草甸国外软件

第26卷第1期2007年1月地理研究GEOGRAPHICALRESEARCHVol126,No11Jan1,2007收稿日期:2005-11-22;修订日期:2006-05-11基金项目:国家自然科学基金项目(30070140);山西省自然科学基金项目(20031043);山西省软科学研究项目(051013-2)作者简介:李素清(1963-),女,山西临汾人,博士后,副教授.
主要从事环境生态学和环境化学研究,E-mail:Lisuqing@sxu1edu山西云顶山亚高山草甸群落生态分析李素清1,2,张金屯3(11山西大学分子科学研究所,太原030006;21太原师范学院地理系,太原030012;31北京师范大学生命科学学院,北京100875)摘要:应用双向指示种分析法(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)等数量分析方法,对山西云顶山亚高山草甸生态关系进行了研究,将该草甸划分为5个群落类型,分别位于不同的海拔高度.
分类结果很好地反映了植物群落类型及优势种的分布与环境因子之间的关系,并在DCA二维排序图上得到了较好的验证.
DCA排序轴反映了海拔高度、放牧强度和群落土壤湿度的梯度变化,表明海拔高度和水热条件是影响植物群落变化的主要环境因子,物种多样性在群落类型分化中有重要作用,同时放牧对亚高山草甸演替过程的干扰明显.
关键词:云顶山;亚高山草甸;生态分析;TWINSPAN分类;DCA排序;物种多样性文章编号:1000-0585(2007)01-0083-081引言植物与环境关系是植被生态学研究的重点之一,而分类和排序是研究植物与环境关系的两种重要数量方法[1].
其中除趋势对应分析(DetrendedCorrespondenceAnalysis,DCA)[2,3]是1980年Hill和Gauch提出的排序方法,它由相互平均(Reciprocalavera-ging,RA)[4]修改而成,克服了RA所具有的/弓形效应0,提高了排序精度,并能综合大量环境因子,与其他分类、排序方法结合应用,为目前国际上最常用的排序方法.
双向指示种分析法(Two-wayindicatorspeciesanalysis,TWINSPAN)[5]是1979年Hill提出的分类方法,它由指示种分析(Indicatorspeciesanalysis)修改而成,TWINSPAN同时实现了样方和种的分类,使分类结果更符合植被的自然分布规律,为当今国际上占主导地位的数量分类方法[6,7].
20世纪80年代,我国学者利用分类和排序方法先后在浙江、四川、云南、广东和广西等亚热带森林群落,松嫩平原草原群落以及其他森林生态区开展了大量应用性研究.
90年代以来,数量分类和排序被广泛应用于山地森林、草地、湿地等群落的研究中,比如广西热带石灰岩季节雨林分类和排序、暖温带山地针叶林排序和数量分类、长白山北坡阔叶红松林的DCA排序分析、川西北甘南云冷杉林的数量分类等,均取得了较好的效果[8],但该方法在亚高山草甸研究中的应用较少[9].
亚高山草甸是以多年生中生草本植物为主的植被类型,在我国分布很广[10].
亚高山草甸作为一种重要的草地生态系统类型,在保持水土、涵养水源、净化空气等方面生态功84地理研究26卷能价值远高于其经济价值,因而对亚高山草甸的研究目前已经引起很多学者的重视[11~13].
山西云顶山亚高山草甸是华北地区最典型的山地草甸之一,该草甸群落外貌华丽,草层茂密,草质柔软,高15~20cm,各类牲畜均喜采食,适口性好,是优良的天然放牧场、生态旅游地和重要的生态功能区.
随着山西省生态环境保护力度的加强,一些学者先后开展了云顶山、芦芽山、五台山和历山等亚高山草甸的研究,对草地类型的划分、生态评价及合理利用等问题研究较深入[14~16],但对云顶山亚高山草甸群落进行详细的数量分析,以揭示其群落与环境因子间,群落内部种群间生态关系的研究目前尚未见报道.
本文采用数量分类和排序等现代植被分析手段研究云顶山亚高山草甸(海拔2620~2720m)群落生态关系,以期为其科学利用和保护提供依据和理论参考.
图1云顶山地理位置示意图Fig11ThegeographiclocationofYundingMountain,Shanxi2研究地区概况云顶山位于山西省吕梁山脉中段的交城、方山、娄烦等县交界处,地理位置介于111b35c~111b41cE,37b46c~37b36cN之间,面积238613hm2,最高峰海拔2720m(图1).
云顶山地势高峻,山体由北向南倾斜,山峰顶部呈平台状,生境条件复杂,属于暖温带半湿润大陆性季风气候,夏季凉爽多雨,冬季寒冷干燥,年均温3~4e,7月均温1611e,1月均温-1016e,年降水量600~800mm,雨量集中在6~9月,相对湿度7019%,无霜期100d,日均温\10e积温2100e.
云顶山土壤类型从低海拔到高海拔依次为褐土、山地褐土、山地淋溶褐土、山地棕壤、亚高山草甸土.
在植被区划上,云顶山位于暖温带落叶阔叶林区,由于地势较高,植被的垂直分异明显,从山麓到山顶依次为落叶阔叶林带(1200~1750m)、针阔叶混交林带(1750~2200m)、寒温性针叶林带(2200~2600m)、亚高山灌丛草甸带(2600~2720m)[17].
3研究方法311取样在云顶山海拔2600~2720m之间,根据高度变化共设置1m@1m草本样方36个.
每个样方调查记录内容主要包括:植物种的名称、盖度和高度,样方所在地的海拔高度、坡度、坡向等生态环境因子.
36个样方共记录51个草本植物种,根据数据减缩原则,剔除频度国外软件,缺乏具有自主知识产权的国产国际通用软件,在一定程度上影响了我国学者对该方法的应用.
1期李素清等:山西云顶山亚高山草甸群落生态分析89(2)云顶山亚高山草甸是华北地区最典型的山地草甸之一,该草甸群落外貌华丽,物种多样性丰富,生态功能价值远大于其经济价值,但目前放牧对该草甸演替过程的干扰明显,亟待加强保护.
(3)由于实验条件限制,本文没有对36个样方中所采集的土样进行分析,同时由于云顶山山顶微地貌条件变化较小,文中没有提及.
此外,取样数量不同、盖度估算精度差异和调查方法对群落的划分也有一定影响,这些问题有待在后续的研究中作进一步探讨,以便进一步确定土壤质地、微地貌条件等环境因子对群落分布的影响,提高研究深度.
参考文献:[1]张金屯1植被数量分析方法的发展1见:刘建国1当代生态学博论1北京:中国科学技术出版社,19921249~2651[2]TerBraakCJF1CANOCO-aFORTRANprogramforcanonicalcommunityordinationby[Partial][Detrended][Canonical]correspondenceanalysis,principalcomponentanalysisandredundancyanalysis1NewYork:CornellUniversityPress,19911[3]HillMO1Reciprocalanalysis,aneigenvectormethodofordination1JournaloftheEcology,1973,61:237~2491[4]HillMO,GauchHG1Detrendedcorrespondenceanalysis,animprovedordinationtechnique1Vegetation,1980,42:47~581[5]HillMO1TWINSPN-aFORTRANprogramforarrangingmultivariatedatainanorderedtwo-waytablebyclas-sificationoftheindividualsandattributes1NewYork:CornellUniversity,19791[6]牛建明,呼和1我国植被与环境关系研究进展1内蒙古大学学报(自然科学版),2000,31(1):76~801[7]李素清,李斌,张金屯1黄土高原植被数量区划研究1环境科学与技术,2005,28(3):60~621[8]张峰,张金屯1我国植被数量分类和排序研究进展1山西大学学报(自然科学版),2000,23(3):278~2821[9]张金屯,米湘成,郑凤英,等1五台山亚高山草甸群落生态关系分析1草地学报,1997,5(3):181~1861[10]孙鸿烈1中国生态系统1北京:科学出版社,200515761[11]刘鸿雁,崔海亭,张金海,等1旅游开发对东灵山亚高山草甸的影响1生态学杂志,1998,17(3):63~661[12]贾兆玺,杨美叶,常红,等1放牧羊群对亚高山草甸草种的选择1山西农业科学,2001,29(3):77~791[13]张桂萍,张峰,茹文明1旅游干扰对历山亚高山草甸优势种群种间相关性的影响1生态学报,2005,25(11):2868~28731[14]上官铁梁,张峰1云顶山植被及其垂直分布研究1山地研究,1991,9(1):29~261[15]姚彦臣1山西省的草地类型1中国草地,1992,(1):16~221[16]白志明,张玉峰,董宽虎1亚高山草甸植被利用的综合评价1草地学报,2002,10(2):128~1331[17]马子清,上官铁梁,滕崇德1山西植被1北京:中国科学技术出版社,20011185~2801[18]阎传海1植物地理学1北京:科学出版社,200311841[19]王伯荪1植物群落学1北京:高等教育出版社,19881263~2651[20]朱家柟,陆玲娣,陈艺林,等1拉汉英种子植物名称(第2版)1北京:科学出版社,20061[21]Greig-SmithP1QuantitativePlantEcology(3rded1)1Oxford:BlackwellScientificPublications11983154~1041[22]张金屯1植被数量生态学方法1北京:中国科学技术出版社,19951139~2251[23]张金屯1数量生态学1北京:科学出版社,20041901[24]王志强,刘宝元,王晓兰1黄土高原半干旱区天然锦鸡儿灌丛对土壤水分的影响1地理研究,2005,24(1):113~1201[25]王琳,张金屯,欧阳华1历山山地草甸的生态关系1山地学报,2004,22(6):669~6741[26]李秉成,孙建中1黄土高原晚更新世的植被与气候环境1地理研究,2004,23(5):641~6481[27]席跃翔,张金屯,李军玲1关帝山亚高山灌丛草旬群落的数量分类与排序研究1草业学报,2004,13(1):15~201[28]张丽霞,张峰,上官铁梁1山西芦芽山植物群落的数量分类1植物学通报,2001,18(2):231~2391[29]张金屯,柴宝峰,邱扬,等1晋西吕梁山严村流域撂荒地植物群落演替中的物种多样性变化1生物多样性,2000,8(4):378~384190地理研究26卷EcologicalanalysisofsubalpinemeadowinYundingMountain,ShanxiLISu-qing1,2,ZHANGJin-tun3(11InstituteofMolecularScience,ShanxiUniversity,Taiyuan030006,China;21GeographyDepartment,TaiyuanNormalUniversity,Taiyuan030012,China;31CollegeofLifeScience,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China)Abstract:Basedonthefieldinvestigationofcommunityplots,two-wayindicatorspeciesa-nalysis(TWINSPAN)anddetrendedcorrespondenceanalysis(DCA)wereappliedtoana-lysetheecologicalrelationshipsonsubalpinemeadowcommunitiesinYundingMountain,Shanxiprovince1Itwasshowedthat:(1)fivemeadowcommunitiesof36sampleslocatedindifferentaltitudeswererecognizedbyTWINSPANandcharacteristicsofthecommun-itiesweredescribedrespectively,includingdistributionofdominantspeciesandrelation-shipwithenvironmentalfactors1Allresultswereconfirmedbythetwo-dimensionalord-inationdiagramofDCA1(2)Theenvironmentalvariables,suchasaltitude,grazingintens-ity,moistureandheatingconditions,werethemajorenvironmentalfactorsaffectingcom-munity'schange1TheresultsofDCAordinationshowedthatthefivemeadowcommunitieshadtheirdifferentdistributionsalongtheirenvironmentalgradient1ThefirstaxisandthesecondaxisofDCAreflectthegradientofelevation,grazingintensityandsoilwatercond-itionsofthecommunities1(3)Thedistributionpatternsofdominantspecieswerehighlysimilartothatofthecommunities1Withtheincreaseofthealtitude,Kobresiabellardii,Carexlanceolata,FestucaovinaandTaraxacummongolicumgraduallytookthedominantstatusonthecommunities,whichshowedthatcommunitydistributionpatternswerecoor-dinatetothezonalvegetationdistributionpatternsduetotheincreaseofelevationandthedecreaseofhumaninterruption1(4)Thedifferenceinspeciesdiversityofthecommunityhadclosecorrelationmainlytothespecificevennessandgrazingintensity,meanwhile,a-lsohadclosecorrelationtothemeadowhabitat1Speciesdiversityofthemeadowdistribu-tinginthesem-isunnyslope,sem-ishadyslope,shadyslopeandhighaltitudearea,duetoitsbetterwatersupplyandtemperatureenvironment,wasmuchricherthanthatonthesunnyslopeandlowaltitudearea1Alsohabitatconditionsdegradedbecauseofintensivegrazing1Meanwhile,speciesdiversityplaysanimportantroleinthedevelopmentanddis-tributionofthemeadowcommunities1(5)GrazinghasanobviousinterruptioneffectonthesuccessionofsubalpinemeadowcommunitiesinYundingMountain,whichhasvalida-tedthepreviousresearchers'opinions1Keywords:YundingMountain;subalpinemeadow;ecologicalanalysis;TWINSPANclas-sification;DCAordination;speciesdiversity