同蒲鐵路兩旁植被多樣性及環(huán)境梯度分析

馬軍紅

(永濟市林業(yè)局，山西 永濟 044500)

同蒲鐵路是貫穿于山西省各個城市之間的南北鐵路干線，全長865 km.隨著鐵路周圍環(huán)境的改變，沿線植被不可避免地受到一定程度的影響。而同蒲鐵路所處的地理、氣候條件獨特，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，一旦遭到擾動、破壞，很難恢復(fù)(吳欽孝等，1993)。筆者對同蒲鐵路兩側(cè)的植被類型和環(huán)境梯度進(jìn)行多樣性分析，了解鐵路周圍的環(huán)境概況，并且制訂出一系列措施來調(diào)控、監(jiān)測和保護環(huán)境。

1 研究區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

1.1.1 氣候

山西省地處中緯度地區(qū)，屬暖溫帶、溫帶大陸性氣候，春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷少雪。年均溫3℃ ～14℃，晝夜溫差大，降水主要集中在6月至8月。由于受境內(nèi)復(fù)雜地形的影響，氣候帶的垂直分布東西差異比較明顯，總體表現(xiàn)為熱量自東向西遞增，降水則自東向西遞減。

1.1.2 植被

鐵路旁植被由高到低依次有:山地草甸、山地常綠針葉林、山地落葉闊葉林、落葉闊葉灌叢、灌草叢、栽培植被以及草甸。常綠針葉林的主要樹種有油松、側(cè)柏等;落葉闊葉林的主要樹種有樺、楊、山柳、山榆、槐、遼東櫟等;落葉闊葉灌木主要有沙棘、繡線菊、胡枝子、荊條、榛子、酸棗等;多年生草本植物種類最多，有白羊草、狼尾草、大油芒、芨芨草、早熟禾等140多種。

1.1.3 鐵路

同蒲鐵路是貫穿山西省中部的南北鐵路干線，以太原市為界，分為北同蒲和南同蒲。北同蒲鐵路由京包線上的大同車站向南引出，跨越桑干河、滹沱河及汾河3個流域，穿過云中山和舟山等分水嶺。南同蒲鐵路位居太行山脈中段與太原盆地東部。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地選擇

沿同蒲鐵路兩側(cè)植物進(jìn)行調(diào)查，依據(jù)調(diào)查對象的類型確定13個(洪洞2個，霍州2個，靈石2個，忻州1個，代縣3個，山陰1個，應(yīng)縣1個，懷仁1個)具有代表性的樣地為調(diào)查點，記錄各樣地中植物的種類、高度、蓋度、株叢數(shù)及物候期，同時記錄生境因子如海拔、年降水量、年均溫度等。

1.2.2 群落調(diào)查

在各樣地調(diào)查點進(jìn)行植被調(diào)查，采用隨機取樣法進(jìn)行常規(guī)群落學(xué)調(diào)查，每個樣地選6個～8個樣方，每個樣方大小為1 m×1 m，主要調(diào)查鐵路兩旁植物物種數(shù)與個體數(shù)，用于計算各個植物物種多樣性指數(shù)。同時記錄群落內(nèi)植物種類、群落蓋度和每種植物的分蓋度、高度等，并登記樣地立地條件，包括地理位置、海拔、坡度、坡向，了解鐵路兩旁植被的人工恢復(fù)措施及自然恢復(fù)期間的人為干擾情況等。

1.2.3 生物多樣性計算與分析

群落的物種多樣性指的是群落中物種的數(shù)目和每一物種的個體數(shù)目。利用Gleason豐富度指數(shù)公式計算群落物種多樣性:

1)物種豐富度指數(shù)(Margalef指數(shù)):N0=S.

式中:S——群落中物種數(shù)。

2)多樣性指數(shù):

Simpson指數(shù):D=1－Σ(Ni/N)2，

Shannon-Wiener指數(shù):H=－∑Ni/Nln(Ni/N).

3)物種均勻度指數(shù)(Evenness指數(shù)):E=H/ln S.

2 結(jié)果與分析

2.1 植被多樣性分析

2.1.1 喬木層植物多樣性指數(shù)分析

通過生物多樣性公式計算喬木層物種多樣性指數(shù)，見表1.

表1 喬木層物種多樣性指數(shù)比較

由表1可以分析出，喬木層 Shannon-Wiener(H)和Simpson(D)多樣性指數(shù)相對穩(wěn)定，均為0;Evenness(E)均勻度指數(shù)與Margalef(N0)豐富度指數(shù)相對沒有變化，均為1.表明這兩個樣方內(nèi)喬木層物種數(shù)相對較多，但物種間的均勻度較低，優(yōu)勢種明顯，群落演替較為穩(wěn)定。

2.1.2 灌木層植物多樣性指數(shù)分析

通過生物多樣性公式計算灌木層物種多樣性指數(shù)，見表2.

表2 灌木層物種多樣性指數(shù)比較

由表2可以分析出，同蒲鐵路兩側(cè)植被從南到北，灌木層物種豐富度指數(shù)成階段性增長，在樣方2出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，其后的樣地出現(xiàn)遞減。在樣方8，11和12出現(xiàn)豐富度指數(shù)最低值1，均勻度指數(shù)也是最小值0.說明這3個樣方內(nèi)灌木層物種數(shù)目相對較少，但物種間的均勻度較高，優(yōu)勢種不明顯。

2.1.3 草本層植物多樣性指數(shù)分析

通過生物多樣性公式計算草本層物種多樣性指數(shù)，見第22頁表3.

表3 草本層物種多樣性指數(shù)比較

由表3可以分析出，同蒲鐵路兩側(cè)植被，草本層Shannon-Wiener(H)和Simpson(D)多樣性指數(shù)變化相對較為穩(wěn)定，而Evenness(E)均勻度指數(shù)與Margalef(N0)豐富度指數(shù)變化相對較大。Margalef，Simpson，Shannon-Wiener指數(shù)的峰值均在樣方13出現(xiàn)，但對于相應(yīng)的Evenness指數(shù)卻處于一般水平，說明這個樣方物種數(shù)量相對較多，多樣性相對較高，但物種間的均勻度不高，優(yōu)勢種明顯，群落演替較為穩(wěn)定。豐富度指數(shù)在樣方5和樣方6出現(xiàn)了兩個小的峰值，分別是2和3，但均勻度指數(shù)卻是兩個偏大值，分別為0.833 9和0.952 8，表明這兩個樣方內(nèi)的草本層物種數(shù)相對較少，但物種間的均勻度較低，優(yōu)勢種明顯。

2.1.4 植被隨海拔及溫度等變化分析

植被隨海拔及溫度等變化的物種多樣性指數(shù)比較，見表4.

表4 不同樣方物種多樣性指數(shù)比較

從表4可以看出，從南到北，物種多樣性隨海拔梯度的升高而減少。各生態(tài)類型區(qū)物種豐富度與平均海拔有較為顯著的相關(guān)關(guān)系。南面從洪洞到靈石，海拔由400 m～500 m增加到800 m，灌木層物種多樣性指數(shù)基本上呈下降趨勢。隨后在北面，海拔開始上升，從900 m增加到1 000 m，灌木層物種多樣性指數(shù)也呈現(xiàn)下降趨勢，最后降低到最低指數(shù)0.可以看出，海拔是影響同蒲鐵路兩旁灌木層植被多樣性指數(shù)變化的一個重要因素。隨著海拔梯度的升高，草本層物種多樣性指數(shù)下降的程度不明顯。年均降水量和年均溫度對灌木層、草本層多樣性指數(shù)的影響與上述結(jié)果正好相反。

2.2 植被環(huán)境梯度分析

同蒲鐵路兩旁的樣方帶之間，不論是溫度還是年均降水量，其變化幅度均較大。從年均溫度的變化來看，差值達(dá)到5℃，而年均降水量差值為225 mm.這些生境因子的大幅度變化決定了鐵路沿線各生態(tài)類型區(qū)之間植被分布的不同。在洪洞和霍州的樣地，年均降水量分別為520 mm和600 mm，年均氣溫為樣地中的最高值12℃，故物種豐富度大;隨著年均溫和年均降水量的減少，其物種豐富度及多樣性指數(shù)呈下降趨勢;在山陰、應(yīng)縣、懷仁樣地中，物種數(shù)達(dá)到最小值。由于其受人類活動的影響不斷加劇，人為干擾生境的程度不斷加強，物種豐富度及多樣性下降。可以看出，生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣對植被分布特征的影響是不容忽視的。同時，人類活動對植被的分布也有影響。

3 結(jié)論

同蒲鐵路兩旁的植被由于地形地貌、氣候、海拔、溫度等不同，其生態(tài)環(huán)境各有特點。根據(jù)其特點，將其分為南北兩部分:

1)不同植物群落演替階段，草本層物種多樣性指數(shù)變化相對較為穩(wěn)定，而均勻度指數(shù)與豐富度指數(shù)變化相對較大;各樣地灌木層物種多樣性指數(shù)總體上有緩慢遞增趨勢;喬木樣地的物種多樣性指數(shù)基本無變化，而均勻度是最大值1;同一群落內(nèi)物種多樣性比較，基本上是草本層＞灌木層。

2)從南到北物種多樣性隨著海拔梯度的升高而減少，海拔對同蒲鐵路兩旁灌木層植被多樣性有著較大程度的影響。

3)降水量、溫度、濕度等環(huán)境因素都是決定植物生長種類和生長勢的重要因素。人類活動同樣對植被分布及物種多樣性產(chǎn)生重要影響。通過人為措施，對降水量進(jìn)行調(diào)控，改善植被小生境，更好地滿足植被生長的需求。

4 建議

1)根據(jù)同蒲鐵路沿線各地不同的生態(tài)結(jié)構(gòu)，在樹種選擇上堅持因地制宜、利于養(yǎng)護，優(yōu)先考慮鄉(xiāng)土樹種和抗旱、耐瘠薄樹種。

2)鐵路邊坡處理可有效防止水土流失，減少雨水對鐵路周邊地區(qū)的沖刷，保護鐵路兩旁的植被。

3)增強環(huán)保意識，加強管理，綜合治理。

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