贵州草海湿地流域典型喀斯特森林植物群落物种和植被特征分析

贵州草海湿地流域典型喀斯特森林植物群落物种和植被特征分析

0草海湿地生态保护与植被结构特征研究【研究意义】贵州最大的淡水天然湿地湖泊——草海湿地，是典型的高原喀斯特湿地生态系统。也是中国一级鸟类黑颈鹤繁殖的主要栖息地。草海湿地因水层深度较浅、水质良好、透明度大，且湖底又多为淤泥层，因而水生高等植物种类繁多，各类植物几乎布满湖区，故有草海之称（张华海等，2007）。1992年，草海自然保护区被批准为国家级自然保护区，保护区由湿地生态系统、农田生态系统、森林生态系统和村镇聚落环境组成，以高原喀斯特湿地生态系统及珍稀鸟类（黑颈鹤等）为主要保护对象（李艳娜，2002）。开展草海湿地典型喀斯特森林植物群落结构特征调查分析，对草海湿地流域进行植被生态修复具有参考价值。【前人研究进展】钱晓丽等（2009）对水质参数对草海湖泊表层水体汞甲基化影响展开了相关研究，结果发现，不同水质参数共同影响汞的甲基化作用。潘少兵和任晓冬（2010）对草海国家级自然保护区水生植物群落的数量分类与排序分析，认为影响群落分布格局的主导生态因子为水分条件。晏妮等（2010）对威宁草海浮游植物时空分布及其数量特征展开了分析，认为草海主要以绿藻、蓝藻、硅藻居多，草海现为属于蓝—绿藻型湖泊。孔凡翠等（2011）的研究结果印证了威宁草海在早更新世为亚热带高原季风湿润气候的说法。郭媛等（2011）对草海自然保护区生态环境问题及保护对策进行了研究，认为草海生态环境极其脆弱，是一个受到破坏后重新塑造的典型湿地生态环境。潘静等（2012）对草海浮游植物进行调查及其富营养化评价，认为草海水质处于中度富营养化水平。【本研究切入点】前人的研究大多集中在草海湿地水体、浮游植物、水生生物、湿地地球化学循环、湿地保护区生态环境恢复等方面，而对于草海流域汇水区的森林生态系统研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】调查研究贵州草海湿地流域不同坡度的典型喀斯特森林植物群落物种和植被特征，揭示汇水区植被构成特征，为丰富草海流域森林生态系统植被数量和恢复当地生态系统生态服务功能提供参考依据。1材料和方法1.1草海湿地的自然工况草海湿地位于贵州省西北部，该区域属于乌蒙山脉山丛中心，具有云贵高原腹地中少有的天然湿地生态系统特征（孔凡翠等，2010）。草海湿地年均温10.5℃，年均降水量950.9mm。无霜期208.6d。湿地底部海拔2170m,1981年恢复水面面积1980ha。集水区域面积1200ha。年汇水量800×104～900×104m3，目前，平均水深1.35m，最深2.8m，浅水湖沼湿地特征明显。1.2调查样点描述采用典型样地调查法对典型喀斯特湿地（贵州草海湿地）流域的森林植物群落进行调查。分别在湿地流域内设置针叶林、针阔林、灌丛、灌草和退耕荒坡5种植被类型调查样点，共设置调查样点22处。其中，具有乔木群落的样点有20处，每个调查样点布设20m×20m调查样方1个，共计乔木群落调查样方20个；具有灌木群落的调查样点有22处，每个调查样点布设5m×5m调查样方4个，共计灌木群落调查样方88个；具有草本群落的调查样点有20处，每个调查样点布设1m×1m调查样方4个，共计草本群落调查样方80个（注：部分调查样点未出现乔木群落和草本群落）。研究样点描述如表1所示。根据坡度分级标准，将坡度（S）分为6个级别：平坡（0°<S≤5°）、缓坡（5°<S≤15°）、斜坡（15°<S≤25°）、陡坡（25°<S≤35°）、急坡（35°<S≤45°）、险坡(S≥45°）。1.3统计分析采用SPSS13.0软件和Excel2003软件统计分析数据。2结果与分析2.1乔木群落种类组成从表2可知，草海流域乔木群落包含17科25种植物。其中，缓坡乔木群落包含15种植物，占流域乔木群落种类的60.0%；斜坡乔木群落包含14种植物，占草海流域乔木群落种类的56.0%；陡坡乔木群落包含16种植物，占草海流域乔木群落种类的64.0%；急坡乔木群落包含10种植物，占草海流域乔木群落种类的40.0%。2.1.2植物物种组成草海流域斜坡乔木群落包含8科，14种植物。其中，壳斗科3种，分别为高山栎、麻栎、白栎，占群落物种总数的21.4%；松科2种，分别为云南松、华山松，占群落物种总数的14.3%；蔷薇科2种，分别为杜梨、豆梨，占群落物种总数的14.3%；杜鹃花科2种，分别为高山杜鹃、马缨杜鹃，占群落物种总数的14.3%；樟科2种，分别为润楠、木姜子，占群落物种总数的14.3%；柏科、杨柳科、鼠李科各1种，分别为刺柏、滇杨、鼠李，各占群落物种总数的7.1%。2.1.3植物科、基肥科草海流域陡坡乔木群落包含11科16种植物，其中，壳斗科3种，分别为高山栎、麻栎、白栎，占群落物种总数的18.7%；松科2种，分别为云南松、华山松，占群落物种总数的12.5%；蔷薇科2种，分别为杜梨、豆梨，占群落物种总数的12.5%；杜鹃花科2种，分别为高山杜鹃、马缨杜鹃，占群落物种总数的12.5%；杉科、杨柳科、桦木科、樟科、胡颓子科、山矾科、楝科各1种，分别为杉木、滇杨、桤木、山鸡椒、胡颓子、老鼠矢、香椿，各占群落物种总数的6.3%。2.1.4白栎属植物物种组成草海流域急坡乔木群落包含9科10种植物，其中，壳斗科2种，分别为高山栎、白栎，占群落物种总数的20.0%；松科、杨柳科、蔷薇科、杜鹃花科、桦木科、鼠李科、槭树科、山茱萸科各1种，分别为云南松、滇杨、豆梨、马缨杜鹃、云贵鹅耳枥、鼠李青榨槭、尖叶四照花，各占群落物种总数的10.0%。2.2灌木群落物种组成从表3可以看出，草海流域灌木群落包含20科47种植物。其中，缓坡灌木群落包含19种，占草海流域灌木群落种类的40.4%；斜坡灌木群落包含24种，占草海流域灌木群落物种总数的51.1%；陡坡灌木群落包含29种，占草海流域灌木群落物种总数的61.7%；急坡灌木群落包含20种，占草海流域灌木群落物种总数的42.6%。2.2.1不同科种植物群落物种组成对草海流域不同坡度灌木群落物种组成分析发现，草海流域缓坡灌木群落包含10科19种植物。其中，蔷薇科7种，分别为栒子、扁刺蔷薇、匍匐栒子、西南栒子、火棘、小果蔷薇、粉枝莓，占群落物种总数的36.8%；杜鹃花科2种，分别为云南杜鹃、小果南烛，占群落物种总数的10.5%；忍冬科2种，分别为珍珠荚蒾、水红木，占群落物种总数的10.5%；小檗科2种，分别为古宗金花小檗、豪猪刺，占群落物种总数的10.5%；山茶科、豆科、藤黄科、杨梅科、马桑科、桦木科各1种，分别为贵州毛柃、马棘、金丝桃、云南杨梅、马桑、川榛，各占群落物种总数的5.3%。2.2.2植物物种组成草海流域斜坡灌木群落包含11科，24种植物。其中，蔷薇科5种，分别为栒子、扁刺蔷薇、匍匐栒子、火棘、粉枝莓、金樱子，占群落物种总数的20.8%；杜鹃花科4种，分别为云南杜鹃、小果南烛、大白杜鹃、南烛，占群落物种总数的16.7%；忍冬科3种，分别为珍珠荚蒾、水红木、烟管荚蒾，占群落物种总数的12.5%；鼠李科2种，分别为小冻绿树、亮叶鼠李，占群落物种总数的8.3%；小檗科、金缕梅科、藤黄科、杨梅科、马桑科、桦木科、百合科、樟科、紫金牛科各1种，分别为古宗金花小檗、檵木、金丝桃、云南杨梅、马桑、川榛、菝葜、香叶树、铁仔，各占群落物种总数的4.2%。2.2.3群落物种组成草海流域陡坡灌木群落包含14科，29种植物。其中，蔷薇科9种，分别为栒子、扁刺蔷薇、匍匐栒子、西南栒子、火棘、小果蔷薇、粉枝莓、总状扁核木、窄叶火棘，占群落物种总数的31.0%；杜鹃花科3种，分别为云南杜鹃、小果南烛、滇白珠，占群落物种总数的10.3%；忍冬科3种，分别为珍珠荚蒾、水红木、南方荚蒾，占群落物种总数的10.3%；小檗科2种，分别为豪猪刺、威宁小檗，占群落物种总数的6.9%；金缕梅科2种，分别为瑞木、红花继木，占群落物种总数的6.9%；豆科2种，分别为马棘、白刺花，占群落物种总数的6.9%；鼠李科、山茶科、藤黄科、杨梅科、马桑科、桦木科、大戟科、毛茛科各1种，分别为薄叶鼠李、贵州毛柃、金丝桃、云南杨梅、马桑、川榛、毛桐、粗齿铁线莲，各占群落物种总数的3.4%。2.2.4群落物种组成草海湿地流域急坡灌木群落包含13科，20种植物。其中，蔷薇科5种，分别为栒子、扁刺蔷薇、匍匐栒子、火棘、路边青，占群落物种总数的25.0%；杜鹃花科2种，分别为小果南烛、大白杜鹃，占群落物种总数的10.0%；忍冬科2种，分别为珍珠荚蒾、忍冬，占群落物种总数的10.0%；鼠李科2种，分别为冻绿、薄叶鼠李，占群落物种总数的10.0%；小檗科、金缕梅科、山茶科、藤黄科、桦木科、木犀科、茜草科、百合科、杨柳科各1种，分别为威宁小檗、檵木、柃木、金丝桃、川榛、迎春花、野丁香、菝葜、皂柳，各占群落物种总数的5.0%。2.3草海流域群落物种组成从表4可知，草海流域草本群落包含17科42种植物。其中，缓坡草本群落包含17种，占草海流域草本群落总物种数的40.5%；斜坡草本群落包含20种，占草海流域草本群落总物种数的47.6%；陡坡草本群落包含23种，占草海流域草本群落总物种数的54.8%，；急坡草本群落包含14种，占草海流域草本群落物种总数的33.3%。2.3.1群落物种组成对草海流域不同坡度草本群落物种组成分析发现，草海流域缓坡草本群落包含7科，17种植物。其中，禾本科6种，分别为白茅、牛鞭草、高羊茅、荩草、野青茅、牛筋草，占群落物种总数的35.3%；菊科5种，分别为珠光香青、牛尾蒿、灰苞蒿、苦苣菜、大吴风草，占群落物种总数的29.4%；茜草科2种，分别为茜草、六月雪，占群落物种总数的11.8%；莎草科、唇形科、报春花科、车前草科各1种，分别为云南莎草、牛至、过路黄、车前，各占群落物种总数的5.9%。其中，一年生草本植物3种，占该群落总物种数的17.6%，多年生草本植物14种，占该群落总物种数的82.4%。2.3.2群落物种组成草海流域斜坡草本群落包含9科，20种植物。其中，禾本科6种，分别为白茅、荩草、野青茅、知风草、芒、画眉草，占群落物种总数的30.0%；莎草科4种，分别为云南莎草、亮鞘苔草、十字苔草、高杆苔草，占群落物种总数的20.0%；菊科2种，分别为珠光香青、牛尾蒿，占群落物种总数的10.0%；毛茛科2种，分别为东亚唐松草、野棉花，占群落物种总数的10.0%；茜草科2种，分别为茜草、六月雪，占群落物种总数的10.0%；唇形科、蔷薇科、蕨科、鳞毛蕨科各1种，分别为鼠尾草、野草莓、蕨、对马耳蕨，各占群落物种总数的5.0%。其中，一年生草本植物3种，占该群落物种总数的15.0%，多年生草本植物17种，占该群落物种总数的85.0%。2.3.3群落物种组成草海流域陡坡草本群落包含10科，23种植物。其中，禾本科5种，分别为白茅、野青茅、金丝草、芒、三毛草，占群落物种总数的21.7%；菊科5种，分别为珠光香青、牛尾蒿、灰苞蒿、苦苣菜、千里光，占群落物种总数的21.7%；唇形科3种，分别为牛至、风轮菜、鼠尾草，占群落物种总数的13.0%；毛茛科3种，分别为东亚唐松草、野棉花、绣球藤，占群落物种总数的13.0%；莎草科2种，云南莎草、亮鞘苔草，占群落物种总数的8.7%；天南星科、茜草科、豆科、藜科、金星蕨科，分别为一把伞南星、茜草、杭子梢、地肤、密鳞鳞毛蕨，各占群落物种总数的4.3%。其中，一年生草本植物4种，占该群落物种总数的17.4%，多年生草本植物19种，占该群落物种总数的82.6%。2.3.4群落物种组成草海流域急坡草本群落包含9科，14种植物。其中，禾本科3种，分别为荩草、知风草、画眉草，占群落物种总数的21.4%；菊科3种，分别为牛尾蒿、大吴风草、三脉紫菀，占群落物种总数的21.4%；天南星科2种，分别为一把伞南星、天南星，占群落物种总数的14.3%；莎草科、茜草科、天门冬科、蕨科、凤尾蕨科、鳞毛蕨科各1种，分别为云南莎草、茜草、天门冬、蕨、凤尾蕨、对马耳蕨，各占群落物种总数的7.1%。其中，一年生草本植物2种，占该群落物种总数的14.3%，多年生草本植物12种，占该群落物种总数的86.7%。3森林乔木群落结构特征调查草海湿地流域不同坡度的典型喀斯特森林植物群落物种和植被特征，发现草海流域不同坡度乔木群落物种出现数量与频率没有明显的变化规律，各个坡度的植物群落物种数量差异不大。而灌木、草本群落物种出现数与频率则呈现出先增加后降低的趋势，其拐点为陡坡群落，即在陡坡上植物群落物种数量最多。不同坡度植物群落中，乔木的壳斗科植物出现率最高；灌木的蔷薇科植物出现率最高，杜鹃花科、忍冬科次之；草本的禾本科植物出现率最高，随坡度增加呈现出先增后降趋势，其拐点为斜坡群落；菊科植物出现率次之，呈现出先降后增趋势，其拐点为斜坡群落。这一研究结果表明，在喀斯特湿地流域森林乔木群落中壳斗科植物分布较广，灌木群落中蔷薇科、杜鹃花科、忍冬科植物分布较广，草本群落中禾本科、菊科植物分布较广。草本群落中，一年生草本植物比例随坡度的增加呈现出减少趋势，而多年生草本植物比例不变或呈现出增加趋势。这一研究结果与高艳平等（2008）对茂