银厂沟大龙潭恢复草本群落优势种种间联结性研究

摘 要 大龙潭地处四川省彭州市银厂沟境内,因受“5·12”汶川地震灾害波及,山体大面积滑坡致被掩埋。为了给彭州市制定该地植被恢复方案提供一些有益参考,开展了实地调查研究,定量分析大龙潭草本物种优势种的种间联结性。主要通过方差分析、X2检验、联结系数AC值比较、OI指数比较等方法,定量分析大龙潭草本样地中出现频率较高的8个物种种间的联结性。结果表明:1)菊科植物最多;重要值大于0.03的有狗牙根、铁芒萁、柳叶菜、橐吾、苔草、一年蓬、鼠鞠草、堇菜共8种植物。2)根据重要值选取的8个物种计算得出植物群落的整体联结性为VR=0.098,统计分析表明呈不显著正关联。3)通过计算AC值得出种对间完全独立的物种占比为39.29%。4)通过定量分析认为,大龙潭的草本恢复并没有稳定,仍在继续恢复当中。

关键词 草本群落;优势种;种间联结性;植被恢复;四川省彭州市银厂沟大龙潭

中图分类号:Q948.15+6 文献标志码:A DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.19.032

知网出版网址:http://kns.cnki.net/kcms/detail/50.1186.s.20170714.1955.015.html 网络出版时间:2017/7/14 19:55:00

大龙潭地处四川省彭州市银厂沟境内,位于北纬31°20.559′、东经103°51.877′,该地区处于亚热带湿润气候区,气候温和且多雨,日照时间较长,会出现雨热同期现象,1月份属于最冷月份,7月份属于最热月份。由于该地地处龙门山断裂地带,“5·12”汶川地震以后,大龙潭所在的两边的山体上出现大面积滑坡致使大龙潭被掩埋,使得整个大龙潭不再存在,经过6年来的恢复,大龙潭已由地震之初的表层几乎无植被生长,发展成为现在的乔灌草共居的群落。

由于地处龙门山断裂带,“5·12”地震后,使得该地出现旅游业黯淡[1-2]以及生命和经济财产的极大损失等[3],引起国内外研究学者对其地质灾害之后的植被群落结构[4],植物群落演替[5]以及生物多样性[6],植被恢复状况[7-8]研究的极大关注。植被恢复是一项遏制生态环境恶化、改善脆弱生态系统和退化生态系统的有效措施[9]。植被自然恢复需要一个漫长的过程[10],采取人工措施,适时适地种植适宜性植物,能够加快植被恢复,有效促进生态系统的修复与稳定。而其中优势种对群落以及环境的构成都具有较强的控制作用[11]。开展实地的调查研究,定量分析大龙潭草本物种优势种的种间联结性,对恢复大龙潭原本的生态环境具有重要意义,也可以为彭州市制定植被恢复方案提供一些有益参考。

1数据来源与研究方法

1.1资料收集

于2014年11月期间,选取大龙潭滑坡灾害自然恢复地作为调查对象,采用典型样地法,沿海拔每隔20 m,选取3个温度、湿度、盐度相差极小的调查样地,并在选取的每个调查样地内设置2個1 m×1 m的草本样方,3个调查样地内共设有6个草本样方。在调查样地中调查记录的数据包括植物的名称、株数、高度、盖度等。

1.2数据处理

1.2.1 重要值计算

草本层的重要性以重要值的大小作为参照标准来计算,公式为[12]:

IV=(Rd+Rc+Rf)/3 (1)

(1)式中,IV为某一物种的重要值,Rd为相对密度,Rc为相对盖度,Rf为相对频度。

1.2.2 数据统计

重要值用综合数值的方式来体现不同植物的重要性。经过统计分析,本研究按重要值大小排序,前8种物种的重要值之和达到0.629,因此选取前8种,即重要值大于0.03的物种作为优势种来进行分析(见表1)。

统计的内容为在各个样方中物种出现的种数、样方数及其物种种对之间出现的关系。在测定的草本样地中选择出现重要值较大的前8个物种,记录其出现在6个样方当中的多度数据,并将其组成一个8×6的多度数据矩阵,按当第i物种在第j样方中出现时是1,否则是0,将其转化成为 一个(0,1)矩阵,并以最终转化来的(0,1)矩阵作为种间联结性分析的最初数据。

1.3种间关联性测定方法

1.3.1 多物种种间联结显著性检验

在某个地区出现的多个物种之间有无显著的联结性,可以通过检测方差比率法(VR)来表明。先假定要检验的8个物种之间无显著的关联,然后按照下面的公式[13]进行计算:

上述公式中,S为总的物种数,N为总的样方数,Tj为所要研究的物种在样方j内出现的总数,ni为第i种物种出现的样方数,t为样方中物种的平均数。

在假设是零的这种独立性前提下,VR值应该是1,但若此刻得出的结果是VR>1,则表明物种之间是净的正关联的关系;若此刻得出的结果是VR<1,则表示物种之间是净的负关联的关系;若VR=1,则表示假设成立。

VR值对于1的偏离程度是由统计量W来检测的,若物种之间无关联,则W在X20.95(N)

1.3.2 成对物种间联结性检验

对于2×2联列表统计出的各物种种对数据,即a、b、c、d的数值,通过计算其AC值的结果来表明物种种间联结的程度。

式中a为两物种全部出现的样方数,b为A物种出现而B物种未出现的样方数,c为A物种未出现B物种出现的样方数,d为两物种都未出现的样方数。AC结果的取值范围是[-1,1],若AC值越接近于-1,表示物种之间的负的联结性越强;反之,则正的联结越强;若AC值为0,则表示物种间是完全独立的。

对于2×2联列表统计出的各物种种对数据通过X2统计量来检测物种间的联结性,对于非连续性数据的X2用Yates的连续校正公式[14]计算

式中N为取样总数,a、b、c、d同上。因为结果有两种关联类型,当(ad-bc)>0时为正联结,反之为负联结,因而当X2>X20.05时物种种对之间联结性为显著,反之为不显著。X20.10(1)=2.706, X20.05(1)=3.841,X20.01(1)=6.635,2.7066.635为极显著,X2≤2.706为不显著[15]。

1.3.3 关联测度

为了减少因d值对点联结系数(AC)计算结果的偏差而带来的影响,选取了其中对两物种关联度评定比较好的Ochiai指数来计算物种的种间联结度[16]。

OI指数是对种对相伴随出现的机率和联结性的程度的反映。若a=0即所取的值是0,表示种间完全相异,无同时出现在同一样方中的可能性;若a=N(总样方数)即所取的值是1,表示出现在同一样方中。

2结果与分析

2.1物种组成分析

在所统计的6个样方中共发现有20科28 属29种植物,平均每个样方有4.83种植物。在所统计的所有科当中,前3大科是菊科(Asteracea)、禾本科(Poaceae)、蓼科(Polygonaceae)。其中,菊科在总科中最多所占比例最大(20.7%),禾本科次之(13.8%),蓼科为10.3%。

2.2总体相关性分析

根据重要值选取的8个物种(见表1)所组成的存在与否的矩阵,计算VR的值:VR=ST2/δT2=0.098。大龙潭草本群落种间的总的关联性的方差均值小于1,因此在总体上呈现出负的相关性。对于VR值的计算结果,通过统计量W来检测偏离1的显著性:W=N×(VR)=0.589。查表得相应的X2值:X20.05(1)=3.841,X20.01(1)= 6.635,可见X20.05(1)

2.3种间关联测度

物种的种间联结性可以用联结系数等(度量物种种间联结性的强度)来说明。应用物种关联的测度指标计算值作图,其中半矩阵图包括种间联结性X2值(图1)、联结系数AC值(图2)、关联测度OI值(图3),由以上3图可知大龙潭草本8个物种28个种对之间相关方面的信息。其中:1)有39.29%表明种对间是完全独立的,表明它们对环境的营养空间和资源的需求不同。2)在9对呈正联结当中,虽然有“狗牙根(Cynodon dactylon)-鼠鞠草(Gnaphalium affine) ”“柳叶菜(Epilobium hirsutum)-堇菜(Viola verecumda) ”“囊吾(Ligularia)-堇菜”“苔草(Carex tristachya)-一年蓬(Erigeron annuus) ”“苔草-堇菜”5对表明正联结性较强,但是其中无一对呈显著关系。说明由于物种的生态学特性及其对存在环境的要求,使得各物间互相兼容、互相促进生长,即出现一些物种为其他物种提供环境条件的现象,但是这种互补作用并不明显。3)在8组呈负联结的种对中,25%种对的OI值为0,表示此种对完全不能同时出现在同一生境当中,加之它们对营养和资源的争夺,因此才会表现出负联结。

3小结与讨论

从应用方法来看,在计算种间联结性时方差比率法、AC值比较、X2检验和OI 指数比较4种方法应同时使用。其中,方差比率法用来对多物种间总体的联结性进行分析;AC值则用来体现物种间的联结性程度;X2检验显示出种对联结的性质和显著程度;OI指数则用以表明种对相伴随出现的机率和联结性程度。

银厂沟大龙潭地区由于地势原因容易爆发泥石流,并且泥石流沟的形态与土壤物质每年都略有不同,受到各种自然因素的影响,群落间未达到稳定状态。笔者于2014年采用样方法对植被的恢复情况进行了调查,并对物种种间的关联程度进行了计算分析。为了对该区的植被恢复有更加深入的了解,建议今后每年都应对大龙潭地区进行实地考察,采集样地数据,以期为该地的植被恢复方式与措施选择提供借鉴参考。

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(责任编辑:丁志祥)

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