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石灰岩地貌在海南主要分布于昌江县、东方市、保亭县、三亚市、儋州县和白沙县,多位于偏远的少数民族居住地,总面积超过570km2,以昌江和东方交界的俄贤岭分布最集中,面积约270km2。本文通过野外样地调查、标本采集,对海南石灰岩地区的植被分类系统、群落生态学特点、群落物种多样性、群落动态趋势等方面进行了研究,以探讨海南石灰岩地区的植被分类系统和植物群落学特征,填补中国海南热带石灰岩植物群落学研究的空白。并就当地少数民族对石灰岩生物资源的利用及其造成的影响进行调查、分析,提出石灰岩生物资源的保育策略。主要研究结果如下:
根据野外43800m2的样方调查结果,样地内共有维管植物617种,隶属于130科410属。组成群落的优势科以大戟科、桑科、樟科、杜英科、大风子科、壳斗科等为主。区系特征以热带性分布属占明显的优势,占80%以上,其中以热带亚洲分布类型占优势,温带性分布属所占比例极小。群落外貌主要以革质、单叶、全缘和中型叶为主的常绿中高位芽植物组成为特征。
根据海南石灰岩地区的实地情况,提出了海南石灰岩地区的植被分类系统。它既不同于雨林,也不同于季雨林和常绿阔叶林,而是一类特殊的热带石灰岩植被。因此,本文从植被型的水平上将海南石灰岩植被划分出三种植被型,分别为:热带石灰岩阔叶林、热带石灰岩稀树灌丛和热带石灰岩藤灌丛,并将前者和后两者分别置于《中国植被》中的阔叶林植被型组和灌丛植被型组之下,使中国热带石灰岩植被的分类系统找到一个合理的位置和归宿。根据群落的种类组成和生态学特点,把热带石灰岩阔叶林再划分为热带石灰岩沟谷雨林、热带石灰岩常绿林、热带石灰岩半常绿林、热带石灰岩落叶林、热带石灰岩山顶矮林、热带石灰岩稀树灌丛和热带石灰岩藤、灌丛7个植被亚型。在各个亚型下面划分群系和群丛。植被型、群系和群丛是该分类系统的主要分类单位,植被亚型是主要亚单位。
通过对群落物种α多样性的研究表明,在越荫蔽、环境越闭塞的群落中,森林的保水能力就越强,从而具有更丰富的植物种类和更高的α多样性指数,群落的发育就更好。所以,水分是影响海南石灰岩地区群落发育的最重要的生态因子。总体而言,对于非山顶群落来说,在人为干扰较轻、水分条件较好的生境,群落的乔木层各项指数值都较高,优势种不明显,物种分布比较均匀。反之,各项指数以乔木层的为最高,但个体数多集中于少数的种类中,所以乔木层优势种突出。对于山顶矮林来讲,各层物种数以草本层或灌木层最多,但其个体数也最多,从而使其α多样性指数较低,群落的物种分布不均匀。
海拔梯度对海南俄贤岭石灰岩植物群落的物种多样性变化影响表现为“中间膨胀”型规律,呈现出这种规律的原因与对群落的人为干扰程度有很大的关系。坡向对俄贤岭石灰岩植物群落物种多样性的影响表现为西北坡的物种丰富度指数、多样性指数均最高,均匀度指数较低;东南坡的多样性指数和均匀度指数最低,物种丰富度指数较低,北坡的各项指数居中。这与邻近地区非石灰岩基质的植物群落物种多样性对坡向变化的规律相反,其原因主要是因为坡向引起热量的变化,进而引起水分的变化。生境异质性引起的水分条件变化越大,物种多样性指数值变化就越明显。Simpson指数和Shannon-Winner指数的变化趋势比较一致,与Pielou指数变化趋势相差较大。林下层较之乔木层对生境的变化反应更敏感。β多样性的相似性比较显示出俄贤岭不同坡向群落优势种类的相似性较大。
通过群落中主要种群的年龄结构分析群落的演替趋势,结果显示,石灰岩沟谷雨林处于演替顶级阶段,并由于人为干扰的影响呈现逆向演替趋势。常绿林和半常绿林均呈正向演替趋势。山顶矮林是一类特殊的植被,处于演替的初级阶段,并且在没有人为干扰的情况下,将正向演替,但进度非常缓慢。目前影响群落正向演替的因素主要来自人类干扰。恢复和保护石灰岩植被的最好方法是封山育林。
砍伐、采挖、砍山烧荒、开矿采石、采伐石材、狩猎等是海南石灰岩生物多样性主要的威胁因素。建议通过修筑公路、调整农业结构、政府解决部分剩余劳动力、发展当地生态旅游、建立石灰岩地区自然保护区等措施来促进海南石灰岩地区植被与生物多样性的保育。
此外,在样地中发现了很多海南石灰岩特有种,如霸王栎(Quercusbawanglingensis)、海南大戟(Euphorbia hainanensis)、霸王远志(Polygalabawanglingensis)、海南十大功劳(Mahonia hainanensis)等,其中霸王栎和海南大戟为山顶矮林群落的优势种。轮叶戟、刺桑、山五月茶等种类为群落的优势种,这在其它地区很少见。青皮林群落的发现对海南热带亚地带界线的划分提供了重要证据。在样地中还发现了新种2个,海南新纪录种3个,被列为国家保护植物名录的植物15种。这些植物的发现,表明海南石灰岩地区植物群落和植物区系具有十分重要的保育价值。