河北壩上草原東溝植被的空間分布格局

河北壩上草原東溝植被的空間分布格局

1除趨勢范對應分析分類是研究植物群落生態(tài)關(guān)系的重要數(shù)量方法，也稱為分類分析，主要用于分析群落之間的連續(xù)性。分類適用于分析群落之間的脆弱性。分類和分類是相互補充的。它們可以通過不同的組合模型，有效地分析和解釋群落之間及其環(huán)境之間的關(guān)系。除了標準模型的相應分析（cdca），這是一種更成熟的分類方法，它不僅可以同時結(jié)合植被因素和環(huán)境因素，還可以消除“拱效應”。分類軸的分類是基于排序軸的分類方法。序列分類是這兩種方法的結(jié)合。梯度分析可以反映群落之間的差異和過渡，推斷群落的過去，了解群落的現(xiàn)狀，預測群落的未來。2研究領(lǐng)域和方法2.1立地條件對植物生長的影響研究區(qū)域位于河北省豐寧縣大灘鎮(zhèn)營坊東溝自然村,氣溫低,雨量少,風速大,蒸發(fā)強,冰雹霜凍嚴重,因此對當?shù)氐闹参锷L有極大的限制.該區(qū)植被以草原為主,土壤以栗鈣土為主.2.2草原樣地的設(shè)置2002年7月,我們選擇了兩山夾一溝(東溝)為研究地,沿南北向,間隔30m,均勻取樣,樣地大小以最小面積曲線法得到.共調(diào)查了57個樣地,其中草本樣地(1m×1m)47個,灌叢樣地(2m×2m)5個,喬木樣地(10m×10m)5個.在喬木樣地的4個角和中心,分別設(shè)2m×2m樣地5個,調(diào)查下層植被.調(diào)查樣地中的全部物種,分層片(喬木層片、灌木層片和草本層片)記載物種的高度、蓋度、多度等指標,同時記載樣地的環(huán)境指標.草原是當?shù)氐貛灾脖?木本植物很少,故將具灌木或半灌木性質(zhì)的植物劃到灌木或小半灌木層片(簡稱“灌木層片”).2.3正北為起點方向旋轉(zhuǎn)角度分層片計算樣地中每個物種的相對密度、相對多度和相對高度.然后,分別計算喬木、灌木和草本的重要值.對坡向的原始數(shù)值(正北為起點順時針旋轉(zhuǎn)的角度)進行處理,分別為1+sin(坡向度)和1+cos(坡向度)(可見兩者的值都是屬于).由此可見,1+sin(坡向度)的值越大,表明越朝東;1+cos(坡向度)的值越大,表明越朝北.坡形分7級,用0～6的數(shù)值表示,0表示橫向和縱向均是凹,6表示橫向和縱向均是凸.由此可見,數(shù)值越大,坡形越凸,水分條件越差.2.4樣地類型劃分DCCA需要一個植被數(shù)據(jù)矩陣和一個環(huán)境因子數(shù)據(jù)矩陣.植被數(shù)據(jù)矩陣為P×N維的物種重要值矩陣,其中P為植物的種數(shù)(136種),N為樣地數(shù)(57個),環(huán)境因子有海拔(m)、坡度(°)、坡形、1+sin(坡向度)和1+cos(坡向度).本文運用國際通用軟件CANOCO進行DCCA排序.為了提高分類的準確性,采用“先定性,再定量”的辦法,將所有樣地劃分為喬木、灌叢、農(nóng)田和草本群落.喬木、灌叢和農(nóng)田3種群落類型相當清楚,不需再向下劃分.草本群落內(nèi)部異質(zhì)性較大,需要用排序軸分類法進一步劃分.先對第1軸進行劃分,將草本群落分為左右兩部分,在“中性帶”有4個較鄰近的樣地,獨立成一種群落類型.再對第2軸進行劃分.一共得到5種草本群落類型.3結(jié)果與分析3.1群落組成que通過DCCA排序軸分類,共得到8種群落類型.群落的命名主要考慮群落的優(yōu)勢種或建群種,命名法則參考《中國植被》.8種群落類型(群叢)如下:群落Ⅰ1,豬毛菜+狗尾草-(金露梅)群落(Ass.Salsolacollina+Setariaviridis-Potentillafruticosa),簡稱豬毛菜群落(SalsolacollinaComm.),包含樣地9、11～13;群落Ⅰ2,冰草+豬毛菜-茵陳蒿群落(Ass.Agropyroncristatum+Salsolacollina-Artemisiacapillaris),簡稱冰草-茵陳蒿群落(Agropyroncristatum-ArtemisiacapillarisComm.),包含樣地3～8、10、14、26、38;群落Ⅰ3,冰草+克氏針茅-冷蒿群落(Ass.Agropyroncristatum+Stipakrylovii-Artemisiafrigida),簡稱冰草-冷蒿群落(Agropyroncristatum-ArtemisiafrigidaComm.),包含樣地15、16、18、19;群落Ⅰ4,冰草+克氏針茅-鐵桿蒿群落(Ass.Agropyroncristatum+Stipakrylovii-Artemisiasacrorum),簡稱冰草-鐵桿蒿群落(Agropyroncristatum-ArtemisiasacrorumComm.),包含樣地17、20～23;群落Ⅰ5,細葉苔草+狼毒-金露梅+百里香群落(Ass.Carexrigescens+Stellerachamaejasme-Potentillafruticosa+Thymusmongolica),簡稱細葉苔草群落(CarexrigescensComm.),包含樣地24、46～50、56、57;群落Ⅱ,散穗早熟禾+灰菜-柳樹灌木群落(Ass.PoasubfastigiataTrin.+Chenopodiumalbum-Salixspp.),簡稱柳樹灌叢(Salixshrub),包含樣地1、2、25;群落Ⅲ,莜麥+蕎麥-(金露梅)群落(Ass.Avenanuda+Fagopyrumesculentum-Potentillafruticosa),簡稱農(nóng)田群落(Field),包含樣地27～37、39～45;群落Ⅳ,細葉苔草-金露梅-白樺群落(Ass.Carexrigescens-Potentillafruticosa-Betulaplatyphylla),簡稱白樺林(Betulaplatyphyllaforest),包含樣地51～55.各群落類型的環(huán)境與結(jié)構(gòu)特征可見表1、2.草本植物群落為該地景觀的本底.該地的植物群落類型多樣,空間分異明顯,主要由群落環(huán)境、群落結(jié)構(gòu)和外部干擾共同作用形成.3.2群落類型與坡向度的關(guān)系DCCA排序軸同時結(jié)合了植被因子和環(huán)境因子.圖1中箭頭代表各個環(huán)境因子,箭頭所處的象限代表環(huán)境因子和排序軸的正負相關(guān)性;箭頭連線的長度表示環(huán)境因子與排序軸的相關(guān)性大小.從圖1來看,第1軸與海拔和坡度表現(xiàn)出較顯著的正相關(guān)(海拔與坡度成顯著的正相關(guān)),與1+sin(坡向度)和1+cos(坡向度)也成正相關(guān),但不顯著.沿第1軸,樣地排列呈現(xiàn)朝向陡峭(干燥)和高海拔(干燥)方向的一個水分梯度.第2軸與1+cos(坡向度)(朝北的程度,越朝北越冷濕)表現(xiàn)出顯著的正相關(guān),與其他因子的相關(guān)性都較小.從群落類型來看(圖1、2),各群落類型在排序圖上的分布有規(guī)律.排序圖可分為上、中、下3部分,反映群落的坡向分異格局.上部的農(nóng)田群落Ⅲ、細葉苔草群落Ⅰ5和白樺林Ⅳ分布在陰坡,平均1+cos(坡向度)均大于1.5(表1).下部的豬毛菜群落Ⅰ1、冰草-茵陳蒿群落Ⅰ2、冰草-冷蒿群落Ⅰ3和冰草-鐵桿蒿群落Ⅰ4主要分布在陽坡,平均1+cos(坡向度)均小于0.5(表1).中部柳樹灌叢Ⅱ處在陰陽坡的分界線上.沿第1軸,從左至右,隨著海拔和坡度增大,上半部(陰坡)群落Ⅲ、Ⅰ5和Ⅳ依次排列;下半部(陽坡)群落Ⅰ2、Ⅰ3和Ⅰ4依次排列.這主要反映了群落隨海拔和坡度增大的梯度變化格局(表1).由此可見,沿第1軸,海拔和坡度增大,水分條件變差;沿第2軸,坡向由陽坡轉(zhuǎn)為陰坡,水分條件變好.綜合兩個排序軸可知,水分梯度為該地影響植物群落分布的綜合生態(tài)梯度.3.3不同生境下群落結(jié)構(gòu)從群落的層片構(gòu)成來看(表2),白樺林3個層片(喬灌草)齊全,每個層片的物種數(shù)多且蓋度較大,反映了森林群落結(jié)構(gòu)和功能的復雜性.草本植物群落為該地的主要群落類型.群落類型和分布的生境多樣,草本層片的蓋度較大,物種數(shù)也較多,表明草本群落結(jié)構(gòu)和功能也較復雜.農(nóng)田群落為人工群落,層次單一,物種組成簡單(以農(nóng)作物為主,其次為田間雜草).柳樹灌叢分布在河漫灘的特殊生境上,物種組成與其它群落相差較大,以喜濕的植物物種為主.群落結(jié)構(gòu)梯度主要表現(xiàn)為物種組成的差異,這主要受生境特征和人為干擾的共同影響.從群落優(yōu)勢種來看(圖2和表2),白樺局限在陰坡上部,柳樹局限在溝谷兩側(cè),農(nóng)作物主要分布在陰坡中下部平緩處.從坡向分異來看(圖3a、b),金露梅為陰坡灌木層片優(yōu)勢種,陽坡則為蒿類;細葉苔草為陰坡草本層片優(yōu)勢種,陽坡則為冰草.從海拔和坡度梯度來看,隨著海拔和坡度增大,陽坡灌木層片優(yōu)勢種依次為茵陳蒿、冷蒿和鐵桿蒿(圖3c);陽坡草本層片次優(yōu)勢種依次為豬毛菜和克氏針茅(圖3d).3.4干擾:土壤、耕地和白樺樹群落由于多年的人為干擾,整個景觀的植被都表現(xiàn)出退化的特征(圖2).一般來說,生境條件(主要是水分條件)較好的地段,人為干擾較嚴重.放牧主要影響草本植物群落(圖2,菱型,圖形大小表示干擾強度).冰草-鐵桿蒿群落主要分布在高海拔陡峭的陽坡,水分條件最差,放牧干擾也最弱.在陽坡,隨海拔和坡度的增大,灌木層片的優(yōu)勢種分別是茵陳蒿、冷蒿和鐵桿蒿.茵陳蒿反映干擾開始不久的情況;冷蒿反映放牧干擾后,“偏途演替”較穩(wěn)定的狀態(tài);鐵桿蒿反映放牧干擾后恢復較長時間的狀態(tài).在陰坡的細葉苔草群落中指示草原退化的狼毒(StelleraChamaejasme)優(yōu)勢度較高.農(nóng)田群落為人工群落,耕作干擾最嚴重(圖2,六邊形).豬