元謀干熱河谷草本優(yōu)勢種與土壤因子的相關性

王 晨，吳世祥，楊 丹，2，胡翠華，劉守江，2

(1.西華師范大學國土資源學院，四川 南充 637009；2.西華師范大學嘉陵江流域研究所，四川 南充 637009)

優(yōu)勢種是對其所在生境有著較大影響的植物，對群落的環(huán)境與群落結構的形成有著明顯的控制作用。重要值(Important Value)主要是衡量不同植物在植物群落中的地位和作用，是用綜合數(shù)值的方式來體現(xiàn)不同植物重要性的差異[1]。

特殊、復雜的地理和氣候環(huán)境造就了干熱河谷植被的典型性和稀有性，同時失衡的水熱配比條件加之不合理的人為活動及干擾導致了干熱河谷生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。近年來，國內對元謀干熱河谷植被的研究主要集中在植被恢復目標[2]、植被恢復功能區(qū)劃[3]、植被恢復引種及篩選[4-5]的研究，而對于土壤的研究側重于土壤理化性質[6]、土壤水分[7]、土壤水熱變化[8]及水土流失狀況[9]。對于草本優(yōu)勢種與土壤之間的關系研究較少，本文主要從土壤物理性質的角度探究其對元謀干熱河谷草本優(yōu)勢種的影響，為進一步研究植被與土壤的關系及該地區(qū)植被保護及恢復提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為云南省元謀縣(圖1)，地處101°35′—102°06′ E、25°23′—26°06′ N間，海拔980～1400 m。屬于南亞熱帶季風干熱氣候區(qū)，氣候炎熱干燥，光熱資源充足，年均溫21.9 ℃，干濕季分明，濕季(5—10月)降雨量占年降雨量的90%，年均降水量615.1 mm，年蒸發(fā)量高達3569.2 mm，是降水量的5.8倍，年干燥度高達4.4[10]。土壤以燥紅土分布最為廣泛，保水性差，有效養(yǎng)分缺乏，植被以“河谷型半薩王納”植被為主[11]。

圖1 地理位置圖

2 研究方法

2.1 樣地調查及土壤理化性質測定

選擇在干季進行植被樣方調查。于2018年1月在沙地村、金雷村和苴林村，采用系統(tǒng)取樣方法，根據(jù)海拔(996～1113 m)從樣地底部到頂部設置面積1 m×1 m的草本樣方41個(表1)，記錄植物種的名稱、蓋度、高度等數(shù)量指標[12]，并使用土壤墑情速測儀測定土壤的濕度、溫度和鹽度；再以某一株植物為中心點將環(huán)刀(底面積20 cm2，高5 cm)圓心與中心點重合，向下取土層的原狀土樣，環(huán)刀編號為沙1、沙2以此類推，帶回實驗室。在實驗室中稱重得到土壤的鮮重，將土壤從環(huán)刀中放入鋁盒，在105 ℃的烘箱內烘6～8 h，再稱重得到土壤的干重。

表1 研究區(qū)草本樣方基本情況

2.2 計算方法

重要值IV=(Dr+Fr+Cr)/3[1]，式中：相對密度(Dr)為某個物種的個體數(shù)與所有種個體數(shù)之和的比；相對頻度(Fr)為某個種出現(xiàn)的樣方數(shù)與所有種出現(xiàn)的樣方數(shù)之和的比；相對蓋度(Cr)為某個種的蓋度與所有種的蓋度之和的比。

土壤含水量(%)=(原土重-烘干土重)/烘干土重×100%=水重/烘干土重×100%，土壤容重(g·cm-3)=烘干土重/體積。

3 結果與分析

3.1 主要草本重要值

由表2可見，調查樣地內草本植物13科21屬21種，草本優(yōu)勢種按重要值(>0.1)大小依次為扭黃茅(Heteropogoncontortus(L.) Beauv.)、雀稗(PaspalumthunbergiiKunth ex Steud.)、三芒草(AristidaadscensionisLinn.)、孔穎草(Bothriochloapertusa(L.) A.Camus)。扭黃茅的重要值最高(0.225)，株數(shù)更是高達705株。由于扭黃茅須根發(fā)達，主要集中在5～30 cm土層中，分蘗力較強，喜熱且抗旱，耐貧瘠土壤，在干熱河谷的石礫質貧瘠紅壤土上亦能良好生長。故扭黃茅是草本群落中最主要的優(yōu)勢種。

表2 主要草本植物重要值

3.2 優(yōu)勢植物指標與土壤指標相關回歸分析

利用SPSS軟件分析扭黃茅植被指標(株數(shù)、高度、蓋度)與土壤指標(溫度、濕度、鹽度、容重、含水量)之間的相關性。由表3可以看出，扭黃茅蓋度與土壤溫度呈顯著負相關(P<0.05)，相關系數(shù)為-0.319，與濕度、含水量顯著正相關(P<0.05)，相關系數(shù)分別為0.386和0.370；株數(shù)與土壤含水量顯著正相關(0.363)；高度與濕度、含水量都呈顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.319、0.331。

表3 扭黃茅指標與土壤指標Pearson相關性

*：*為0.05 水平(雙側)上顯著相關；**為 0.01 水平(雙側)上顯著相關。

圖2 扭黃茅發(fā)育狀況與土壤因子線性擬合圖

利用SPSS軟件對存在顯著相關關系的扭黃茅生長發(fā)育狀況(株數(shù)、高度、蓋度)與土壤因子(溫度、濕度、含水量)進行回歸分析。由圖2可知，隨著土壤含水量的增加，扭黃茅的株數(shù)、高度呈現(xiàn)出增加的趨勢，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是地表徑流及地下水進入土壤中，土壤呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，可以滿足植物生長最基本的需求，扭黃茅從土壤中汲取水分來促進自身的生長發(fā)育。隨著濕度和含水量的增加，扭黃茅蓋度呈現(xiàn)出增加的趨勢，且斜率基本相同；而隨著溫度的不斷升高，扭黃茅蓋度呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢。這與植物本身的生長習性有關，扭黃茅須根發(fā)達，易于吸收土壤中的水分，而土壤溫度的升高，會導致植物生長的不適應性，從而植被蓋度有所減少。

4 結論

由41個樣地調查結果表明，樣地內共有草本13科21種，扭黃茅為草本植物主要優(yōu)勢種，重要值遠大于其它次要優(yōu)勢種，株數(shù)更是高達705株。作為干熱河谷鄉(xiāng)土植物，扭黃茅在一定程度上能攔截地表徑流，減緩該地水土流失。在扭黃茅生長發(fā)育過程中，扭黃茅株數(shù)、高度、蓋度均與土壤含水量顯著正相關，高度還與土壤濕度呈顯著正相關，蓋度與土壤濕度、溫度均顯著相關，其余均沒有明顯的相關關系。隨著土壤含水量的增加，扭黃茅的株數(shù)、高度呈現(xiàn)出增加的趨勢；隨著濕度和含水量的增加，扭黃茅蓋度呈現(xiàn)出增加的趨勢，而隨著溫度的不斷升高，扭黃茅蓋度呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢。本文從土壤物理性質出發(fā)，探究了其與草本優(yōu)勢種扭黃茅間的相關性，可為以后的研究提供參考。