雾灵山亚高山草甸植物群落基本特征研究

雾灵山亚高山草甸植物群落基本特征研究

雾灵山位于河北省北部兴隆县。它位于北京、天津、唐山、承德、清东陵之间。这是温带的大陆性气候。雾灵山山体高大陡峻,地形复杂,气候多变,因此植被类型多样,垂直分布明显,植物种类繁多,物种资源丰富。亚高山草甸主要分布于主峰周围、百草洼、东西孤石等海拔1800～2000m的坡面及山脊部平缓的梁漫甸。调查样地为位于主峰南侧的草甸,海拔2000m,地貌为中山山地坡面,直形坡,坡度36°,坡向S25°W,坡位为上坡。坡面上散布有零星巨石。草本层总盖度为0.65,平均高度0.5m。由于旅游资源的开发,该地植被受到轻微的人为破坏。1学习方法1.1调查方法及样方设置在亚高山草甸植物群落范围内,选择坡度、坡位、坡向、微地形条件基本一致的地段进行本项目的研究。调查方法为机械布点法设置样方,样方面积1m×1m,样方间距5m,每年设置样方100个。首先对群落所处的地貌、坡位、坡度、坡形及其他生境条件作详细测定,然后逐个样方调查记载植物种类。外业调查于1991、1992、1994连续进行3a,共调查样方300个,共记录植物69种。1.2群落生态优势度的测度内业统计分析300个样方所得数据,分别计算各物种的密度、相对密度、盖度、相对盖度、频度、相对频度及重要值。计算重要值所采用公式为:ΙVi=Di′+Bi′+Fi′IVi=Di′+Bi′+Fi′式中:IVi为重要值,Di′为相对密度,Bi′为相对盖度,Fi′为相对频度。分别计算该群落的生态优势度指标、物种多样性指数以及种间随遇机率。其中群落生态优势度指标用Simpson指数来表示;物种多样性指数用Shannon-Wiener指数来表示;种间随遇机率用PIE指数来表示。此外,还计算了以这3个指数为基础的群落均匀度指标。计算中所采用公式分别为:Simpson多样性指数(D)为:D=Ν(Ν-1)S∑i=1ni(ni-1)Shannon-Wiener指数(H)为:Η=3.3219(lgΝ-1ΝS∑i=1nilgni)PIE指数为:ΡΙE=S∑i=1(niΝ)(Ν-niΝ-1)以Simpson多样性指数为基础的群落均匀度指数:ES=(S-β)(α-1)α+β(α+1)αS∑i=1ni(ni-1)以Shannon-Wiener指数为基础的群落均匀度指数:ESW=lgΝ-1ΝS∑i=1nilgni⁄lgΝ-1Ν[α(S-β)lgα+β(α+1)lg(α+1)]以种间随遇机率为基础的群落均匀度指数EΡΙE=S∑i=1ni(Ν-ni)Ν2(1-1S)式中:α=(N-β)S,即α为N、S的商;β为N、S的余数;N为样方中所有种的总个体数;ni为第i个种的个体数;S为群落中植物种类的总数。2结果与分析2.1亚高山草地植物的相对密度和盖度通过对300个样方所得数据的分析处理,分别得到每一种植物的密度、相对密度、盖度、相对盖度、频度、相对频度及重要值(表1)。通过对表1中的69种植物各自的基本特征进行比较,分别以相对密度、相对盖度、相对频度及其重要值为标准,进行排序,取每一项比较中最大的10种植物和最小的10种植物,结果见表2。通过分析可以发现,在相对密度、相对盖度、相对频度比较大的各10种植物中共同存在的有6种,它们分别是大叶章、硬质早熟禾、地榆、藁本、双花堇菜和细叶藁本。除此之外,银莲花的相对盖度最大,其重要值也相对较高,排在第5位,但相对其频度及相对密度均未在前10位;披针叶苔草和细叶苔草除了相对频度未处于前10位之外,其相对密度、相对盖度及重要值均较高;拳参在群落中的重要地位主要表现在其重要值及相对频度较高;金露梅具有较高的相对密度和相对盖度;歪头菜的相对频度较高,排在第3位;山韭菜除了具有较高的相对频度之外,其相对密度也较高;柳叶蒿则只在相对频度上表现出了一定的优势。通过表1还可以发现,银莲花和大叶章的盖度均超过了8%;地榆、硬质早熟禾、藁本的密度均在5%以上。而频度超过0.7的植物有地榆、大叶章和歪头菜,其中地榆的频度为0.92,由此说明地榆在整个亚高山草甸植物群落中的地位是非常重要的。此外,频度超过0.6的还有双花堇菜、细叶藁本、拳参、山韭菜、藁本、柳叶蒿。硬质早熟禾、披针叶苔草、大叶章、细叶苔草、双花堇菜、金露梅、地榆、细叶藁本、藁本、山韭菜等植物的密度均超过了15株/m2,前4种植物的密度均在50株/m2以上,其中硬质早熟禾的密度达到94.6株/m2,为整个群落中密度最大的植物。重要值是体现植物在整个群落中的作用及所处地位的重要依据。从重要值的角度对群落中的不同种群进行分析,能比较客观而全面地反映该种植物在群落中所处的地位及对整个群落起到的影响作用。在本研究中,重要值处于前10位的植物有大叶章、硬质早熟禾、披针叶苔草、地榆、银莲花、藁本、双花堇菜、细叶苔草、细叶藁本和拳参。其中前3种植物的重要值均超过了0.2,后面6种植物的重要值也都超过了0.1,拳参的重要值为0.0999。通过表1、表2可以看出,这些植物在相对密度、相对盖度、相对频度及重要值等各方面均表现出了较明显的优势,因而它们对群落的结构及外貌特征有着非常重要的影响。通过排序分析,可以发现紫羊茅、缬草、草木樨、鸡眼草、轮叶贝母、高山蓍、老芒麦、华北苔草、狭叶红景天、长叶百蕊草、细叶韭、华北景天、白苞筋骨草、穗花马先蒿、北柴胡等植物的相对盖度最低;金露梅的相对频度仅为0.014,处于最低的地位;毛莲蒿、华北耧斗菜、铁杆蒿、东亚唐松草、东北茶■子、野艾蒿、银背风毛菊、多歧沙参、篦苞风毛菊、北柴胡、穗花马先蒿、白苞筋骨草、长叶百蕊草、狭叶红景天、华北苔草、老芒麦、高山蓍、轮叶贝母、鸡眼草、草木樨、缬草、紫羊茅的相对频度也仅为0.028。银背风毛菊、多歧沙参、篦苞风毛菊、穗花马先蒿、白苞筋骨草、老芒麦、高山蓍、轮叶贝母、鸡眼草等植物的相对密度仅为0.07,雾灵沙参、棋盘花的相对密度也只有0.14。通过对各种植物的重要值进行分析,可以发现鸡眼草、轮叶贝母、高山蓍、老芒麦、白苞筋骨草、穗花马先蒿、蓖苞风毛菊、缬草、草木樨、狭叶红景天、长叶百蕊草和北柴胡等12种植物的重要值最小,其中前6种植物的重要值仅为0.002,后6种植物重要值也未达到0.003。通过与前边重要值较高的植物进行比较,可以非常明显地看出,这12种植物在整个亚高山草甸群落中所起的作用及对群落特征的影响是较小的。这一点可以从亚高山草甸植物群落的外貌特征上得到印证。2.2物种多样性及群落均匀度本研究主要采用了群落生态优势度指标、物种多样性指数和种间随遇机率及以这3个指数为基础的群落均匀度指标对雾灵山亚高山草甸植物群落结构特征进行描述。2.2.1生物多样性指数与生物量群落生态优势度指标采用Simposon指数来表示。该指数所代表的生物学意义是:从包含N个个体的含有S个种的样方或群落中随机抽取两个个体并不再放回,如果这两个个体属于相同种的概率大,则认为样方或群落的生态优势度较高,而其生物多样性指数则相对较低;反之则较高。在本研究中,该亚高山草甸植物群落的Simposon指数为11.75。2.2.2群落平均不定数指数ls周先叶、彭少麟、昝启杰都采用Shannon-Wiener多样性指数来作为测度物种多样性的指标。该指数的意义在于预测从群落中随机排出一个一定个体的种的平均不定数。当种的数目增加或已经存在的物种的个体分布越来越均匀时,此不定数都显然增加。通过应用Shannon-Wiener指数对该亚高山草甸植物群落物种多样性的计算,得出其Shannon-Wiener指数为4.19。2.2.3随机性随机该指数表示不同种的个体在随机的情况下相遇的概率。通过本研究对该群落种间随遇机率的分析得出结果,其PIE指数为0.91。2.2.4物种多样性指数比的测度较稳定的群落一般都具有较高的物种均匀度,所以作为群落物种多样性指数的辅助指标同时来表示群落的组成结构水平使得群落均匀度指标具有较高的生物学意义。在实际的测度中,一般是通过实测的物种多样性指数和该样地的种数、个体总数不变的情况下理论上具有的最大的多样性指数的比值来度量。本研究采用以下3种方法进行测度,其结果分别是:以Simpson指数为基础的群落均匀度指标为0.17;以Shannon-Wiener指数为基础的群落均匀度指标为0.69;以PIE指数为基础的群落均匀度指标为0.93。3群落物种多样性3.1从雾灵山亚高山草甸植物群落的物种组成结构来看,在调查所涉及到的69种植物中,大叶章、硬质早熟禾、地榆、藁本、双花堇菜、细叶藁本、银莲花、披针叶苔草以及细叶苔草等10余种植物在盖度、相对盖度、频度、相对频度、密度、相对密度以及重要值等各项指标中都表现出了较大的优势,在整个植物群落中处于较高的地位,影响着亚高山草甸的群落结构特征。3.2鸡眼草、轮叶贝母、高山蓍、老芒麦、白苞筋骨草、穗花马先蒿、篦苞风毛菊、缬草、草木樨、狭叶红景天、长叶百蕊草和北柴胡等12种植物的重要值最低,对群落特征影响最小。3.3重要值的大小取决于相对盖度、相对频度和相对密度3方面因素的共同作用,单纯某一因素的优势并不能决定其在整个群落中的地位及影响作用。这一点通过表2的排序比较可以得出相同的结论。3.4从群落的生态优质度指标、物种多样性指数、种间随遇机率及群落的物种均匀度指标来看,Simposon指数所代表的群落优势度指标相对偏高,为11.75(>10),以其为基础的群落均匀度指标则相对偏低,仅为0.17。Shannon-Wiener指数所代表的物种多样性指数为4.19,相对于一般的植物群落则稍显偏低。这可以从一定程度上说明群落的物种多样性并不很高。究其原因,主要与亚高山草甸的自然