植物群落类型与结构特征CG.docx

辽东山地老秃顶子冰缘地貌植物群落类型及结构特征
摘要：
关键词：老秃顶子；冰缘地貌；群落类型；结构特征
引言
冰缘地貌是由冻胀、热融蠕流、热融、雪蚀、风力等寒冻风化与冻融作用形成的地表形态. 一般指无冰川覆盖的气候严寒地区的冻土分布区与季节冻土区发育的冰缘地貌, 因而冰缘地貌又称冻土地貌[ 1]辽东地区冻土环境属于季节性冻土，冰期内地表受到强烈的风化作用，使得山体岩层崩解分离，散落的岩块、碎屑常堆积于缓坡或谷地，形成杂乱无章的乱石堆积，故此，当地人也将该地貌称为“乱石窖”或“跳石塘”。目前植被状况良好，苔藓、地衣、蕨类与灌木覆盖严密，乔木根系固定在岩石缝隙之间，郁闭度在0.7以上，给公顷蓄积量达300立方米。但这种特殊石质生境上的森林植被一旦遭到破坏，不仅恢复困难，还潜在着发生泥石流、啸山等重大地质灾害的危险。加之本区正好处在我国东部2~3级生态敏感带的边缘，生态环境脆弱，存在着生态环境的不稳定性。因此，掌握冰缘地貌上覆植被的分布规律，对提高植物群落的稳定性、丰富性。目前国内外对于冰缘地貌与植被生态学之前的关系研究还比较少见，1983年陈鹏等研究了长白山冰缘地貌与土壤动物之间的关系。【6】对于辽东山地老秃顶子冰缘地貌的研究仅限于对其冰缘地貌的形成与冰缘地貌本身单方面的研究，还没有把辽东山地老秃顶子冰缘地貌与其植被生态学联系到一起进行研究。本文通过对老秃顶子冰缘地貌上的植物群落类型及结构特征的研究，旨在揭示其冰缘地貌上的植物类型，分布、结构等特征与其所在冰缘地貌环境之间的关系，从而为冰缘地貌上的植被保护提供基础的科学依据。
1研究区概况
老秃顶子国家级自然保护区(124°41′13″～125°5′15″ E；41°11′11″～41°21′34″ N)位于辽宁省东部桓仁、新宾两县交界处，主峰老秃顶子位于辽宁老秃顶子自然保护区核心区内，海拔1367.3m，相对高差867m，为辽宁第一峰。其四周群山起伏，各山间谷地均有大量冰缘地貌分布。土壤类型主要以棕壤与暗棕壤为典型代表,多由花岗岩残积母质发育而成,结构疏松,有机质含量高,适宜植被生长【2】。地带性植被为温性落叶阔叶林,植物区系属长白植物区系的西南边缘,兼有华北植物区系的过渡性，生物多样性丰富，查明有真菌植物50 科 44 种 , 地衣植物 13 科 84 种 , 苔鲜植物 50 科 204 种 , 维管束植物 120 科 1141 种。维管束植物中有蕨类植物 19 科 60 种 , 裸子植物 4 科 23 种 , 被子植物97 科 1058 种[ 24 ], 主要优势科有菊科(Compositae) 、蔷薇科 (Rosaceae) 、毛茛科(Ranun2culaceae) 、禾本科( Gramineae) 、百合科(Liliaceae) 、豆科 (Leguminosae) 、伞形科(Api2aceae) 、杨柳科(Salicaceae) 、莎草科(Cyperaceae) 、唇形科(Labiatae) 等。区内气候类型属于北温带大陆性季风气候，年均温6.3℃，年降水量为870--1060mm，年平均相对湿度67%【4】；年无霜期133d，冻结期114d，年平均冻土厚度91cm。境内水系发达、河流网布，局部乱石窖之下形成暗河，在巨石平缓浅层处会露出地面。
2研究方法
2.研究方法
2.1样方调查法
于2013年6月—7月，采用样方调查法对辽东山地老秃顶子地区进行调查。共设置样地48个。首先设置20m*30m的乔木层样方，共设置乔木样方39个。记录DBH≥5cm的所有植株的种类、胸径、树高与冠幅，并测定林冠郁闭度，共记录乔木种类38种，隶属14科23属。在样地的四个角处设置5m*5m的灌木样方，共取灌木样方192个。主要测定DBH＜5cm的所有木本个体（包括乔木幼苗与幼树）的种类、每个种的分盖度、基径、丛高与冠幅，共记录灌木种类58种，隶属23科41属。在样地的中心与四个角处设置5个1m*1m草本层样方。共取草本层样方240个。记录植物种类及各植物种的分盖度、株丛数与平均高度，共记录草本种类123种，隶属43科94属。同时用GPS、高度表、手持罗盘测定每一个调查样地的经纬度、海拔高度、坡度、坡向。
2.2群落重要值计算及其分类
2.2.1群落重要值的计算
以样地为单位，分别计算每个样地内乔木层、灌木层以及草本层每个种的重要值。其中：
乔木层物种重要值 IVar =（相对密度+相对优势度+相对高度+相对盖度）/ 4
上式中相对优势度（%）=100×某个种的胸高断面积/所有种的胸高断面积之与；
灌木层物种重要值 IVsh =（相对密度+相对优势度+相对高度+相对盖度）/ 4
上式中相对优势度（%）=100×某个种的基部断面积/所有种的基部断面积之与；
草本层物种重要值 IVhe =（相对密度+相对频度+相对高度+相对盖度）/ 4
上式中相对频度（%）=100×某个种出现的样方统计数/5。
2.2.2森林群落分类

森林生态系统中乔木层占据着重要位置，乔木层的物种组成可以决定其林地灌木层以及草本层的物种组成与格局。在48各样方中有39个样方中存在乔木层，共记录植物38种。以39个乔木样方的物种重要值构建39*38的原始矩阵。由于剩下9个没有乔木层的样方以灌木层的物种重要值构建9*58的原始矩阵。以样方为实体，种的重要值为属性。使用pc-ord软件， 采用双向指示种分析法( Two -way Indicator Species Analysis, TWINSPAN)将39个乔木样方划分为 32个组, 分别代表个32植物群落类型，将9个灌木样方划分为7个组，分别代表个7植物群落类型。但结合植物群落学 —生态学原则 , 老秃顶子北坡森林植被带最终可归为6 组 , 代表6 个群落类型。分别为落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林、乔灌块状混交林、灌丛以及灌草丛。
2.3物种多样性的测度
根据群落物种多样性的测度方法，用下列指数测度辽东山地老秃顶子冰缘地貌物种多样性的指数：
(1)物种丰富度
物种丰富度S=出现在样地内的物种数
(2)α多样性
Shannon-Wiener指数H′=-∑Pi lnPi
Simpson指数(优势度指数)D′=1-∑Pi2
式中Pi为物种的相对重要值.用以上各式及S来度量各样方的多样性，然后取其平均值来代表各群落的多样性指数。
3结果与分析
3.1不同冰缘地貌植物群落类型多样性构成特征
根据TWINSPAN与植物群落学—生态学原则相结合将48个样地的植物群落类型划分为6类，这6种植物群落类型分布于3个不同的冰缘地貌。表1列出了辽东山地老秃顶子3个不同冰缘地貌类型上分布的植物群落类型。分布海拔、地点、平均土层厚度、群落盖度、建群种、优势种以及主要的伴生种。在表1中可以看出石流坡与石海的群丛类型均为4种，其次是石河，有3个群落类型，三类不同的冰缘地貌类型两两之间存在共有群丛类型。其中落叶阔叶林是三种地貌类型的共有群落类型，针阔叶混交林是石流坡与石河的共有群落类型。乔灌块状混交林是是石流坡与石海的共有群落类型。同时三种不同的冰缘地貌也存在专有群落类型，针叶林是石河的专有群落类型。灌草丛是石海的专有群落类型。因此不难看出不同的冰缘地貌植物群落类型有明显差异，同时有些群丛具有共有性而有些群丛具有专有性。
3.2不同冰缘地貌类型多样性指数差异分析

计算不同冰缘地貌上乔木层、灌木层、草本层的平均样方多样性指数来代表这种冰缘地貌的综合群落多样性指数表(2)，由表(2)可以看出辽东山地老秃顶子三类冰缘地貌中乔木层层与灌木层的综合多样性指数变化依次为：石河>石流坡>石海。石河的H′指数最高，群落中生物种类增多代表了群落的复杂程度增高，即H′值愈大，群落所含的信息量愈大。从石河的形成上来看，石河是由于高山高原冰缘环境下碎石在冷生作用与重力的影响下沿斜坡移动而形成的。主要出现在山麓与两山之间的沟谷里，海拔较低，坡度较低平均坡度为16°。土层厚度25~45cm之间，最厚可达100cm，土壤肥沃湿润，为植物的生长提供了良好的环境。群落的盖度与郁闭度都在90%以上。因此石河上乔木层与灌木层的综合多样性指数比较高。为什么草本层指数低？？石海的乔木层，灌木层的H′综合多样性指数都是最低的，由于石海是由于水冻结引起基岩或土体膨胀的过程中它会使基岩沿裂隙胀开，导致岩石崩解，产生巨石原地铺盖的现象。坡度小，平均坡度为7°。平均土层厚度为60cm。最大厚度为100cm。石海分布在辽东山地老秃顶子山山顶，平均海拔在1200m以上，由于海拔较高气候寒冷，风力大，不适宜高位芽值物与地上芽植物生长。所以石海的乔木层与灌木层的植物综合多样性指数最低。而草本层多为能够适应低温的多年生草本与一、二年生草本，分布均匀。群落类型为灌丛、灌草丛、乔灌块状混交林与落叶阔叶林。所以石海的乔木层与灌木层的植物综合多样性指数最低。而草本层多为能够适应低温的多年生草本与一、二年生草本，分布均匀。

表1 不同冰缘地貌的群落类型及其生境特征

冰缘地貌类型
植物群落类型
海拔分布
地点
土层厚度
群落盖度
植物种类
建群种与优势种
主要伴生种
石河
落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林
904m~1176m
场子沟，三道沟，小冰壶沟中部及山麓
25-45cm
65%~85%
紫椴(Tilia amurensis)、蒙古栎(Quercusmongolica)、色木槭(Acermono)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、臭冷杉(Abies nephrolepi)、大青杨(Populusussuriensis)、大翅卫矛(Euonymusmacropterus)、狗枣猕猴桃(Actinidia kolomikta)、酢酱草(Oxalis corniculata)、深山唐松草(Thalictrum.tuberiferum)等
石海
灌丛、乔灌块状混交林、灌草丛、落叶阔叶林
1288m~1321m
老秃顶子山顶部
约60cm

石流坡
落叶阔叶林、针阔混交林、乔灌块状混交林、灌丛
847m~1310m
场子沟，三道沟，小冰壶沟山脊

表2 不同冰缘地貌的3个层片的综合群落多样性指数
地貌类型
乔木层多样性指数平均值
灌木层多样性指数平均值
草本层多样性指数平均值
S
H′
D′
S
H′
D′
S
H′
D′
石河
24
1.654
0.718
37
1.542
0.746
83
1.398
0.659
石海
11
1.276
0.652
29
1.336
0.662
68
2.076
0.836
石流坡
23
1.499
O.711
38
1.372
0.696
96
1.735
0.746

3.2不同冰缘地貌类型植物群落生活型特征分析
　 基于温度、水分等气候因子的影响丹麦植物学家 Raunkiaer 以植物体渡过冬寒或干旱不利生长季节的适应方式作为分类基础,即以植物更新芽(休眠芽)距离土表的位置高低及芽的保护特征为依据,把高等有花植物分5大生活型类群。据此统计发现,由于地貌类型的不同导致水、热环境存在差异进而会影响植物生活型的分布差异。
4总结

参考文献：
(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. 青藏高原冰缘地貌的基本特征[ J] . 中国科学, 1981( 6) : 724- 733.
[1] 董厚德,唐炯炎.辽东山地“乱石窖”植被演替规律的初步研究[J].植物生态学与地植物学丛刊,1965,3(1):117-130.

[2] 张宝财,张华,祝业平,等.辽宁老秃顶子南坡植物生活型谱及其海拔变化[J].辽宁师范大学学报(自然科学版).2007,30(4):499-502.
[3] 张华,马延新,武晶,等.辽东山地老秃顶子北坡植被类型及垂直带谱[J].地理研究.2008,27(6):1261-1270.
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[ 24 ]李绍泉,郭长泰.辽宁老秃顶子国家级自然保护区植被研究.河北林果研究, 2003,18(2):131～1351
【6】Chen Peng, Zhang Yi. Northern sl ope of Changbai Mount ainperiglacial environment and soil fauna[ J ] Geographical Sciences, 1983, 3( 2) : 133- 140. [ 陈鹏, 张一. 长白山北坡冰缘环境与土壤动物[ J] . 地理科学, 1983, 3( 2) : 133- 140. ]