貴州安龍縣虎林組紅-石巖溶型金礦苔蘚植物特征

貴州安龍縣虎林組紅-石巖溶型金礦苔蘚植物特征

金友洞的紅色金屬礦屬于貴州西南部。紅色金礦床分布在貴州省錫山市。該類(lèi)金礦的特征是石灰?guī)r基巖與金礦紅土混生;紅色風(fēng)化殼剖面由上至下一般為:表層紅土-硬殼帶-網(wǎng)紋紅土層-(鐵盤(pán))-雜色粘土帶-腐泥巖-基巖組成。不過(guò),由于金礦的開(kāi)采,不少地方石灰?guī)r已直接出露地表。經(jīng)調(diào)查,大多紅土型金礦礦體表面的植被種類(lèi)特別單調(diào)且數(shù)量稀少,苔蘚植物是主要的植物類(lèi)群之一。這對(duì)我們?cè)谶@種特殊的地區(qū)開(kāi)展苔蘚植物研究提供了很好的研究背景。目前國(guó)內(nèi)在苔蘚植物研究方面,曾國(guó)驅(qū)、林邦娟對(duì)粵北石灰?guī)r地區(qū)苔蘚植物作過(guò)調(diào)查研究,張朝暉、彭濤等報(bào)道過(guò)中國(guó)昆明地區(qū)喀斯特洞穴洞口帶苔蘚植物研究,彭濤、張朝暉報(bào)道了湖北省大冶市銅山口礦區(qū)苔蘚植物初步研究,趙傳海、張朝暉對(duì)安徽銅陵獅子山銅礦苔蘚植物進(jìn)行了調(diào)查,李曉娜、張朝暉報(bào)道過(guò)江西德興銅礦苔蘚植物研究,這些研究主要是針對(duì)石灰?guī)r地區(qū)以及銅礦區(qū)上的植物生態(tài)進(jìn)行,對(duì)于運(yùn)用石灰?guī)r苔蘚植物與紅土型金礦區(qū)苔蘚植物進(jìn)行綜合分析目前還未見(jiàn)報(bào)道。本文主要是對(duì)豹子洞這種特殊金礦類(lèi)型中的石灰?guī)r及紅土型金礦苔蘚植物進(jìn)行比較研究,并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)分析,探討喀斯特以及紅土型金礦苔蘚植物對(duì)生境的適應(yīng)性,其成果對(duì)闡明石灰?guī)r與金礦區(qū)苔蘚植物之間的分布規(guī)律有重要的作用,亦可為石灰?guī)r地區(qū)植被的恢復(fù)、保護(hù)和利用等提供科學(xué)依據(jù)。1研究場(chǎng)所和研究方法1.1大水面、干草原區(qū)豹子洞位于貴州省西南部,隸屬于黔西南布依族苗族自治州,地處滇、桂、黔三省結(jié)合部,地跨東經(jīng)104°59′~105°41′,北緯24°55′~25°33′之間,總面積2237km2,距離縣城6.5km。該地區(qū)多雜草,灌木和喬木特別稀少。屬高海拔、低緯度、亞熱帶東南季風(fēng)與西南季風(fēng)氣候結(jié)合部,具有冬無(wú)嚴(yán)寒,夏無(wú)酷暑,四季如春,干濕分明的特點(diǎn)。由于受到海拔高度和地形的制約,氣候變化極其顯著,有“一山四季”和“十里不同天”的說(shuō)法。年平均氣溫16.1℃,1月平均氣溫為7.9℃,7月平均氣溫22.0℃,年降雨量1200~1500mm,最高可達(dá)1520.9mm,日照時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1647.3h/a,5-10月為雨季,雨量約占全年雨量的84.3%,雨量最集中的6-9月約占全年的66%,11月至次年4月為旱季,雨量?jī)H占全年的15.7%。1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1樣點(diǎn)設(shè)置和標(biāo)本采集野外工作于2004年8月下旬赴貴州安龍縣豹子洞紅土型金礦礦山進(jìn)行苔蘚植物標(biāo)本采集。采集區(qū)內(nèi)設(shè)10個(gè)樣點(diǎn),即石灰?guī)r和紅土型金礦區(qū)各設(shè)5個(gè),每隔10m設(shè)一個(gè),樣點(diǎn)大小為5m×5m,并用10cm×10cm的金屬框罩在地表面上,采集框內(nèi)所有的苔蘚植物,共采集了105份標(biāo)本。與此同時(shí),在野外詳細(xì)記錄了苔蘚植物的形態(tài)和環(huán)境特征,其具體情況見(jiàn)表1。1.2.2植物苔蘚種類(lèi)鑒定在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將剛采集回來(lái)的標(biāo)本一一裝入處理好的標(biāo)本袋中,并寫(xiě)清它們的編號(hào)及生境特征。然后采用HWG21型雙筒解剖鏡及XSZ2107TS型光學(xué)顯微鏡等儀器,借助于《中國(guó)蘚類(lèi)植物屬志(上、下冊(cè))》、《中國(guó)苔蘚植物志》以及多本地方苔蘚植物志等現(xiàn)代苔蘚分類(lèi)工具書(shū),采用經(jīng)典的形態(tài)分類(lèi)方法進(jìn)行鑒定工作;在結(jié)果整理與分析中,苔蘚植物的區(qū)系地理成分主要是根據(jù)現(xiàn)代地理分布,參考Holz、張力等人對(duì)苔蘚植物現(xiàn)代區(qū)系成分的劃分方法進(jìn)行劃分。1.2.3sfd1:sc為2ca+b100%,2ca+b100%1的屬相似性系數(shù)(1)根據(jù)苔蘚植物屬的相似性系數(shù)(Similaritycoefficientofgenera)公式[13,14,15,16,17,18,19]計(jì)算兩個(gè)地區(qū)苔蘚植物屬相似性系數(shù),所用公式為:Sc=2cA+B×100%(1)Sc=2cA+B×100%(1)其中,Sc為兩地的屬相似性系數(shù),c為共有屬數(shù),A、B分別為僅出現(xiàn)于一地的屬數(shù)。(2)采用Shannon-Wiener指數(shù)測(cè)度群落不同區(qū)域的物種多樣性(H):Η=3.3219(lgΝ-1Νs∑i=1nilgni(2)H=3.3219(lgN?1N∑i=1snilgni(2)(3)以Simpson指數(shù)測(cè)定各樣地的生態(tài)優(yōu)勢(shì)度(D):D=1-s∑i=1ni(ni-1)Ν(Ν-1)(3)(4)在此基礎(chǔ)上,測(cè)定種間相遇機(jī)率(PIE)指數(shù):ΡΙE=s∑i=1(ni-1Ν)(Ν-niΝ-1)(4)以上(2)、(3)、(4)式中,N為所有種的個(gè)體總數(shù),ni為第i種的個(gè)體數(shù),s是種數(shù)。2研究結(jié)果2.1br溶液關(guān)于brnussp.2.2結(jié)果描述經(jīng)初步分析、鑒定及整理,貴州豹子洞紅土型金礦區(qū)蘚類(lèi)植物標(biāo)本共有9科25屬40種,其中在石灰?guī)r地區(qū)有7科11屬12種;紅土型金礦上有6科18屬28種,其結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可知,在石灰?guī)r地區(qū),叢蘚科(Pottiaceae)占明顯優(yōu)勢(shì),共4屬4種,占本區(qū)總屬數(shù)的16%,總種數(shù)的10%,如:叢本蘚Anoectangiumaestivum(Hedw.)Mitt.,東亞紅葉蘚Bryoerythrophyllumwallichii(Mitt.)P.C.Chen和卷葉濕地蘚Hyophilainvoluta(Hook)Jaeg.;真蘚科(Bryaceae)次之,共2屬3種,占本區(qū)總屬數(shù)的2%,總種數(shù)的7.5%,如:彎形真蘚BryumrecurvulumMitt.,銀葉真蘚BryumargentenmHedw.和尼泊爾短月蘚BrachymeniumnepalenseHook.inSchwaegr;其它的5科均為1屬1種,占該地區(qū)總屬數(shù)的4%,總種數(shù)的2.5%,它們分別是:印度牛毛蘚DitrichumdarjeelingenseRen.etCard.,中華粗石蘚Rhabdoweisiacrispate(Dicks.exWith.)Lindb.,細(xì)葉小羽蘚Haplocladiummicrophyllum(Hedw.)Broth.,勃氏青蘚BrachytheciumbrotheriPar.,大灰蘚HypumplumaeformeWils.。在金礦區(qū),叢蘚科(Pottiaceae)也是占明顯的優(yōu)勢(shì)科,共6屬7種,占本區(qū)總屬數(shù)的24%,總種數(shù)的15%,如:狹葉擬合睫蘚Pseudosymbleharisangustata(Mitt.)P.C.Chen,酸土蘚Oxysteguscylindricus(Brid.)Hilp.,云南墻蘚TortulayunnanensisP.C.Chen;其次是真蘚科Bryaceae、曲尾蘚科Dicranaceae和牛毛蘚科Ditrichaceae,它們都包括3個(gè)屬,分別占該地區(qū)總屬數(shù)的8%,包括9種如:狹網(wǎng)真蘚BryumalgovicumSendt.,云南青毛蘚DicranodontiumntiumteniiBroth.et.Herz.,牛毛蘚Ditrichumheteromallum(Hedw.)Britt.,細(xì)葉牛毛蘚Ditrichumpusillum(Hedw.)Hamp.等。由此結(jié)果可以看出該地區(qū)石灰?guī)r上苔蘚植物種類(lèi)特別稀少,其主要原因是生境極為干燥,幾乎沒(méi)有植被,多裸露巖石,而且重金屬污染嚴(yán)重和人為干擾大。而在金礦區(qū),苔蘚植物種類(lèi)也比較少,其主要原因是金礦區(qū)都是重金屬污染的地區(qū),大多數(shù)金屬元素對(duì)植物體來(lái)說(shuō)都是有毒金屬元素,它們都會(huì)直接影響植物體的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖。2.2青毛蘚屬genussp.類(lèi)型根據(jù)苔蘚植物的現(xiàn)代地理分布,結(jié)合吳征鎰對(duì)中國(guó)種子植物屬分布類(lèi)型的研究中所界定的范圍,將該研究區(qū)的苔蘚植物劃分為如表3所示的9個(gè)成分組成。從表中可以看出,主要以北溫帶分布與中國(guó)特有分布為主,這2種成分所占比例分別為34.6%和26.9%,其主要種類(lèi)有:細(xì)葉牛毛蘚Ditrichumpusillum(Hedw.)Hamp.,云南青毛蘚DicranodontiumntiumteniiBroth.et.Herz.,中華粗石蘚Rhabdoweisiacrispate(Dicks.exWith.)Lindb.等。其次是東亞成分、泛熱帶成分與熱帶亞洲成分,它們分別占總種數(shù)的11.5%、7.7%和7.7%,其主要種類(lèi)為:東亞紅葉蘚Bryoerythrophyllumwallichii(Mitt.)P.C.Chen,硬葉小金發(fā)蘚Pogonatumneesii(C.Muell.)Dozy.等。最少的成分是溫帶亞洲成分、東亞-北美成分和地中海區(qū)、西亞、中亞成分,它們分別占總種數(shù)的3.8%,其種類(lèi)為狹葉扭口蘚BarbulasubcontortaBroth.,荷包蘚Garckeaphascoides(Hook.)C.Muell.和全緣青毛蘚DicranodontiumsubintegrifoliumBroth.。2.3金礦床真蘚植物屬的相似性相似性系數(shù)對(duì)于苔蘚植物區(qū)系分區(qū)和研究過(guò)渡地區(qū)苔蘚植物區(qū)系的地理屬性具有很大的意義。在這兩個(gè)研究區(qū)域中共有2個(gè)相同的屬:牛毛蘚屬DitrichumHamp.和真蘚屬BryumHedw.。根據(jù)公式(1)計(jì)算該地區(qū)苔蘚植物屬的相似性。結(jié)果表明,豹子洞金礦石灰?guī)r苔蘚植物與其金礦區(qū)苔蘚植物屬的相似性系數(shù)為0.1379。在苔蘚植物種的水平上,石灰?guī)r區(qū)與金礦區(qū)苔蘚植物相比僅有1個(gè)共同的種類(lèi)出現(xiàn)在這兩個(gè)區(qū)域中,即銀葉真蘚BryumargentenmHedw.,其種的相似性系數(shù)為0.05。由此可以看出在相同氣候環(huán)境下兩個(gè)不同研究區(qū)域的苔蘚植物無(wú)論從屬水平上,還是從種水平來(lái)說(shuō),其相似性都較低,這說(shuō)明了不同基質(zhì)對(duì)苔蘚植物種的選擇較為明顯。2.4巖石區(qū)生境中苔蘚多樣性的變化物種多樣性是群落生物組成結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo),它不僅可以反映群落組織化水平,而且可以通過(guò)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系間接反映群落功能的特征。Simpson指數(shù)亦稱(chēng)生態(tài)優(yōu)勢(shì)度,它是表明群落的優(yōu)勢(shì)度集中在少數(shù)種上的程度指標(biāo)。Shannon-Wiener指數(shù)是表示群落中物種豐富程度的指標(biāo)。種間相遇機(jī)率PIE是反映群落中物種同時(shí)出現(xiàn)可能性的一種指標(biāo),它和多樣性指數(shù)H的變化趨勢(shì)基本一致。通過(guò)公式(2)、(3)、(4)計(jì)算,其結(jié)果見(jiàn)表4。從表中可知,在石灰?guī)r地區(qū)和金礦區(qū)苔蘚植物的Shannon-Wiener指數(shù)(H)和種間相遇機(jī)率指數(shù)(PIE)均較低,說(shuō)明其植物種類(lèi)分布較不均;豐富度較低;Simpson指數(shù)(D)則較高,說(shuō)明其優(yōu)勢(shì)度集中在少數(shù)種,如叢本蘚Anoectangiumaestivum(Hedw.)Mitt.、銀葉真蘚BryumargentenmHedw.、大灰蘚HypumplumaeformeWils、云南墻蘚TortulayunnanensisP.C.Chen、牛毛蘚Ditrichumheteromallum(Hedw.)Britt.、硬葉小金發(fā)蘚Pogonatumneesii(C.Muell.)Dozy等。以上結(jié)果說(shuō)明了在不同的生境中苔蘚植物的分布具有較大的區(qū)別。其主要原因是石灰?guī)r地區(qū)環(huán)境比較惡劣,能在上面生存的種類(lèi)特別稀少,而本研究區(qū)又屬重金屬污染的區(qū)域,并且大多數(shù)重金屬元素都是對(duì)植物體有害的元素,過(guò)量了就會(huì)引起中毒而死亡。因此,石灰?guī)r地區(qū)和礦區(qū)苔蘚植物群落的物種多樣性指數(shù)都特別低。3不同介質(zhì)中苔蘚對(duì)物種生長(zhǎng)的影響(1)科屬分布不均。豹子洞金礦石灰?guī)r地區(qū)和金礦區(qū)苔蘚植物調(diào)查發(fā)現(xiàn)了9科25屬40種,未發(fā)現(xiàn)苔類(lèi)植物。該地苔蘚植物主要集中在叢蘚科、曲尾蘚科、真蘚科3個(gè)優(yōu)勢(shì)科。從分布屬來(lái)看,真蘚屬、絲瓜蘚屬、青毛蘚屬和墻蘚屬是優(yōu)勢(shì)屬,4屬總共包含了18種苔蘚植物,占總種數(shù)的45%。(2)苔蘚植物種分布差異大且不具明顯集中性。各采集點(diǎn)間共有種特別少,反映了不同苔蘚對(duì)不同基質(zhì)的需求不同,也說(shuō)明不同苔蘚對(duì)污染物的敏感性差異及抗干擾能力、繁殖能力等的不同。(3)通過(guò)豹子洞紅土型金礦苔蘚植物的區(qū)系地理成分分析,北溫帶成分最高,其次是中國(guó)特有分布成分,最低的是溫帶亞洲成分、東亞-北美成分和地中海區(qū)、西亞、中亞成分,說(shuō)明了該地區(qū)苔蘚植物主要是以北溫帶成分為主。(4)通過(guò)豹子洞金礦石灰?guī)r地區(qū)苔蘚植物與金礦區(qū)苔蘚植物屬相似性比較,得出這兩個(gè)區(qū)域苔蘚植物屬的相似性很低。(5)該地區(qū)苔蘚植物Shannon-W