植物群落類(lèi)型及結(jié)構(gòu)特征CG

1、遼東山地老禿頂子冰緣地貌植物群落類(lèi)型及結(jié)構(gòu)特征摘要：關(guān)鍵詞：老禿頂子；冰緣地貌；群落類(lèi)型；結(jié)構(gòu)特征引言冰緣地貌是由凍脹、熱融蠕流、熱融、雪蝕、風(fēng)力等寒凍風(fēng)化和凍融作用形成的地表形態(tài). 一般指無(wú)冰川覆蓋的氣候嚴(yán)寒地區(qū)的凍土分布區(qū)和季節(jié)凍土區(qū)發(fā)育的冰緣地貌, 因而冰緣地貌又稱(chēng)凍土地貌 1遼東地區(qū)凍土環(huán)境屬于季節(jié)性?xún)鐾?，冰期?nèi)地表受到強(qiáng)烈的風(fēng)化作用，使得山體巖層崩解分離，散落的巖塊、碎屑常堆積于緩坡或谷地，形成雜亂無(wú)章的亂石堆積，故此，當(dāng)?shù)厝艘矊⒃摰孛卜Q(chēng)為“亂石窖”或“跳石塘”。目前植被狀況良好，苔蘚、地衣、蕨類(lèi)和灌木覆蓋嚴(yán)密，喬木根系固定在巖石縫隙之間，郁閉度在0.7以上，給公頃蓄積量達(dá)300立方

2、米。但這種特殊石質(zhì)生境上的森林植被一旦遭到破壞，不僅恢復(fù)困難，還潛在著發(fā)生泥石流、嘯山等重大地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)。加之本區(qū)正好處在我國(guó)東部23級(jí)生態(tài)敏感帶的邊緣，生態(tài)環(huán)境脆弱，存在著生態(tài)環(huán)境的不穩(wěn)定性。因此，掌握冰緣地貌上覆植被的分布規(guī)律，對(duì)提高植物群落的穩(wěn)定性、豐富性。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于冰緣地貌與植被生態(tài)學(xué)之前的關(guān)系研究還比較少見(jiàn)，1983年陳鵬等研究了長(zhǎng)白山冰緣地貌與土壤動(dòng)物之間的關(guān)系?！?】對(duì)于遼東山地老禿頂子冰緣地貌的研究?jī)H限于對(duì)其冰緣地貌的形成和冰緣地貌本身單方面的研究，還沒(méi)有把遼東山地老禿頂子冰緣地貌與其植被生態(tài)學(xué)聯(lián)系到一起進(jìn)行研究。本文通過(guò)對(duì)老禿頂子冰緣地貌上的植物群落類(lèi)型及結(jié)構(gòu)特征的研究

3、，旨在揭示其冰緣地貌上的植物類(lèi)型，分布、結(jié)構(gòu)等特征與其所在冰緣地貌環(huán)境之間的關(guān)系，從而為冰緣地貌上的植被保護(hù)提供基礎(chǔ)的科學(xué)依據(jù)。1研究區(qū)概況老禿頂子國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(124°4113125°515 E；41°111141°2134 N)位于遼寧省東部桓仁、新賓兩縣交界處，主峰老禿頂子位于遼寧老禿頂子自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)內(nèi)，海拔1367.3m，相對(duì)高差867m，為遼寧第一峰。其四周群山起伏，各山間谷地均有大量冰緣地貌分布。土壤類(lèi)型主要以棕壤和暗棕壤為典型代表,多由花崗巖殘積母質(zhì)發(fā)育而成,結(jié)構(gòu)疏松,有機(jī)質(zhì)含量高,適宜植被生長(zhǎng)【2】。地帶性植被為溫性落葉闊葉林,植

4、物區(qū)系屬長(zhǎng)白植物區(qū)系的西南邊緣,兼有華北植物區(qū)系的過(guò)渡性，生物多樣性豐富，查明有真菌植物50 科 44 種 , 地衣植物 13 科 84 種 , 苔鮮植物 50 科 204 種 , 維管束植物 120 科 1141 種。維管束植物中有蕨類(lèi)植物 19 科 60 種 , 裸子植物 4 科 23 種 , 被子植物97 科 1058 種 24 , 主要優(yōu)勢(shì)科有菊科(Compositae) 、薔薇科 (Rosaceae) 、毛茛科(Ranun2culaceae) 、禾本科( Gramineae) 、百合科(Liliaceae) 、豆科 (Leguminosae) 、傘形科(Api2aceae) 、楊柳科

5、(Salicaceae) 、莎草科(Cyperaceae) 、唇形科(Labiatae) 等。區(qū)內(nèi)氣候類(lèi)型屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均溫6.3，年降水量為870-1060mm，年平均相對(duì)濕度67%【4】；年無(wú)霜期133d，凍結(jié)期114d，年平均凍土厚度91cm。境內(nèi)水系發(fā)達(dá)、河流網(wǎng)布，局部亂石窖之下形成暗河，在巨石平緩淺層處會(huì)露出地面。2研究方法2.研究方法2.1樣方調(diào)查法于2013年6月7月，采用樣方調(diào)查法對(duì)遼東山地老禿頂子地區(qū)進(jìn)行調(diào)查。共設(shè)置樣地48個(gè)。首先設(shè)置20m*30m的喬木層樣方，共設(shè)置喬木樣方39個(gè)。記錄DBH5cm的所有植株的種類(lèi)、胸徑、樹(shù)高和冠幅，并測(cè)定林冠郁閉度，共記錄喬

6、木種類(lèi)38種，隸屬14科23屬。在樣地的四個(gè)角處設(shè)置5m*5m的灌木樣方，共取灌木樣方192個(gè)。主要測(cè)定DBH5cm的所有木本個(gè)體（包括喬木幼苗和幼樹(shù)）的種類(lèi)、每個(gè)種的分蓋度、基徑、叢高和冠幅，共記錄灌木種類(lèi)58種，隸屬23科41屬。在樣地的中心和四個(gè)角處設(shè)置5個(gè)1m*1m草本層樣方。共取草本層樣方240個(gè)。記錄植物種類(lèi)及各植物種的分蓋度、株叢數(shù)和平均高度，共記錄草本種類(lèi)123種，隸屬43科94屬。同時(shí)用GPS、高度表、手持羅盤(pán)測(cè)定每一個(gè)調(diào)查樣地的經(jīng)緯度、海拔高度、坡度、坡向。2.2群落重要值計(jì)算及其分類(lèi)2.2.1群落重要值的計(jì)算以樣地為單位，分別計(jì)算每個(gè)樣地內(nèi)喬木層、灌木層以及草本層每個(gè)種的

7、重要值。其中：?jiǎn)棠緦游锓N重要值 IVar =（相對(duì)密度+相對(duì)優(yōu)勢(shì)度+相對(duì)高度+相對(duì)蓋度）/ 4上式中相對(duì)優(yōu)勢(shì)度（%）=100×某個(gè)種的胸高斷面積/所有種的胸高斷面積之和；灌木層物種重要值 IVsh =（相對(duì)密度+相對(duì)優(yōu)勢(shì)度+相對(duì)高度+相對(duì)蓋度）/ 4上式中相對(duì)優(yōu)勢(shì)度（%）=100×某個(gè)種的基部斷面積/所有種的基部斷面積之和；草本層物種重要值 IVhe =（相對(duì)密度+相對(duì)頻度+相對(duì)高度+相對(duì)蓋度）/ 4上式中相對(duì)頻度（%）=100×某個(gè)種出現(xiàn)的樣方統(tǒng)計(jì)數(shù)/5。2.2.2森林群落分類(lèi)森林生態(tài)系統(tǒng)中喬木層占據(jù)著重要位置，喬木層的物種組成可以決定其林地灌木層以及草本層的物

8、種組成和格局。在48各樣方中有39個(gè)樣方中存在喬木層，共記錄植物38種。以39個(gè)喬木樣方的物種重要值構(gòu)建39*38的原始矩陣。由于剩下9個(gè)沒(méi)有喬木層的樣方以灌木層的物種重要值構(gòu)建9*58的原始矩陣。以樣方為實(shí)體，種的重要值為屬性。使用pc-ord軟件， 采用雙向指示種分析法( Two -way Indicator Species Analysis, TWINSPAN)將39個(gè)喬木樣方劃分為 32個(gè)組, 分別代表個(gè)32植物群落類(lèi)型，將9個(gè)灌木樣方劃分為7個(gè)組，分別代表個(gè)7植物群落類(lèi)型。但結(jié)合植物群落學(xué) 生態(tài)學(xué)原則 , 老禿頂子北坡森林植被帶最終可歸為6 組 , 代表6 個(gè)群落類(lèi)型。分別為落葉闊葉

9、林、針闊混交林、針葉林、喬灌塊狀混交林、灌叢以及灌草叢。2.3物種多樣性的測(cè)度 根據(jù)群落物種多樣性的測(cè)度方法，用下列指數(shù)測(cè)度遼東山地老禿頂子冰緣地貌物種多樣性的指數(shù)：(1)物種豐富度物種豐富度S=出現(xiàn)在樣地內(nèi)的物種數(shù)(2)多樣性Shannon-Wiener指數(shù)H=-Pi lnPiSimpson指數(shù)(優(yōu)勢(shì)度指數(shù))D=1-Pi2式中Pi為物種的相對(duì)重要值.用以上各式及S來(lái)度量各樣方的多樣性，然后取其平均值來(lái)代表各群落的多樣性指數(shù)。3結(jié)果與分析3.1不同冰緣地貌植物群落類(lèi)型多樣性構(gòu)成特征根據(jù)TWINSPAN與植物群落學(xué)生態(tài)學(xué)原則相結(jié)合將48個(gè)樣地的植物群落類(lèi)型劃分為6類(lèi)，這6種植物群落類(lèi)型分布于3個(gè)

10、不同的冰緣地貌。表1列出了遼東山地老禿頂子3個(gè)不同冰緣地貌類(lèi)型上分布的植物群落類(lèi)型。分布海拔、地點(diǎn)、平均土層厚度、群落蓋度、建群種、優(yōu)勢(shì)種以及主要的伴生種。在表1中可以看出石流坡和石海的群叢類(lèi)型均為4種，其次是石河，有3個(gè)群落類(lèi)型，三類(lèi)不同的冰緣地貌類(lèi)型兩兩之間存在共有群叢類(lèi)型。其中落葉闊葉林是三種地貌類(lèi)型的共有群落類(lèi)型，針闊葉混交林是石流坡和石河的共有群落類(lèi)型。喬灌塊狀混交林是是石流坡和石海的共有群落類(lèi)型。同時(shí)三種不同的冰緣地貌也存在專(zhuān)有群落類(lèi)型，針葉林是石河的專(zhuān)有群落類(lèi)型。灌草叢是石海的專(zhuān)有群落類(lèi)型。因此不難看出不同的冰緣地貌植物群落類(lèi)型有明顯差異，同時(shí)有些群叢具有共有性而有些群叢具有專(zhuān)有

11、性。3.2不同冰緣地貌類(lèi)型多樣性指數(shù)差異分析 計(jì)算不同冰緣地貌上喬木層、灌木層、草本層的平均樣方多樣性指數(shù)來(lái)代表這種冰緣地貌的綜合群落多樣性指數(shù)表(2)，由表(2)可以看出遼東山地老禿頂子三類(lèi)冰緣地貌中喬木層層和灌木層的綜合多樣性指數(shù)變化依次為：石河>石流坡>石海。石河的H指數(shù)最高，群落中生物種類(lèi)增多代表了群落的復(fù)雜程度增高，即H值愈大，群落所含的信息量愈大。從石河的形成上來(lái)看，石河是由于高山高原冰緣環(huán)境下碎石在冷生作用和重力的影響下沿斜坡移動(dòng)而形成的。主要出現(xiàn)在山麓和兩山之間的溝谷里，海拔較低，坡度較低平均坡度為16°。土層厚度2545cm之間，最厚可達(dá)100cm，土壤

12、肥沃濕潤(rùn)，為植物的生長(zhǎng)提供了良好的環(huán)境。群落的蓋度和郁閉度都在90%以上。因此石河上喬木層和灌木層的綜合多樣性指數(shù)比較高。為什么草本層指數(shù)低？石海的喬木層，灌木層的H綜合多樣性指數(shù)都是最低的，由于石海是由于水凍結(jié)引起基巖或土體膨脹的過(guò)程中它會(huì)使基巖沿裂隙脹開(kāi)，導(dǎo)致巖石崩解，產(chǎn)生巨石原地鋪蓋的現(xiàn)象。坡度小，平均坡度為7°。平均土層厚度為60cm。最大厚度為100cm。石海分布在遼東山地老禿頂子山山頂，平均海拔在1200m以上，由于海拔較高氣候寒冷，風(fēng)力大，不適宜高位芽值物和地上芽植物生長(zhǎng)。所以石海的喬木層和灌木層的植物綜合多樣性指數(shù)最低。而草本層多為能夠適應(yīng)低溫的多年生草本和一、二年生

13、草本，分布均勻。群落類(lèi)型為灌叢、灌草叢、喬灌塊狀混交林和落葉闊葉林。所以石海的喬木層和灌木層的植物綜合多樣性指數(shù)最低。而草本層多為能夠適應(yīng)低溫的多年生草本和一、二年生草本，分布均勻。表1 不同冰緣地貌的群落類(lèi)型及其生境特征冰緣地貌類(lèi)型植物群落類(lèi)型海拔分布地點(diǎn)土層厚度群落蓋度植物種類(lèi)建群種和優(yōu)勢(shì)種主要伴生種石河落葉闊葉林、針闊混交林、針葉林904m1176m場(chǎng)子溝，三道溝，小冰壺溝中部及山麓25-45cm65%85%紫椴(Tilia amurensis)、蒙古櫟(Quercusmongolica)、色木槭(Acermono)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、臭冷杉(Abies

14、 nephrolepi)、大青楊(Populusussuriensis)、大翅衛(wèi)矛(Euonymusmacropterus)、狗棗獼猴桃(Actinidia kolomikta)、酢醬草(Oxalis corniculata)、深山唐松草(Thalictrum.tuberiferum)等石海灌叢、喬灌塊狀混交林、灌草叢、落葉闊葉林1288m1321m老禿頂子山頂部約60cm石流坡落葉闊葉林、針闊混交林、喬灌塊狀混交林、灌叢847m1310m場(chǎng)子溝，三道溝，小冰壺溝山脊表2 不同冰緣地貌的3個(gè)層片的綜合群落多樣性指數(shù)地貌類(lèi)型喬木層多樣性指數(shù)平均值灌木層多樣性指數(shù)平均值草本層多樣性指數(shù)平均值SHD

15、SHDSHD石河241.6540.718371.5420.746831.3980.659石海111.2760.652291.3360.662682.0760.836石流坡231.499O.711381.3720.696961.7350.7463.2不同冰緣地貌類(lèi)型植物群落生活型特征分析 基于溫度、水分等氣候因子的影響丹麥植物學(xué)家 Raunkiaer 以植物體渡過(guò)冬寒或干旱不利生長(zhǎng)季節(jié)的適應(yīng)方式作為分類(lèi)基礎(chǔ),即以植物更新芽(休眠芽)距離土表的位置高低及芽的保護(hù)特征為依據(jù),把高等有花植物分5大生活型類(lèi)群。據(jù)此統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),由于地貌類(lèi)型的不同導(dǎo)致水、熱環(huán)境存在差異進(jìn)而會(huì)影響植物生活型的分布差異。4總結(jié)參

16、考文獻(xiàn)：(1) CuiZhijiu. The basiccharacteristics of periglacial landforms in Qinghai Tibet Pl at eau J . Sci ence in China, 1981( 6) : 724- 733. 崔之久. 青藏高原冰緣地貌的基本特征 J . 中國(guó)科學(xué), 1981( 6) : 724- 733.1 董厚德,唐炯炎.遼東山地“亂石窖”植被演替規(guī)律的初步研究J.植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)叢刊,1965,3(1):117-130.2 張寶財(cái),張華,祝業(yè)平,等.遼寧老禿頂子南坡植物生活型譜及其海拔變化J.遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2007,30(4):499-502.3 張華,馬延新,武晶,等.遼東山地老禿頂子北坡植被類(lèi)型及垂直帶譜J.地理研究.2008,27(6):1261-1270.4 趙軍,陳建偉,呂剛.老禿頂子自然保護(hù)區(qū)森林植被類(lèi)型的植物多樣性J.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,28(5):849-852. 2