勢種的組成和森林物種多樣性的發展。王旭等(2010)揭示了冰災后粵北樂昌楊東山十二度水省級自然保護區常綠闊葉林受損林木的萌條率為72%，高于北美次生闊葉混交林闊葉林受損林木的萌條率(25%～53%)(Duguayetal．，2001)。重點比較研究了幾個森林優勢科植物的萌芽情況，恢復率有較大差異，但是恢復指數差異較小，表明，盡管恢復數量上有差異，在恢復速度上差異不大，同時也表明山茶科與殼斗科的萌條率最高，與王旭等(2010)的研究結果一致。廣東省南嶺自然保護區的五指山擁有較大面積的以殼斗科、樟科和山茶科為優勢的典型亞熱帶常綠闊葉林、常綠與落葉混交林和針闊混交林，是廣東省亞熱帶常綠闊葉林群落結構較完整和生態資源最豐富的地域之一。本研究表明，這次冰雪災害對南嶺五指山次生林優勢種和保護樹種均造成了嚴重的傷害，總受損率為73%，高于車八嶺自然保護區和樂昌楊東山十二度水自然保護區的天然次生林(趙霞等，2008;蘇志堯等，2010)。然而，雖然南嶺五指山森林的大多數樹種具均有較強的早期自然恢復能力，萌條恢復率為84%，高于楊東山十二度水省級自然保護區常綠闊葉林(王旭等2010)，但也有少部分樹種的萌條生長較慢，特別是有16%的受損個體未出現恢復跡象而死亡或瀕臨死亡，這些生長緩慢或適應性差的樹種的減少或缺失會導致冰災后森林優勢種組成的改變，另一方面是由于林冠層破壞后導致林下光照、水分、溫度和土壤肥力條件的改變，促進了喜光型先鋒植物的迅速侵入而逐漸取代原有的耐蔭型樹種。林冠層的干擾被認為是維持森林物種豐富度和多樣性的重要過程(Brokaw，1985;DeStevenetal．，1991;Lafon，2004)。Yamamoto(1992)比較研究了日本西部原生性常綠闊葉林不同大小林窗下物種更新的情況，揭示了該群落的優勢種樹包括幾種不同生態需求的植物類型，有些林冠樹種在林窗形成前就已存在，也有一些種類是從萌條發育起來的。因此，進一步監測這次冰雪災害對南嶺森林群落物種的受損和恢復特點，對深入研究其群落結構的物種組成、更新特點和自然演替規律具有重要的意義。 3.3冰雪災害對南嶺五指山次生林珍稀保護植物的影響 南嶺山地地形地貌復雜多樣，孕育了豐富的珍稀特有植物，它們是維持當地森林群落物種多樣性的重要成分。本研究表明，福建柏和廣東松在調查區域分布較多，其林木受損率較低，反映了這兩個針葉樹種的抗冰雪災害能力較強，這可能也是其能在五指山陡峭山地上得以保存和茂盛發展的主要原因之一。但另一方面，包括廣東松和福建柏在內的部分珍稀針葉樹，其萌條恢復速度遠較闊葉樹種低，其中，南方鐵杉和長苞鐵杉未見恢復，反映了這些樹種是生態脆弱種，由于它們所在生境多為陡峭山坡，自然條件比較惡劣，一方面容易遭受風災或冰災，另一方面又不利于植物的自然恢復。它們很容易因傷害而致死，從而導致種群衰退或消失。與針葉樹相比，大多數闊葉樹，包括珍稀闊葉樹在受損后的自然萌芽能力較強，反映了它們具有較強的適應性。實地調查發現，雖然大多數樹種在災后能存活下來，但其長勢已大受影響，它們的后期生長和命運如何還需要作深入的研究。因此，繼續開展林冠層珍稀樹種及其林下種群的發展動態研究，對認識冰雪災害對南嶺地區珍稀保護植物的影響機理很有必要，也很重要。