文章信息
- 房用, 梁玉, 刘月良, 杜相海.
- Fang Yong, Liang Yu, Liu Yueliang, Du Xianghai
- 黄河三角洲湿地植被群落数量分类与排序
- Quantitative Analysis and Ordination of Vegetation in Huanghe River Delta
- 林业科学, 2009, 45(10): 152-154.
- Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(10): 152-154.
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文章历史
- 收稿日期:2008-03-03
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2. 山东黄河三角洲国家级自然保护区管理局东营 257091
2. Shandong Yellow River Delta National Nature Reserve Authority Dongying 257091
植被数量分析是研究植被生态学的重要手段,分类和排序是最为常用的数量分析方法,这一方法为客观、准确地揭示植被、植物群落及植物与环境之间的生态关系提供了合理的途径,是植被生态学的重要研究内容之一(张金屯,1991;张新时,1991;江洪,1994)。近年来,多元分析技术在群落生态学的应用日趋广泛与成熟,促进了植物群落学的理论与方法的发展,尤其是电子计算机软硬件的飞跃发展更加促进了多元分析技术的广泛应用。群落排序与分类的环境解释的日益成熟标志着植物群落学的分析进入了一个新阶段(Küchler et al.,1988)。运用排序与分类的环境解释方法不仅可以把植物群落的分布格局与环境资料进行客观定量地比较,而且可给出群落类型分布及其与环境梯度的关系,并赋予其数量指标。本文采用TWINSPAN分类和DCA排序,对黄河三角洲湿地的植被进行数量分类与排序研究,目的在于进一步明确湿地植被的主要群落类型及分布,了解该地区的生物多样性,对于黄河三角洲自然保护区的生态建设和开发具有指导意义。
1 研究区自然条件概况所选试验区位于119°05′06″—119°09′23.9″ E,37°45′31.9″—37°48′49.2″ N,属暖温带半湿润气候。全年平均气温12.3 ℃,极端最高气温41.9 ℃,极端最低气温-23.3 ℃,平均无霜期210天,降水量542.3~842 mm,多集中在夏季,占63.9%,年蒸降比3.6:1。区内人少地多,土壤以滨海盐土和滨海潮土为主,土壤盐渍化严重,主要是氯化物盐土和氯化物潮化盐土,土壤组成以泥砂为主,养分含量低。地下水埋深一般2~3 m,距海近者仅0. 5~1.5 m,受海水盐分和蒸发浓缩的影响,地下水矿化度高,一般10~40 g·L-1,高者达200 g·L-1。受高矿化度地下水的影响,土壤极易返盐退化。区内野生动物资源比较丰富,但植物种类贫乏,野生植被以盐生植被为主,群落种类组成简单。
2 研究方法 2.1 野外调查野外调查于2007年9月进行。选取13个具有典型代表意义的样地。采取样带与样方的方法对样地的植被进行测量。样带沿垂直黄河的方向设置,在样带上每隔5 m进行记录。样方为1 m×1 m或者3 m×3 m,在每个样带点和样方内详细记录每一植株的种名、最高高度、平均高度以及盖度,并用GPS进行定位。
2.2 重要值计算物种的优势度由其重要值表示,重要值(Ⅰ)的计算方法(胡正华等,2003):灌木层重要值=(相对密度+相对高度+相对盖度)/3;草本层重要值=(相对密度+相对高度+相对盖度)/3。
2.3 群落数量分类与排序采用TWINSPAN方法和DCA方法对13个样地的植被进行数量分类与排序。群落的分类、排序和作图分别由软件PCORDWIN和STATISTIC6.0完成。
3 结果与讨论 3.1 植被TWINSPAN分类结果利用PCORDWIN软件对13样地的植被进行TWINSPAN分类,划分为4个类型(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ);依据《中国植被》的群落命名原则,植被分类所得到的分组类型对应着植物群丛这一命名等级(吴征镒,1982)。根据各个物种的重要值所得出的13个样方的聚类分析结果见图 1。
Ⅰ碱蓬(Suaeda glauca)-柽柳(Tamarix chinensis)-芦苇(Phragmites communis)群落:该群落由样地1,2,9,11,13组成。群落内以碱蓬为优势种,芦苇和柽柳次之。碱蓬的重要值为21.12~61.82,盖度为50%~95%;芦苇的重要值为14.16~48.29,盖度为30%~80%;柽柳的重要值为8.57~25.76,盖度为10%~60%。伴生种为萝藦(Metaplexis japonica)、狗尾草(Setaria viridis)等。
Ⅱ碱蓬-芦苇群落:该群落包括样地4,5,6。碱蓬和芦苇为优势种,柽柳次之。碱蓬的重要值为14.22~29.67,盖度为40%~50%;芦苇的重要值为17.5~32.21,盖度为15%~50%。优势种优势地位不明显,该群落的伴生种比较多,包括萝NFDA2、狗尾草、白茅(Imperata cylindrica var. major)、野大豆(Glycine soja)、山苦荬菜(Ixeris chinensis)等,萝藦、狗尾草、白茅、野大豆的重要值也相对较大,该群落内物种分布相对均匀。3个样地均为人工形成的堤坝。
Ⅲ芦苇群落:该群落包括样地7,8,10,12。芦苇为优势种,重要值为24.14~ 30.23,盖度为30%~70%。伴生种包括蒲公英(Taraxacum mongolicum)、野大豆和山苦荬菜。此类型群落中,样地7,8,10为人工栽种的杨树(Populus)以及白蜡(Fraxinus chinensis)林,样地12紧挨人工林,4个样地立地条件相像。
Ⅳ芦苇-香蒲(Typha angustifolia)-荻(Triarrhena sacchariflora)群落:该类型群落只包括样地3。芦苇为优势种,重要值为48.29,盖度为85%。香蒲和荻次之。伴生种为杞柳(Salix integra)。此样方位于黄河南岸大汶流管理站附近,为引黄河水倒灌区,土壤的盐碱化程度已大大降低。
3.2 DCA排序结果传统的排序方法,如RA/CA等方法存在所谓的“弓形效应”(arch effect)或者“马蹄形效应”(horseshoe effect),Hill和Gauch(1980)提出了新的排序方法DCA(张金屯,1995)。与传统方法相比,DCA的排序结果更为理想,目前已经成为数量生态学单纯植被排序中的趋势性方法。13个样地的DCA排序如图 2所示。
由图 2可知,DCA排序将样地划分为4个明显的生态类群A,B,C和D。A类型主要包括样地1和13,这2个样方主要分布于盐分含量比较高的地区,位于黄河北岸,代表植物为碱蓬和柽柳;B类型包括样地2,4,5,6,9和11,其中样地4,5,6和9为人工形成的堤坝,堤坝周围为实施湿地恢复工程后的芦苇群,而样地2和11也都是位于黄河北岸,代表植物为芦苇、碱蓬、白茅、狗尾草等;C类型包括样地7,8和10,为人工栽种的杨树以及白蜡林,位于黄河北岸,代表植物为芦苇、萝藦;D类型包括样地3和12,样地3位于黄河两岸,而样地12则位于黄河北岸,但是两处都为引黄河水灌溉后形成的群落,土壤含盐量相对较低,代表植物为芦苇和香蒲。DCA排序的2个坐标轴对应特定的生态因子,第1轴(Axis 1)代表的是土壤含盐量,而第2轴(Axis 2)的生态意义不明确。
DCA排序结果反映了植物群落类型与土壤含盐量之间的关系。在未恢复区(人工未施加干扰),淡水资源短缺及海水侵蚀的影响使湿地处于逐渐退化的状态,由于近年来气候干旱,蒸发作用强烈,使原本盐碱化的土壤的盐分累积现象不断恶化。由于土壤含盐量对于植被具有很大的影响,是重盐碱地限制植物生长的主要因子(宋玉民等,2003;侯本栋等,2007),因此未恢复区的植被类型以盐生植物为主。恢复工程实施后,湿地水资源得到充分的补给,及时的灌排水使恢复区湿地水体得到不断更新。通过地表径流循环溶盐洗碱,土壤盐分大幅度降低,盐渍化现象得到显著改善,湿地植被类型及分布也发生改变,大量非盐生植物开始出现,植被演替朝正向发展。
本次研究中DCA排序的结果和TWINSPAN分类的结果较为一致,TWINSPAN分类是DCA排序结果的进一步细化,这和已有的许多研究结果相一致(郭东罡等,2005;上官铁梁等,2004;李素清等,2005;许彬等,2006)。
4 结论利用数量生态学方法对黄河三角洲的植被进行了数量分析。TWINSPAN分类将13个样方分为4个类型:碱蓬-柽柳-芦苇群落、碱蓬-芦苇群落、芦苇群落、芦苇-香蒲-荻群落。各个群落中优势种的优势地位明显程度不一。TWINSPAN分类更多地考虑了物种间的关系。
DCA排序的结果和TWINSPAN分类的结果较为一致,说明用2种方法进行植被数量研究是可行的,而且可以对研究结果进行相互验证;用DCA排序可以对群落分类的环境特征做出合理的解释,TWINSPAN分类的结果是DCA排序结果的进一步细化。DCA排序将13个样方分为了4个生态类型。其生态类型的区分环境因子则是土壤含盐量。随着土壤含盐量的变化,植被结构开始发生改变。土壤含盐量是影响植被结构的主要环境因子。
湿地恢复工程实施极大地改善了湿地的生态环境,降低了土壤盐分含量,大量非盐生植被的出现丰富了当地的生物多样性,促使植被演替朝正向发展,稳定了湿地生态系统。
湿地生态系统具有多种功能,不仅为人类社会提供丰厚的社会和经济效益,而且具有很高的生态效益,对维持生态平衡,保护生物多样性和珍稀物种资源,涵养水源,蓄洪防旱和降解污染等都有重要作用。黄河三角洲湿地是我国最年轻的新生湿地生态系统,典型性强,生境类型独特。因此对黄河三角洲湿地生态系统进行长期的定位的观察和研究,具有重要的理论和实际意义。
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