黃河中下游典型河岸帶植物群落的β多樣性分析

余玉洋　周江松（河南大學(xué)　環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南　開封　475000）

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黃河中下游典型河岸帶植物群落的β多樣性分析

余玉洋周江松
（河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南開封475000）

β多樣性是表示植物群落變化的一個非常典型的因子，反映了物種多樣性在環(huán)境梯度上的變化特征，可以為植被保護(hù)與恢復(fù)提供基礎(chǔ)研究資料。不同樣地的β多樣性的物種數(shù)據(jù)測量結(jié)果反映了植物對物種多樣性的影響是不同的，β多樣性指標(biāo)綜合考慮物種和物種數(shù)量的β多樣性的變化，適合研究區(qū)物種多樣性的分析?；诖?，以黃河中下游地區(qū)為研究地區(qū)，利用β多樣性測度中的Jaccard指數(shù)和Sorenson指數(shù)來研究物種的相似性指數(shù)。結(jié)果表明：物種多樣性指數(shù)隨著物種數(shù)的變化而發(fā)生變化，當(dāng)物種間的距離接近時，物種多樣性具有很大的相似性。

植物群落；河岸帶；β多樣性；黃河中下游

河岸帶是河流與河岸植被之間的過渡帶，植被作為河岸帶的重要組成部分，具有重要的自然、經(jīng)濟(jì)和社會功能。河岸帶植被成為許多動植物的棲息地，并且為動植物遷徙和擴(kuò)散提供了條件，并對河流沿岸的污染物起著重要的過濾和緩沖作用。河岸帶植被對保持河岸帶的穩(wěn)定和支撐整個河流生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性有重要的作用［1］。

物種多樣性是生態(tài)系統(tǒng)的基本特征之一，植物群落多樣性描述了在時空范圍內(nèi)所有物種的變化規(guī)律，包括生物種群之間的相互影響，這一物種多樣性體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)典型的基本特征，對生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定起到重要作用。

β多樣性是指沿著環(huán)境梯度變化物種替代的程度，用來反映群落間物種組成的變化，是決定地區(qū)尺度物種多樣性的重要因素，是了解生態(tài)系統(tǒng)的功能、生物多樣性保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)管理的一個重要指標(biāo)。β多樣性是研究群落演替規(guī)律而提出的，具體指在土壤和地貌等各種環(huán)境因素的影響下物種沿著環(huán)境梯度的替代程度及不同物種組成的狀況差異。生物生活環(huán)境被物種分割的程度和各地段的生境多樣性可以通過對植物群落β多樣性的研究體現(xiàn)出來。對植物群落β多樣性研究可以綜合分析某些具體的干擾因素對生物多樣性的干擾情況以及對物種提高抗干擾能力提供有價值的信息，還可以加強(qiáng)對物種的稀有和瀕危狀況的了解。因此，通過對黃河中下游河岸帶植物物種進(jìn)行全面調(diào)查，進(jìn)一步分析和了解生境被物種分割的程度、不同地段的生境多樣性及不同物種的組合差異，為河岸帶植物物種多樣性的保護(hù)提供依據(jù)。

1　研究區(qū)概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河南，地理坐標(biāo)為134°56′N～134°52′N，114°06′E～114°23′E，東西橫跨10個縣市區(qū)。黃河中下游地區(qū)地勢從西南向東北傾斜，屬暖溫帶-亞熱帶、濕潤-半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。同時，自西向東呈現(xiàn)出由山地丘陵向平原過渡的特點(diǎn)，四季分明。一般特點(diǎn)是春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季干燥少雨，冬季寒冷干燥，年平均氣溫在12～16℃。年平均降水量在500～900mm，降水主要集中在夏季。當(dāng)?shù)刈匀粸?zāi)害頻繁，旱、澇、風(fēng)沙等災(zāi)害多發(fā)，其中旱災(zāi)是主要的自然災(zāi)害，同時當(dāng)?shù)赝恋厣郴望}堿化較為嚴(yán)重，耕地質(zhì)量下降，土壤有機(jī)質(zhì)含量低，成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。該區(qū)域植被類型多種多樣，主要以楊樹、柳樹和人工林為主。種植業(yè)以糧食和經(jīng)濟(jì)作物為主，糧食作物主要有小麥、玉米、大豆等，經(jīng)濟(jì)作物主要有棉花等，其他作物主要有蔬菜、瓜果等。

1.2研究方法

1.2.1樣地設(shè)置。在黃河中下游地區(qū)河岸緩沖區(qū)距離河流中心線的距離設(shè)置4個緩沖區(qū)，分別為距中心線1.5、1.5～3.0、3.0～4.5、4.5km以外4個區(qū)域范圍。選擇典型的樣地，從研究區(qū)內(nèi)河流下游到上游依據(jù)樣地的設(shè)置，調(diào)查方法采用樣線法，共設(shè)置11條樣。依據(jù)距離黃河的遠(yuǎn)近分別設(shè)置1～3個20m×20m的樣地，共52個樣地，并標(biāo)注各地的經(jīng)緯度坐標(biāo)。同時，對喬木層、灌木層和草本層物種的統(tǒng)計，調(diào)查內(nèi)容包括植物種類、數(shù)量、高度、蓋度、物種多優(yōu)度、群聚度和生境特征等。通過調(diào)查植物物種的數(shù)據(jù)來反映河岸帶的群落特征。

1.2.2數(shù)據(jù)處理與分析。目前多樣性測度方法有多種，分別從不同的角度對物種組成在時空范圍內(nèi)的變化進(jìn)行評價，但是它們在使用頻率卻存在較大的差異。采用相似度指數(shù)表現(xiàn)群落物種的變化，是測度群落β多樣性最為便捷的方法。該研究采用群落相似度系數(shù)，主要有Jaccard指數(shù)和Sorenson指數(shù)。

Jaccard指數(shù)：Cj=j/（a+b-j）

Sorenson指數(shù)：Cs=2j/（a+b）

式中，a和b分別為樣地1和樣地2的物種數(shù)，j為兩個樣地共同的物種數(shù)。

采用Excel 2007對黃河兩岸的物種類型建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，同時按不同物種及樣線建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。通過公式計算得出結(jié)果來分析黃河中下游河岸帶物種的β多樣性特征。

2　結(jié)果與分析

隨研究區(qū)域河流下游到上游的變化，黃河中下游植物群落中的物種數(shù)量差異不是太大，總數(shù)變化也不是特別明顯，這可能是由于在濕潤半濕潤氣候條件下，植物生長條件差異性不大。同時，在這一個東西長度的范圍內(nèi)，海拔無明顯變化，所導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境差異較小，沒有對植物生長和分布產(chǎn)生影響。對于樣地1的物種數(shù)高于其他樣地，可能是因?yàn)槠渖硹l件較好，從各樣比較來看，研究地從下游到上游物種數(shù)呈現(xiàn)出下降后上升又下降的不規(guī)律現(xiàn)象，反映了各樣之間的差異并不明顯。

3　結(jié)論與討論

研究區(qū)植物的區(qū)系組成共有36科，78屬，86種。黃河中下游地區(qū)岸帶的植物以草本植物為主，出現(xiàn)頻率最多的有藜、夏至草、狗尾草、葎草、中華小苦荬和小蓬草等。不同群落中植物的分布存在一定差異，但總體來看河岸帶植物種類比較豐富。這項(xiàng)研究做了在一定水平距離范圍內(nèi)和其他因素等對β多樣性指數(shù)的分析，強(qiáng)調(diào)了距離和環(huán)境因素的重要性，如對物種的擴(kuò)散分布影響，而時空變化、演替、氣候、社會歷史因素也應(yīng)考慮進(jìn)去。黃河中下游植物群落的生長年限基本相近，其物種相似度和距離的遠(yuǎn)近有關(guān)，距離較小的樣地之間物種相似度較高，當(dāng)距離增加時，相似性逐漸減小，但不總是連續(xù)下降的，中間有較少的波動。水平距離的變化導(dǎo)致物種相似性大小的因素主要有2個。一是物種的擴(kuò)散，所有物種的擴(kuò)散都存在一定的范圍內(nèi)，隨著距河流中心線距離的增加，物種共有數(shù)量一定會逐漸下降，但沒有大幅下降，因?yàn)橛幸恍┓植紡V泛的物種，相似性指數(shù)總是保持在一定的水平之間；二是群落生境不同造成群落類型的差別，使得群落共有物種的減少。

植物群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性主要受河岸生態(tài)環(huán)境變化的影響，物種多樣性可評估河岸帶生境的實(shí)際狀況，調(diào)查表明，樣地植物β多樣性發(fā)生了變化，說明樣地間物種是有差異的。保護(hù)好河岸帶植物，利于維護(hù)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，促進(jìn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

感謝國家地球系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享平臺-黃河下游科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://henu.geodata.cn）提供數(shù)據(jù)支撐。

［1］王家生，孔麗娜，林木松，等.河岸帶特征和功能研究綜述［J］.長江科學(xué)院院報，2011（11）：28-35.

Analysis of Beta Diversity of Plant Communities in Typical Riparian Zone in the Middle and Lower Yellow River Regions

Yu YuyangZhou Jiangsong
（School of Enviroment&Planning of Henan University，Kaifeng Henan 475004）

Beta diversity is a very typical factor of plant community change，which reflects the variation of species diversity on environmental gradients，can provide basic research data for the protection and restoration of vegetation.Not as beta diversity and species data measurement results reflect the plants to effect on species diversity is different，beta diversity index considering species and species number of beta diversity of change for analyze the species diversity of study area.Based on this，the Jaccard index and Sorenson index in the Middle and Lower Yellow River Regions were used to study the similarity index of species. The results showed that the species diversity index changed with the number of species，and the species diversity was very similar when the distance between species was close.

plant community；riparian zone；beta diversity；Middle and Lower Yellow River Regions

Q948

A

1003-5168（2016）04-0152-02

2016-03-25

余玉洋（1993-）男，碩士，研究方向：虛擬地理環(huán)境與地學(xué)可視化。