張建利，沈蕊，施雯，柳小康，歐曉昆*

1. 云南大學(xué)生態(tài)學(xué)與地被植物學(xué)研究所，云南 昆明 650091；2. 貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州 貴陽 550025

金沙江干熱河谷是我國西南地區(qū)特殊的地理環(huán)境，由于氣候干熱、蒸發(fā)量大、干濕季分明等特殊氣候特征，使該地區(qū)成為我國生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)之一[1-3]。河谷區(qū)域?qū)俚湫透蔁岷庸葰夂颍匀恢脖恢袉棠緦影l(fā)育欠佳，形成了以稀樹灌草叢為主的頂級植物群落結(jié)構(gòu)類型[4-7]。長期以來隨著人口快速增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，畜群大量增加，導(dǎo)致草地面積不斷退化，水土流失、植被退化、土地荒漠化現(xiàn)象日益突出，同時人為的高強(qiáng)度干擾，導(dǎo)致植被類型的進(jìn)一步退化，生態(tài)環(huán)境急劇惡化，這將嚴(yán)重威脅到整個河谷區(qū)的生態(tài)安全[8,9]。因金沙江干熱河谷位于長江上游地區(qū)，地理位置較特殊，其生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣將直接影響到整個長江流域的生態(tài)安全[10,11]。因此，金沙江干熱河谷植被研究仍是我國長江中上游地區(qū)生態(tài)綜合治理的重點(diǎn)。以往多數(shù)學(xué)者主要圍繞著金沙江干熱河谷生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)和生態(tài)農(nóng)業(yè)模式等展開[1,2,4,5]，但對金沙江干熱河谷自然植被研究較少。本研究旨在通過對金沙江流域干熱河谷區(qū)草地植被現(xiàn)狀進(jìn)行研究，揭示金沙江干熱河谷地區(qū)草地植被分布特征、群落結(jié)構(gòu)、種群習(xí)性等，以完善金沙江干熱河谷植被資料，為金沙江干熱河谷植被恢復(fù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣地區(qū)域概況

金沙江干熱河谷主要分布于云南省和四川省。在云南境內(nèi)，從迪慶州的德欽縣至昭通地區(qū)的綏江縣均有分布，云南境內(nèi)整個河谷區(qū)總面積約1.5萬km2，其中包括了云南省的賓川、永勝（期納）、元謀、黃坪、巧家等著名的干熱河谷盆地（如圖1所示），約在25°40′～28°15′N和100°30′~103°30′E范圍之內(nèi)，海拔高度在700～1630 m范圍[12,13]。地理位置處于中亞熱帶緯度，年均氣溫20～23 ℃，≥10 ℃積溫達(dá)7800～8800 ℃，年降水量600～800 mm，年蒸發(fā)量為年降水量的3～6倍。河谷內(nèi)干濕季分明，干季（11月至次年5月）降水量僅為全年的10.0～22.2%，干季蒸發(fā)量為降水量的10～20倍[11]。金沙江干熱河谷生態(tài)脆弱，自然植被中喬木層發(fā)育欠佳，灌草發(fā)育較好，草本植物主要以禾本科（Gramineae）、莎草科（Cyperaceae）和菊科（Compositae）為主[14,15]。金沙江干熱河谷土壤類型有燥紅土、褐紅壤、赤紅壤、紫色土等，以燥紅土為主，抗蒸發(fā)能力弱[16-18]。

圖1 研究樣地Fig.1 experiment sites

1.2 樣地設(shè)置

2009年11月末，雨季結(jié)束旱季來臨之時，沿著金沙江干熱河谷區(qū)干流區(qū)域及支流區(qū)域布設(shè)樣點(diǎn)。根據(jù)環(huán)境和植被狀況等特征選擇典型樣地。分別 在 金 沙 江 上 游 永 勝 縣 （ 26°12′25?N ；100°35′53?E ）、 中 游 元 謀 縣 （ 25°53′30?N ；101°52′34?E ）、 下 游 巧 家 縣 （ 26°50′59?N ；102°57′52?E）及主要支流小江干熱河谷段的東川（26°13′43?N；103°06′02?E）設(shè)置調(diào)查樣點(diǎn)（如表 1所示）。

表1 研究樣地描述Table 1 Description of the plot sites

1.3 試驗(yàn)方法

采用典型樣地法對金沙江干熱河谷草地植物群落進(jìn)行調(diào)查。分別在金沙江上游永勝、中游元謀、下游巧家及主要支流小江東川干熱河谷設(shè)置調(diào)查樣點(diǎn)。每個調(diào)查樣點(diǎn)隨機(jī)設(shè)置100 cm×100 cm具有代表性的典型草地植物群落樣方5個，分別統(tǒng)計每個樣方內(nèi)的草地植物物種及每個種群的密度、頻度、蓋度及高度。用于計算群落相似性指數(shù)、重要值及優(yōu)勢度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與整理，均采用 SPSS 13.0軟件和Microsoft Office Excel 2003軟件完成。

1.4.1 重要值與優(yōu)勢度

采用重要值（IV：important value）和優(yōu)勢度（4因素綜合優(yōu)勢比 SDR4：Summed Dominance Ratio），對金沙江流域上游、中游、下游以及支流小江干熱河谷草地植物群落進(jìn)行分析，計算公式[19-20]：

式中，VIi表示第i種物種的重要值；Di表示第i種物種的密度；Fi表示第i種物種的頻度；Ci表示第i種物種的蓋度；SDR4i表示第i種物種的綜合優(yōu)勢比；Dmax表示群落中密度最大物種的密度；Fmax表示群落中頻度最大物種的頻度；Cmax表示群落中蓋度最大物種的蓋度；Hmax群落中高度最大物種的高度。

1.4.2 群落相似性

采用Sorensen相似性系數(shù)，對金沙江干熱河谷上游、中游、下游以及支流草地植物群落的相似性進(jìn)行分析，計算公式[21-23]：

式中，SC表示植物群落相似性系數(shù)；ω表示兩個植物群落中共有物種；a表示第一個植物群落中物種總數(shù)；b表示第二個植物群落中物種總數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落結(jié)構(gòu)特征

如表2所示，對金沙江干熱河谷草地群落調(diào)查發(fā)現(xiàn)，群落中共包含植物種類 40種，其中上游永勝干熱河谷草地群落中共有植物種類 23種，中游元謀干熱河谷草地群落中共有植物種類9種，下游巧家干熱河谷草地群落中共有植物種類 11種，支流小江東川干熱河谷草地群落中共有植物種類 17種。其中上游永勝干熱河谷草地群落中出現(xiàn)的植物種類最多。

對金沙江上游永勝干熱河谷草地植物群落分析發(fā)現(xiàn)，多年生草本植物種類共 13種，占到該調(diào)查區(qū)域植物種類總數(shù)的56.52%；灌木植物種類共5種，占該調(diào)查區(qū)域植物種類總數(shù)21.74%；一年生草本植物種類 4種，僅占該調(diào)查區(qū)域總物種數(shù)17.39%。金沙江干熱河谷上游植物群落結(jié)構(gòu)主要以多年生草本為主。

對金沙江中游元謀干熱河谷草地植物群落分析發(fā)現(xiàn)，多年生草本植物種類共4種，占到該調(diào)查區(qū)域植物種類總數(shù)的 44.44%；灌木植物種類共 3種，占該調(diào)查區(qū)域植物種類總數(shù)33.33%；一年生草本植物種類 2種，僅占該調(diào)查區(qū)域總物種數(shù)22.22%。金沙江中游干熱河谷植物群落結(jié)構(gòu)主要以多年生草本為主。

對金沙江下游干熱河谷巧家草地植物群落分析發(fā)現(xiàn)，多年生草本植物種類共8種，占到該調(diào)查區(qū)域植物種類總數(shù)的 72.73%；灌木植物種類共 2種，占該調(diào)查區(qū)域植物種類總數(shù)18.18%；一年生草本植物種類 1種，僅占該調(diào)查區(qū)域總物種數(shù)的9.09%。金沙江下游干熱河谷植物群落結(jié)構(gòu)主要以多年生草本為主。

對小江東川熱河谷草地植物群落分析發(fā)現(xiàn)，多年生草本植物種類共7種，占到該調(diào)查區(qū)域植物種類總數(shù)的41.18%；灌木植物種類共7種，占該調(diào)查區(qū)域植物種類總數(shù)41.18%；一年生草本植物種類3種，僅占該調(diào)查區(qū)域總物種數(shù)17.65%。支流小江流域植物群落結(jié)構(gòu)主要以多年生草本和灌木為主。

表2 金沙江流域干熱河谷草地群落4因素綜合優(yōu)勢比與重要值特征Table 2 The SDR4 and IV characteristics of Jin-sha River Hot-Dry valley grassland vegetation community

金沙江干熱河谷草地植物群落結(jié)構(gòu)自上游至下游，多年生草本植物種類比例逐漸增加，灌木和一年生草本植物種類比例逐漸減少。這一結(jié)果說明，金沙江干熱河谷草地植物以多年生草本為主灌木為輔的群落結(jié)構(gòu)類型。而支流小江干熱河谷草地植物群落結(jié)構(gòu)中，多年生草本和灌木植物種類比例相同，這一結(jié)果表明支流小江干熱河谷植物群落中，灌木和草本對于維持群落特征具有同樣重要的作用，一年生草本植物種類比例較低。

2.2 種群重要值與優(yōu)勢度

如表2所示，對金沙江干熱河谷草地植物種群優(yōu)勢度與重要值的分析發(fā)現(xiàn)，扭黃茅（Heteropogon contortus）種群優(yōu)勢度和重要值在金沙江上游、中游、下游以及支流草地植物群落中最高。

對金沙江上游永勝干熱河谷草地植物種群優(yōu)勢度與重要值分析發(fā)現(xiàn)，扭黃茅種群優(yōu)勢度為100%，重要值為155.6%；車桑子（Dodonaea viscosa）種群優(yōu)勢為 38.5%，重要值為 16.9%；瑞香狼毒（Stellera chamaejasma）種群優(yōu)勢度為27.4%，重要值為 13.2%；茅葉藎草（Arthraxon lanceolatus）25.2%，重要值為10.0%。這一結(jié)果顯示，金沙江上游干熱河谷草地植物群落中扭黃茅種群為優(yōu)勢種群，車桑子為次優(yōu)種群。

對金沙江中游元謀干熱河谷草地植物種群優(yōu)勢度與重要值分析發(fā)現(xiàn)，扭黃茅種群優(yōu)勢度為100%，重要值為177.3%；車桑子種群優(yōu)勢為41.7%，重要值為 30.4%；小葉三點(diǎn)金（Desmodium microphyllum）種群優(yōu)勢度為28.4%，重要值為33.2%；旱茅（Eremopogon delavayi）種群優(yōu)勢度21.7%，重要值為9.6%。這一結(jié)果顯示，金沙江中游干熱河谷草地植物群落中扭黃茅種群為優(yōu)勢種群，車桑子種群為次優(yōu)種群。

對金沙江下游巧家干熱河谷草地植物種群優(yōu)勢度與重要值分析發(fā)現(xiàn)，扭黃茅種群優(yōu)勢度為100%，重要值為 114.9%；香茅（Cymbopogon citratus）種群優(yōu)勢度為61.0%，重要值為43.1%；蔓草蟲豆（Atylosia scarabaeoides）種群優(yōu)勢度為50.8%，重要值為 46.9%；茅葉藎草種群優(yōu)勢度為34.6%，重要值為 19.6%；黃細(xì)辛（Asarum longiflorum）種群優(yōu)勢度為24.2%，重要值為15.4%；旱茅種群優(yōu)勢度為22.3%，重要值為10.5%。這一結(jié)果顯示，金沙江下游干熱河谷草地植物群落中扭黃茅種群為優(yōu)勢種群，香茅、蔓草蟲豆種群為次優(yōu)種群。

對小江東川干熱河谷草地植物種群優(yōu)勢度與重要值分析發(fā)現(xiàn)，扭黃茅種群優(yōu)勢度為99.2%，重要值為154.9%；野青茅（Deyeuxia arundinacea）種群優(yōu)勢度為51.7%，重要值為27.9%；車桑子種群優(yōu)勢度為40.8%，重要值為17.1%；白刺花（Sophora viciifolia）種群優(yōu)勢度37.1%，重要值為14.5%；香茅種群優(yōu)勢度為 25.5%，重要值為 8.8%；白羊草（Bothriochloa ischcemum）種群優(yōu)勢度為22.55，重要值為17.1%。這一結(jié)果顯示，小江東川干熱河谷草地植物群落中扭黃茅種群為優(yōu)勢種群，野青茅種群為次優(yōu)種群。

金沙江流域干熱河草地植物群落中，扭黃茅種群均為群落中的優(yōu)勢種群，次優(yōu)種群隨地理環(huán)境的改變而不同。

2.3 植物群落相似性系數(shù)

如表3所示，對金沙江干熱河谷草地植物群落相似性分析發(fā)現(xiàn)，金沙江下游巧家與中游元謀干熱河谷草地植物群落相似性系數(shù)最大（0.300）；上游永勝與中游元謀干熱河谷草地植物群落相似性系數(shù)次之（0.258）；上游永勝與下游巧家干熱河谷草地植物群落相似性系數(shù)最?。?.182）。這一結(jié)果顯示，金沙江干熱河谷草地相鄰群落樣地相似性較高，間隔群落樣地的相似性較低，這一結(jié)果表明，金沙江干熱河谷存在種群擴(kuò)散通道作用，但種群擴(kuò)散通道作用受擴(kuò)散距離的影響。

表3 金沙江干熱河谷草地植物群落相似性系數(shù)Table 3 The similarity index of the grassland plant community on Jin-sha River Hot-dry valley

對小江東川干熱河谷與金沙江上游、中游、下游干熱河谷草地植物群落進(jìn)行相似性分析發(fā)現(xiàn)，小江東川干熱河谷與金沙江下游巧家干熱河谷草地植物群落相似性最高（0.429），地理坐標(biāo)較為接近；與上游永勝干熱河谷草地植物群落相似性次之（0.410），緯度較為接近；與中游元謀干熱河谷草地植物群落相似性最?。?.231），地理坐標(biāo)相差較大。這表明在金沙江干熱河谷流域，支流與干流經(jīng)、緯度較接近的樣地植物群落相似性指數(shù)較高，反之則相似性較低。

3 結(jié)論

1）金沙江干熱河谷草地植物群落結(jié)構(gòu)自上游至下游，多年生草本植物種類比例逐漸增加，灌木和一年生草本植物種類比例逐漸減少；金沙江干熱河谷草地植物群落以多年生草本為主灌木為輔的群落結(jié)構(gòu)類型；支流小江干熱河谷草地植物群落中，灌木和草本對于維持群落特征具有同樣重要的作用，一年生草本植物種類比例較低。

2）金沙江干熱河谷草地植物群落中，扭黃茅為優(yōu)勢種群，次優(yōu)種群隨地理環(huán)境的改變而不同。

3）金沙江干熱河谷存在種群擴(kuò)散通道作用，但種群擴(kuò)散通道作用受擴(kuò)散距離的影響。關(guān)于河谷種群擴(kuò)散通道作用機(jī)制及距離問題還有待進(jìn)一步研究。

4）金沙江干熱河谷草地植物種群的擴(kuò)散、定居受到經(jīng)向、緯向的影響。小區(qū)域內(nèi)植物種群的擴(kuò)散、定居與經(jīng)、緯度及地形的關(guān)系問題還有待進(jìn)一步研究。

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