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植物多样性的重要性

植物多样性的重要性

植物多样性的重要性范文第1篇

关键词:植物多样性;林业;营林技术

在人类发展进步的过程中生态环境不可避免的受到了一定的破坏,在现今可持续发展的理念下如何修复人与自然之间的关系,促使生态环境可以良好的发展成为一项重要的目标,而林业则是一种平衡社会发展需求及自然环境需求的重要产业。在现今营林的过程中,其不仅仅是简单的植树造林及林业经营活动,其还需要考虑如何促使生态环境可以健康、持续的发展,而保护植物多样性就是其中一项重要的内容,为了达成这个目标则少不了营林技术的应用。

一、植物多样性保护的重要性与现实意义

作为陆地生态系统的主体,森林为大多数陆生植物提供了生存空间以及能量来源。因此,森林植物多样性是构成世界生物多样性系统的有机组成部分,为我们的生活带来绿意,促进了我们生活质量的不断提升。随着我国社会主义市场经济与现代化建设的不断完善与推进,人口数量的急剧上升,以及气候异常等原因限制,不仅破坏了森林植物的生长环境,同时也使诸多生态植物面临着灭绝的危机,为从根本上保障人类正常生产生活与现代社会的全面进步,保护植物多样性与生态安全工作刻不容缓。首先,植物多样性是衡量生态园林的重要指标,是城市的“天然净化器”,是人类赖以生存的基础与前提,是保证城市绿化建设工作顺林开展、保证城市园林协调发展的根本条件,也是当今文明城市评比的重要指标。其次,植物多样性是维护生物多样性的基础。保护生态系统别是植物的多样性有利于保持水土、改善区域天气气候、促进能量物质的循环与流动,同时也有利于维持森林资源中物种的多样性、基因的多样性、区域环境多样化,对于提高生物多样性整体水平,改善林业植物生态功能,构建和谐、稳定、有序生态环境与生活环境的具有重要意义。

二、植物多样性保护中的营林技术分析

在保护植物多样性上我国林业部门开展的不够深入,其主要受相关研究不够充足、技术不够全面及造林科学性不强等因素的影响,为此在营林工作中需要从多方面、多角度进行营林工作的研究,并不断的提升相关的营林技术,对于在保护植物多样性中可以应用的营林技术以下通过对林业发展特点及发展需求的分析及研究提出了几点可以在实际中应用的建议。

1、营造混交林,构建良好的植物生态群

(1)营造混交林是保护植物多样性的一个有效方法。通常在林业造林工作中主要以纯林为主,这样便于造林工作的进行,但是在实际中此种形式的树林容易受到病虫害的侵袭,并不利于树林形成完整的生态环境,为此在造林工作中应根据实际的地理情况、造林需求来进行混交林的种植,这样可以保证树林结构的完整,有利于树林形成完整的生态环境,为促进植物多样性的发展提供条件。

(2)必须对人工造林进行一定的混交。主要是考虑到肥沃土壤的原因,易分解的腐殖层就是由于混交林内的枯枝落叶层形成的,这种腐殖层能够使林区的土壤变得更为肥沃。从而为植物生长创造更好地生长环境,这就有助于植物的多样性得到保护。另外进行混交人工造林的作用,还在于可以去除一部分害虫的生存寄托,也就无法再作祟了,有助于良好森林环境的形成。

2、特e要对苗圃建设加以重视

在进行育苗的过程中需要对苗木进行全面的检疫,由于一些种子可能携带病虫或病原等,由于林木幼苗抵抗力较低,若是在苗圃中种植带有病虫害的种子可能会造成其大面积受到传染,因此在实际中需要重视对种子的消毒工作,同时苗圃中的土壤也可能会存有一些病原微生物或是其它病虫,为此在进行育苗之前需要在苗圃中进行整地工作,并对土壤进行彻底的消毒,避免病虫害威胁到苗木的出苗率,另外,在苗圃的日常管理中还需要注意肥料的使用,同时定期的进行苗圃的除草工作,以此来保证育苗工作的有效进行。

3、合理借助营林技术防治植物病虫灾害

植物病虫害是影响植物多样性的原因之一,既危害了森林资源的可持续发展,同时也造成森林资源经济效益的巨大损失,合理、适度选择与采用营林技术可以有效防治植物病虫害,促进植物的良性生产与正常更替。首先,相关工作人员增强森林植物病虫害防治的意识,实行“预防为主,综合治理”的综合方针,标本兼治,适度放弃一些化学药剂传统治理法,开发生物防治法,建立科学、安全、有效的营林病虫害防治体系。其次,林业管理部门要注重植物疫病定期检查工作的彻底贯彻,严格监督疫情监测、检查工作的正常执行,同时要加强病虫害疫情区域的隔离与监管,隔断疫情传播渠道,减少疫情危害度。

4、定期实行封山育林政策,为植物提供良好的成长环境

植物的生长需要一定的周期,只有在尊重植物生长规律的基础上实行封山育林政策,减少人为破坏与意外灾害的发生,才能有效保护植物的多样性与丰富性。要设置防护栏,避免因为管理不善导致牲畜随意破坏、践踏植被;在人迹较多或是珍惜植物生长区域用显眼标识提醒行人禁止入林、砍伐,排除人为因素的植物破坏。

5、综合采用多种营林技术,趋利避害,科学管理森林资源

当前生态环境的恶化已成为事实,再加上诸多环境污染、化学位置侵蚀等等,土壤与气候条件大大降低,必须尊重植物自身的性能特征,科学管理森林资源。首先,要根据植物对生产环境的需求、病虫害抵抗力情况、对水和热敏感度等等,选择不同的植物种植规范方案,使植物处在良性生长系统中。其次,可以通过安装摄像头、安排专人定期检视的方式要实时关注植物的成长过程,并根据植物的成长状况调整后期管理计划,提高森林管理工作质量与工作效率,保障植物的健康成长。

综上所述,保护植物多样性的营林技术研究对于生态环境的发展与保护有着不可忽视的重要作用。然而,该研究涉及的方面比较多,同时也比较复杂,再加之我国营林技术领域对于保护植物多样性的技术研究还没有达到一定的深度,因而不利于技术的进一步应用。所以,在今后林业技术的发展中,要加强对保护植物多样性营林技术的研究,并且要从植物多样性的多个角度,从营林技术的多个方面进行研究,从而研究出更能有效保护生物多样性的营林技术,促进我国生态环境的不断发展和进步。

参考文献:

[1] 董海杰.现代营林技术中的植物多样性保护[J].黑龙江科学,2016,7(10):60-61.

植物多样性的重要性范文第2篇

关键词乡土植物;植物多样性;应用

目前我国城市绿化植物选用的突出问题有植物种类普遍偏少,缺乏多样性;地域性特征不明显,城市之间景观雷同;引进外来物种缺乏前期试验,存在盲目性;对外来物种入侵问题尚未足够重视等。因此,了解乡土植物与植物多样性的关系有利于植物多样性的建立与保护,有利于建立稳定的生态系统。

1乡土植物的概念

广义的乡土植物是指经过长期的物种选择与物种演替后,对某一特定地区有高度生态适应性的 自然 植物区系的总称。而人们通常把当地土生土长的,经过长期种植,能很好地适应当地土壤、气候等自然条件,自然分布,自然演替,已经融入当地的自然系统中的植物统称为乡土植物[1]。

2植物多样性的意义

多样的生态系统及物种构成使城市的园林绿地有可持续 发展 潜力,而单调的生态系统及物种构成使城市园林显得相对脆弱,一旦发生具有不可抗拒的自然灾害,园林可能失去它应有的形态及功能。据悉,近年我国北方某城市由于发生大规模植物病虫害,使该市的主要树种杨树受到严重影响,城市几乎失去绿色。

植物的多样性可以塑造景观的多样性,不同的植物其形态、质地、色彩均有差异,多样的植物可以营造更加丰富的景观,从而满足人们不同的审美需求,满足城市不同的环境要求。园林植物在某种意义上可以塑造城市的特色,进而显示城市的风貌和特征,选择适合当地气候及土壤条件的地域性植物种类,从长远来看可以彰显地域文化。我国已有以植物简称的城市,如榕城、蒲乡等[2]。

3乡土植物与植物多样性的关系

3.1乡土植物的广泛应用有利于植物多样性的建立及保护

植物群落的相对稳定是建立在植物多样性基础上的,缺乏植物多样性会导致病虫害的发生和蔓延,甚至会造成毁灭性灾害。而乡土苗木的发展在群落稳定性、生态系统多样性、景观多样性和适地适树中发挥着重要作用。乡土植物在千万年的进化中,非常适应当地的土壤条件、气候环境,便于栽种、易于成活、成本低廉;并且乡土植物与周围的环境构成了稳定的生态系统,对病虫害有很强的抵御能力,共同维护着当地的生态安全,是植物多样性的重要组成部分。因此,广泛的挖掘乡土植物资源,加大其在城市景观中的应用力度,将会大大有利于城市植物多样性体系的建立,可保护和延续许多在自然界面临生存威胁的植物种。

3.2植物多样性与园林地方特色的关系

园林是一地域性很强的 艺术 门类。我国地域辽阔,气候差异悬殊,土壤变化也十分明显。就植物生存的生态类型来看,有荒漠、草原、寒温带针叶林区、温带针阔混交林区、常绿阔叶林及热带季雨林、雨林等各种不同类型,在这些区域里,既要大力发展地方特色种苗,又要努力提高植物种类多样性。首先,城市园林绿化的骨干树种和基调树种应是当地的特色树种。乡土树种苗源多、易成活,能够降低绿化成本。采用不同种类的乡土植物有机组合搭配,不仅起到了绿化、美化作用,还能改善当地生态环境,较好地反映该城市所在地域的植被特征,使城市形成鲜明的个性特征。其次,在城市绿化的灌木及草坪地被植物选择中也应充分体现地方特色,开发利用地方物种,不应一味地从外地引进。再者,在引进异地植物时要注意把握好度。虽然外来植物在丰富绿化材料中可以起到一定作用,尤其在植物材料比较缺乏的地区,其作用更为显著,但是过分引进外来植物会造成本地物种的减少,常此以往,民族特色及地方特色将消失殆尽。此外,在植物配置时要充分体现当地植被群落特征。园林设计师应充分了解当地植物群落的结构特征和演替 规律 ,在园林中选取典型的群落进行艺术再现,从而在整体上反映地方风貌。这样,每个城市,至少每个地域的城市在园林植物的总体选择上形成明显的地方特色,并且通过城市绿地的多种生态条件和城市小气候对当地物种进行广泛的栽植,从而保护了生物多样性。另一方面,从全国范围内来看,不同地域的城市绿化植物则形成一个相当丰富的物种群体。

多样的园林为多样的植物在城市中提供了生长繁衍的场所,园林事业主观上的利用植物在客观上对植物起到了保护作用。植物在城市中既能发挥其美化功能,又能保存下来,实现了园林建设与植物多样性保护的和谐统一。

4乡土植物在园林绿化应用中存在的问题

近年来,在园林绿化建设中,一些城市不遵循 自然 规律 ,忽视乡土植物,大规模引种南方花草树木,造成园林绿化植物的单调重复使用,植物多样性差,以及各城市间的景观雷同现象。引进外来植物往往达不到城市对绿地的综合功能要求,生态功能差,不仅增加绿化成本,也为维护管理增加难度。一些城市甚至未经栽培和驯化试验,忽视植物的生态适应性,大量盲目引进外来植物。许多外来植物难以管理,生长不良或死亡,造成人力、物力和财力的浪费。

5应用乡土植物提高植物多样性的措施

5.1 发展 地方特色种苗提高植物多样性

5.1.1本地区植被气候带乡土植物种苗的发掘。乡土树种的适应性强,有较强的抗逆性,造林容易成功,同时乡土树种资源丰富,栽植成本低、效率高。大力发掘乡土植物种类,对其生物学特性、生态习性和在园林绿地中的适应性进行检测,筛选出生长势旺盛、抗逆性强、观赏价值高、便于培育的植物种类,推广到林业建设中,提高植物物种丰富度[3]。

5.1.2建立种质资源保存、繁育基地。结合生产绿地建设,建立种质资源基地,进行优良绿化植物材料的选育、保存和繁育,为中推广应用打好基础。

5.1.3提高园林植物群落的物种丰富度。城市植物群落也应追求自然美,优化物种、群落外貌、形态和色彩等组合,重视植物的景观、美感、寓意和韵律效果,产生富有自然气息的美学价值和文化底蕴,达到生态、 科学 和美学高度和谐的效果,并与城市景观特色、建筑物造型相融合。在物种选择上,尽量选用与当地气候、土壤相适应的乡土植物,能在当地降雨条件下生存和生长,推广少灌或免灌群落;利用绿地凋落物和绿肥等,进行再循环和再利用;利用混交根瘤或菌根植物,减少施肥、除草和修剪等非再生能源的使用。另外,绿地群落构建的重点也应转移到立地条件的改良,推广以人工介质为基础的种植土,创造和模拟植物适生生境,为更多物种的引进和健康生长奠定基础[4-5]。

5.2地方特色种苗基因多样性的保护与利用

5.2.1充分利用种、变种、变型等,提高物种基因多样性,充分利用植物栽培品种的多样性。我国园林植物栽培品种资源众多,如菊花品种有几百种,牡丹和芍药也有几十种,月季有上百种,各种观赏植物都分系、类、群、型,形成各自的品种多样性。充分利用植物栽培品种的多样性,可以有效提高园林绿地的物种多样性水平。

5.2.2充分利用植物起源多样性。有些观赏植物是由多个野生种参加形成的远缘杂交,或在物种起源过程中出现染色体加倍,从而形成观赏植物起源多样性。如香水月季是巨花蔷薇与“朋红”月季的天然杂交种;矮牵牛为整叶矮牵牛与腋花矮牵牛的种间杂交种,再经培育的多倍体。为此,园林植物种苗的开发应充分注重起源多样性的利用。

6建议

应在全国范围内开展全面的植物调查与规划协作,在增加植物种类的同时,注重主要植物种类的遗传多样性,显现地方特色,塑造城市园林特色景观;植物选择应该以久经考验的乡土植物为主,适当引进其他物种;对城市园林草本植物的选择除了一些常见花草之外,应该大力挖掘在当地适应性强的多年生草本花卉,从而节约成本,提高物种的多样性。外来草本植物的引进一定要注意对其潜在的环境影响进行评估,避免引进恶性蔓延物种。林木种苗生产要科学决策,发展地方特色种苗和名特优新品种,努力提高植物种类多样性,要适应林业建设面临的供求关系和消费多层次变化,林木种苗供应与需求趋向多元化。

7 参考 文献

植物多样性的重要性范文第3篇

关键词:植物品种;乡土植物;地方特色

1 城市园林绿化植物多样性存在的问题

1.1 绿化植物引进制度缺失

近年来,城市园林绿化已经发育成为一个巨大的产业经济,由于新植物具有很强的观赏新奇性及较高商业价值,园林行业的很多单位纷纷涉足该领域,在高额利润的驱动下,竞相引进,大量推广。城市绿化植物的选择和引进是一项科技含量高、技术要求高和生态风险大的工作,应遵循自然生态规律,在进行相应的适应性试验和风险评估之后,方可引进。由于制度的缺失,加之高利益的驱使,盲目引进外来植物渐成一种时尚,其背后隐藏了很大的风险。

1.2 植物种类单一

尽管各地大量引进外来植物,并没有达到真正丰富园林植物品种的效果,引进主要体现在数量的增加,而不是种类的增多。总体而言,我国城市绿地植物的种类相对比较单一,我国除了个别城市在植物园或者城市周边的自然山林之中园林植物应用的种类超过1 000种,大多数城市的物种数量在200~400种,至于能够种植在街道两侧的树种则更少。

1.3 植物种类特色不明显

城市的绿化应当因地制宜,在绿化植物种类选择上要首先要适应当地的土壤、气候等自然条件;其次要服务于城市总体规划、城市品味及其功能的划分。可现在城市园林绿化中出现了一种可怕的抄袭现象,各城市之间的园林绿化存在惊人的雷同和相似,在绿化植物的选择上表现更为明显,省会城市选择引进的某些品种,几年后则会蔓延到中、小城市。

2 城市乡土植物与植物多样性的关系

2.1 城市乡土植物的广泛应用有利于植物多样性的建立及保护

植物群落的相对稳定是建立在植物多样性基础上的,缺乏植物多样性会导致病虫害的发生和蔓延,甚至会造成毁灭性灾害。而城市乡土苗木的发展在群落稳定性、生态系统多样性、景观多样性和适地适树中发挥着重要作用。城市植物在千万年的进化中,非常适应当地的土壤条件、气候环境,便于栽种、易于成活、成本低廉;并且城市乡土植物与周围的环境构成了稳定的生态系统,对病虫害有很强的抵御能力,共同维护着当地的生态安全,是植物多样性的重要组成部分。

2.2 植物多样性与园林地方特色的关系

园林是地域性很强的艺术门类。首先,城市园林绿化的骨干树种和基调树种应是当地的特色树种。城市乡土树种苗源多、易成活,能够降低绿化成本。其次,在城市绿化的灌木及草坪地被植物选择中也应充分体现地方特色,开发利用地方物种,不应一味地从外地引进。再者,在引进异地植物时要注意把握好度。虽然外来植物在丰富绿化材料中可以起到一定作用,尤其在植物材料比较缺乏的地区,其作用更为显著,但是过分引进外来植物会造成本地物种的减少,长此以往,民族特色及地方特色将消失殆尽。

3 对策

城市园林绿化是关系市民日常生活的大事,国家要完善这方面的立法,以保持城市园林的多样性和安全性。同时,在植物选择上对绿化工作者提出了新的、更高的要求,城市绿化植物选择要综合考虑自然环境、植物特性、本地特色、多样性及与城市性质等多方面因素。

3.1 地理环境与植物特性相结合

选择最适合当地气候及土壤的植物是园林建设的根本,只有选对了植物种类,园林建设才能多、快、好、省,否则将会事倍功半,浪费大量的人力物力。城市具有特殊的小气候及土壤条件,对植物的选择要求较为苛刻,尤其是城市行道树选择的要求更为严格,要求既能够忍耐城市街道强烈的辐射热,又能忍耐瘠薄的土壤。

3.2 保住地域特色底线

选择的园林植物一定要有地域代表性,这样才能有利于营造具有当地特色的园林风貌,体现出城市自身文化品味。本土植物的使用量及其与外来植物的比例显得尤为重要,如果一个城市的基调树种是外来树种,那么这个城市的园林风貌很难体现其地域特征。

3.3 与城市性质相协调

城市园林绿化植物引进除需考虑其自身适应性、功能性外,还需要与所在城市的性质与定位相协调。城市园林绿化建设的目标是“城在园中、园在城中”,园林绿化在建设过程中需着力于改善城市自然生态环境,提高市民生活质量和缓解城市热岛效应,因此需要注重植物多样性的保护和建设,创造出多样性的生态系统及物种构成,保证城市园林的稳定性,为人们提供一个层次丰富的既观形又闻香、既赏花又观色的园林生态系统,营造出一个富有地方特色与文化底蕴的现代园林城市景观。

参考文献

1 包满珠.我国城市植物多样性及园林植物规划构想[J].中国园林,2008(7)

植物多样性的重要性范文第4篇

关键词:赤峰;草地群落;物种组成;植物多样性

中图分类号:Q948 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2017)11-2031-06

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2017.11.008

Abstract: In order to improve existent vegetation data of main grassland areas in Chifeng,promote grassland revegetation,utilize reasonably,protect forage germplasm resources and develop livestock farming,species composition,richness,diversity,evenness of grassland community were studied in grassland communities of three areas by typical sampling method,and the relation between plant diversity of community and altitudinal gradient was revealed. The results showed that main grassland areas in Chifeng were rich in plant resource,there were 39 families 155 genera 233 species,mainly Compositae,Leguminosae,Gramineae. Based on plot investigation,the dominant plant species in Balinyou Banner grassland were Leymus chinensis and Artemisia sylvatica,and Cleistogenes caespitosa,Phragmites australis,Carex duriuscula were companion species;The dominant plant species in Balinzuo Banner grassland were C.duriuscula,and the companion species were L.chinensis,Cleistogenes songorica and Linum stelleroides;The dominant plant species in Hexigten Banner grassland were C.duriuscula,and the companion species were L. chinensis,Agropyron cristatum and Themede minor. There was an extremely difference in the diversity of grassland plant communities(P

Key words: Chifeng;grassland community; species composition; plant diversity

草地是世界上分布最V泛的植被类型之一,面积达34.8亿hm2,占陆地面积约20%,是地球陆地生态系统的重要组成部分[1]。内蒙古目前有天然草地8 800万hm2,约占全国草地总面积的22%[2],是世界上草地类型最多、保存最为完整的草地之一。巴林右旗草地面积为85.8万hm2[3],巴林左旗为390.2万hm2[4],克什克腾旗为151.0万hm2[5],是赤峰草原主要分布区。随着经济的迅速发展,对草地的开发利用强度也在逐渐增加,加上长期的不合理利用,人为活动影响剧烈,植被破坏严重,导致草地逐渐退化[6]。

草地资源保护利用与人们日益增长的物质需要的矛盾,草地资源的脆弱性与草原生态建设投入不足的矛盾,草地资源基本保护、合理利用、开发建设与服务体系乏力的矛盾是赤峰草原分布区存在的主要问题[7-9]。草地的生物多样性是维持区域草地生态系统稳定和生产的基础,草地健康不仅关系着全球生态系统健康,也是当地牧民物质生活的基础[10,11],因此迫切需要加强赤峰草原生态系统的保护。

生物多样性沿海拔梯度的变化趋势是生物多样性研究的重要内容,而海拔梯度包含了多种环境因子的梯度效应,环境因子改变不仅影响植物的个体发育,而且Q定着植物群落的类型、分布和演替动态,气候因子往往为植物群落特征的主要决定因子[12]。因此研究生物多样性随海拔梯度的变化格局对于揭示生物多样性的环境梯度变化规律具有重要意义。

本研究以赤峰草原主要分布区为研究对象,通过调查和分析样地草本植物群落的物种组成、丰富度、多样性、均匀度等特征,以及生物多样性随海拔梯度的变化趋势,探讨草地群落的演变规律,不仅可以完善赤峰草原主要分布区草地现有植被资料,为草地植被恢复提供理论依据,而且还可为进一步开发利用和保护该区域内的牧草种质、发展草地畜牧业奠定基础。

1 研究区自然概况与方法

1.1 研究区域概况

赤峰地处燕山北麓、大兴安岭西南段与内蒙古高原向辽河平原过渡地带,地理坐标为北纬41°17′-45°24′,东经116°21′-120°58′。属于温带、半干旱大陆性季风气候区,光热资源充足,年平均降水量385 mm,降水多集中于6、7月,独特的地理位置使其植物资源非常丰富[13]。

巴林右旗位于内蒙古自治区东部,地理坐标为北纬40°12′44°27′,东经118°10′120°05′,属温带季风型大陆性半干旱气候,年降水量为360 mm,土壤主要是褐色栗钙土,植被类型有典型草原、低湿草甸和杂类草草原等[14]。

巴林左旗地处内蒙古自治区赤峰市北部,大兴安岭山脉向西南延伸处,西辽河支流乌尔吉伦河中上游地段,内蒙古高原向东北平原的过渡地带上,地理坐标为东经118°44′-119°48′,北纬43°36′-48°48′。属温带大陆性半干旱气候,年降水量为310~400 mm,土壤类型有暗栗钙土、砾石质栗钙土,植被类型主要为杂类草草原[15]。

克什克腾旗地处内蒙古高原与大兴安岭南端山地和燕山余脉七老图山的交汇地带,地理坐标为北纬42°23′-44°22′,东经116°21′-118°26′。属中温带大陆性季风气候,年降水量为300~400 mm,土壤类型有黑钙土、沙质栗钙土,植被类型主要有草原草甸、河漫滩草甸和山地草甸[16]。

1.2 研究方法

于2015年5-9月,在巴林左旗、巴林右旗、克什克腾旗3个地区展开调查。在线路调查的基础上,采用典型取样法,分别在巴林右旗设置7个样地、克什克腾旗设置6个样地、巴林左旗设置4个样地,共17个。每个样地随机设置6个1 m×1 m的样方,共102个样方。对样方内所有植物进行调查,主要包括植物的名称、高度、盖度、频度、密度。根据《内蒙古植物志》[17]鉴定物种,对暂时不能确定的物种采集标本带回实验室,请专家鉴定。

1.3 数据处理

1.3.1 计算植物的重要值 重要值(Important value,IV)的计算和统计是近代植物群落分析的常用方法,到目前为止,IV公式的构建以及各类指标的选取多具备主观随意性,即根据调查样方的实际情况而定,没有统一的规定。目前,常用的IV公式构建指标多为密度、多度、盖度、高度、频度5种,其又分别对应于相对密度、相对多度、相对盖度、相对高度和相对频度。其中,相对密度和相对多度虽意义不同,但计算结果相等,故有效指标只有4个[18],计算公式分别为:①密度。该种植物在单位面积上的植株数。相对密度=(该物种的个体数/全部植物的个体数之和)×100%;②盖度。该种植物垂直投影面积占样地面积的百分比。相对盖度=(该物种的盖度/全部植物的盖度之和)×100%;③高度。该种植物的所有植株个体高度之和。相对高度=(该种植物的高度/全部植物的高度之和)×100%;④频度。该种植物出现的样方的次数。相对频度=(该种植物的频度/全部植物的频度之和)×100%。

1.3.2 物种多样性分析 选取物种数量与群落α多样性指数,采用丰富度指数、多样性指数和均匀度指数3个指标对群落多样性进行分析[19-22]。

1)Margalef丰富度指数(D)。D=(S-1)/lnN。

2)多样性指数。①Shannon-Wiener指数(H):H=-■pilnpi;

②Simpson指数(?姿):?姿=■■。

3)Pielou均匀度指数(J)。J=H/lnS。

式中,S为物种数;N为群落中全部物种的个体数之和,Ni为第i个样地的个体数之和;Pi为属于种i的个体在全部个体中的比例;。

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0对所测数据进行统计分析,用Duncan法对重要值和多样性指数进行显著性分析,用Microsoft Excel作图。

2 结果与分析

2.1 赤峰草原主要分布区草本植物物种组成

调查结果显示,赤峰草原主要分布区草本植物共有39科155属233种,其中蕨类植物仅有问荆(Equisetum arvense)1种,裸子植物仅有草麻黄(Ephedra sinica),其他均为被子植物。被子植物中双子叶植物34科119属183种,单子叶植物5科36属50种。菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)、豆科(Leguminosae)植物占优势,蔷薇科(Rosaceae)、藜科(Chenopodiaceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、唇形科(Labiatae)次之,分别占物种总数的16.74%、16.31%、12.02%、6.44%、5.15%、4.72%、3.00%(表1)。

调查过程中发现重点保护野生植物两种,分别为沙芦草(Agropyron mongolicum)、毛披碱草(Elymus villifer);发现重点保护野生药材物种6种,分别为甘草(Glycyrrhiza uralensis)、黄芩(Scutellaria baicalensis)、龙胆(Gentiana scabra)、防风(Saposhnikovia divaricata)、远志(Radix Polygalae)、秦艽(Gentiana macrophylla);另外调查过程中发现的青蒿(Artemisia carvifolia)、高羊茅(Festuca elata)、草麻S已被列入国家重点保护野生植物名录(第二批)中。在调查区域中,沙芦草、毛披碱草由于过度利用与放牧,导致濒危[23];甘草、黄芩等6种药用物种由于被过度采挖,数量急剧减少。

2.2 赤峰草原主要分布区优势物种分析

2.2.1 巴林右旗地区 在该地区共设置了7个样地,样地植被类型有典型草原、低湿草甸、杂类草草原。通过样方调查,发现该地区草地群落有27科78种植物,其中,菊科14种,占草地植物种类的17.9%;禾本科12种,占草地植物种类的15.4%;豆科10种,占草地植物种类的12.8%;蔷薇科6种,占草地植物种类的7.7%;蓼科(Polygonaceae)、毛茛科、鸢尾科(Iridaceae)、藜科、川续断科(Dipsacaceae)、石竹科(Caryophyllaceae)、车前草科(Plantaginaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、紫草科(Boraginaceae)、瑞香科(Thymelaeaceae)、麻黄科(Ephedraceae)、脚6苗科(Geraniaceae)、茜草科(Rubiaceae)、葱科(Alliaceae)、莎草科(Cyperaceae)、十字花科(Cruciferae)、旋花科(Convolvulaceae)、亚麻科(Linaceae)、百合科(Liliaceae)、龙舌兰科(Agavaceea)、桔梗科(Campanulaceae)、龙胆科(Gentianaceae)、唇形科植物种类共占草地植物种类的46.2%,这一结果表明巴林右旗草地植物群落以菊科、禾本科、豆科、蔷薇科为主。

通过计算该地区植物的重要值,对重要值排名前20的植物进行优势物种分析。结果发现,该地区的优势物种为羊草(Leymus chinensis)、阴地蒿(Artemisia sylvatica),相对重要值分别为0.092 8、0.092 6;以丛生隐子草(Cleistogenes caespitosa)、芦苇(Phragmites australis)、寸草(Carex duriuscula)等为伴生种,其相对重要值分别为0.076 3、0.075 1、0.073 2(图2)。调查中,发现14种植物为该地区特有的,分别为q蓄(Polygonum aviculare)、草木樨状黄耆(Astragalus melilotoides)、龙胆、三叶委陵菜(Potentilla freyniana)、鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)、虎尾草(Chloris virgata)、剪股颖(Agrostis matsumurae)、草麻黄、棉团铁线莲(Clematis hexapetala)、蹄叶橐吾(Ligularia fischeri)、旋覆花(Inula japonica)、野燕麦(Avena fatua)、栉叶蒿(Neopallasia pectinata)、艾蒿(Artemisia argyi);其中,蹄叶橐吾、草麻黄、q蓄、龙胆、虎尾草、棉团铁线莲、旋覆花、野燕麦、栉叶蒿、艾蒿等具有较高的药用价值,但蹄叶橐吾、q蓄、棉团铁线莲的数量相对较少,不超过10株;鹅绒委陵菜具有一定的景观用途,春秋栽植做地被较适宜;剪股颖具有较高的饲料价值,并且具有景观用途,常用于草坪及地被。

2.2.2 巴林左旗地区 在该地区共设置了4个样地,通过样方调查发现该地区草地植物包含26科83种植物,其中禾本科14种,占草地植物种类的16.9%;菊科12种,占草地植物种类的14.5%;豆科11种,占草地植物种类的13.3%;蔷薇科8种,占草地植物种类的9.6%;毛茛科、鸢尾科、藜科、川续断科、石竹科、车前草科、大戟科、唇形科、龙胆科、瑞香科、脚6苗科、葱科、旋花科、亚麻科、百合科、桔梗科、龙舌兰科、玄参科(Scrophulariaceae)、紫葳科(Bignoniaceae)、远志科(Polygalaceae)、败酱科(Valerianaceae)、莎草科植物种类共占草地植物种类的45.7%。

分析结果发现,该地区以寸草为优势种,相对重要值为0.079 6;伴生种为羊草、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、野亚麻(Linum stelleroides)等,相对重要值分别为0.072 3、0.067 0、0.065 6(图3)。调查过程中发现有16种植物仅出现在该地区,分别有桔梗(Platycodon grandiflorus)、大籽蒿(Artemisia sieversiana)、细叶百合(Lilium pumilum)、远志、蓝刺头(Echinops sphaerocephalus)、糙苏(Phlomis umbrosa)、米口袋(Gueldenstaedtia verna)、鸦葱(Scorzonera austriaca)、小蓟(Cirsium setosum)、金色狗尾草(Setaria glauca)、角蒿(Incarvillea sinensis)、甘草、稗草(Echinochloa crusgalli)、欧李(Cerasus humilis)、裂叶荆芥(Schizonepeta tenuifolia)、败酱(Patrinia scabiosaefolia);其中,桔梗、细叶百合、蓝刺头既具有观赏价值,同时也具有药用价值;甘草、远志、米口袋、小蓟、败酱是很好的药用植物;欧李是整个调查过程中为数不多的灌木中的一种,长势良好,具有很高的经济价值,可食用、入药、作饲料,开发前景非常广阔;但细叶百合、蓝刺头、米口袋、甘草、远志的数量仅有5~6株。

2.2.3 克什克腾旗地区 在该地区共设置了6个样地,通过样方调查发现该地区草地植物包含28科83种植物,其中菊科13种,占草地植物种类的15.7%;禾本科10种,占草地植物种类的12.0%;豆科8种,占草地植物种类的9.6%;蔷薇科7种,占草地植物种类的8.4%;毛茛科、鸢尾科、唇形科、莎草科、桔梗科、亚麻科、百合科、瑞香科、脚6苗科、葱科、石竹科、车前草科、龙胆科、藜科、伞形科、茜草科、十字花科、景天科(Crassulaceae)、玄参科、蓼科、紫草科、白花丹科(Plumbaginaceae)、报春花科(Primulaceae)、木贼科(Equisetaceae)植物种类共占草地植物种类的54.3%。

分析结果发现,该地区的优势种为寸草,相对重要值为0.117 6;羊草、冰草(Agropyron cristatum)、小菅草(Themede minor)等为伴生种,其相对重要值分别为0.112 8、0.076 9、0.066 0(图4)。调查中发现18种植物仅出现在该地区,分别有瞿麦(Dianthus superbus)、紫斑风铃草(Campanula punctata)、独行菜(Lepidium apetalum)、短花针茅(Stipa breviflora)、点地梅(Androsace umbellata)、白头翁(Pulsatilla chinensis)、小叶棘豆(Oxytropis microphylla)、二色补血草(Limonium bicolor)、酸模(Rumex acetosa)、钝叶瓦松(Orostachys malacophyllus)、野胡萝卜(Daucus carota)、o芒雀麦(Bromus inermis)、钝背草(Amblynotus obovatus)、青蒿、白婆婆纳(Veronica incana)、葶苈(Draba nemorosa)、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)、轴藜(Axyris amaranthoides);其中葶苈、白婆婆纳、紫斑风铃草、独行菜、点地梅、二色补血草有一定的药用价值;顿叶瓦松、白头翁、瞿麦具有观赏价值,可开发用于园林绿化;但二色补血草、葶苈、瞿麦仅有1株。

2.3 赤峰草原主要分布区草本植物物种多样性特征

赤峰草原3个主要分布区草地群落草本植物的Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度、Margalef丰富度的变化范围分别是0.83~0.97、1.49~2.76、0.60~0.74和1.66~7.28,各指标均表现为自巴林左旗、克什克腾旗、巴林右旗呈现逐渐降低的趋势,即巴林左旗>克什克腾旗>巴林右旗(图5)。巴林左旗与巴林右旗的Simpson指数、Margalef丰富度指数间存在极显著差异(P

2.4 草地植物群落多样性与海拔的关系

由图6可知,在海拔相对较低时,物种Margalef丰富度较低,随着海拔高度的增加,物种丰富度呈先增加后减少的趋势,即海拔在600~800 m时,植物物种丰富度增加,海拔为800 m处达到最高值;之后随着海拔高度的增加,物种丰富度逐渐降低。Shannon-Wiener多样性指数在海拔800 m处最高,为2.517;其次为海拔700 m,为2.470;在海拔600 m处,其多样性指数较低,为1.970。Pielou均匀度指数变化规律与上述规律变化一致,最高值出现在海拔800 m处,为0.680。由分析可知,随着海拔高度的增加,物种多样性、物种丰富度和均匀度均先增加后降低,中等海拔高度(800 m)时植物群落物种多样性最高。

3 讨论

赤峰的独特地理位置使其植物资源极为丰富,不可能在一年的时间里对赤峰地区全部资源得以调查记录,赤峰地区野生植物资源的调查研究需要继续进行。本研究主要对赤峰草原主要分布区巴林左旗、巴林右旗、克什克腾旗进行野生植物资源调查,共发现野生植物资源39科155属233种。

在本研究中,赤峰草原主要分布区巴林左旗草本植物的物种多样性最高,克什克腾旗次之,巴林右旗最低。巴林左旗样地设置沿着河流方向,附近居民较少,人类干扰强度与放牧强度均较弱,故物种多样性较高;克什克腾旗与巴林右旗样地虽然分布在河流周围,但样地周围村镇较多,人为干扰因素大,过度的放牧与打草导致该地区物种多样性较低;克什克腾旗样地设置分布较巴林右旗均匀,调查较为全面,因此物种多样性高于巴林右旗[24]。杨婧等[25]研究放牧对内蒙古草原的影响,结果表明,随着放牧强度的增加,物种多样性呈逐渐下降的趋势;在高原地区研究放牧对植物多样性的影响,其结果与上述一致[26]。结合大量研究,表明放牧是影响物种多样性的一个重要因素,降低放牧强度有利于草地的恢复。

在本研究中,随着海拔高度的增加,物种多样性、物种丰富度和均匀度均先增加后降低,中等海拔高度(800 m)时植物群落物种多样性最高,与段敏杰等[27]在藏北地区、王国宏[28]在祁连山地区的研究结果一致;而张文等[29]在喀斯特山地的研究表明,草地植物群落丰富度指数随海拔升高呈现出增加趋势,Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数随海拔升高呈现先降低后升高的趋势,Peilow均匀度指数随海拔升高呈现下降趋势,是由于海拔高度的变化引起降水、温度等差异,从而影响土壤水分等,进而形成不同的植物群落,由于影响草本分布的因素较多,草地群落物种多样性随海拔梯度变化的规律非常复杂,不同研究尺度上得出的结果不尽相同[30]。在低海拔处草地离居民点较近,受人和牲畜的影响较大,受降水的限制,导致物种多样性较低。在高海拔地区,气温逐渐降低,使非耐寒草本植物减少,物种多样性相应降低。而在中等海拔处,一方面,由于人为干扰因素大大降低,草地植物群落生长旺盛,另一方面,具备植物生长所需要的适宜水热条件,因此物种多样性较高。由此可知,低海拔区域草地植被的保护对于草地生产力的维持和生物多样性的稳定发展具有重要的意义。

4 结论

经调查发现赤峰草原主要分布区草本植物共有39科155属233种,菊科、禾本科、豆科植物占优势,蔷薇科、藜科、毛茛科、唇形科次之。巴林右旗草地的优势物种为羊草、阴地蒿,以丛生隐子草、芦苇、寸草等为伴生种;巴林左旗地区以寸草为优势种,伴生种为羊草、无芒隐子草、野亚麻等;克什克腾旗地区的优势种为寸草,羊草、冰草、小菅草等为伴生种。

赤峰草原主要分布区草本植物物种多样性特征为自巴林左旗、克什克腾旗、巴林右旗呈现逐渐降低的趋势,即巴林左旗>克什克腾旗>巴林右旗。巴林左旗的各多样性指数值最高,其中Simpson多样性指数变化范围为0.95~0.96,Shannon-Wiener指数为2.42~2.56,Pielou均匀度为0.64~0.68,Margalef丰富度为5.22~6.09。

赤峰草原主要分布区草地植物群落丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、Peilow均匀性指数随海拔升高呈先增加后降低的趋势,中等海拔高度(800 m)时植物群落物种多样性最高。

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植物多样性的重要性范文第5篇

Abstract: In Lvliang Mountains, Guancen Mountain in the northern section (38.5°N), Guandi Mountain in the middle section (37.5°N), and Wulu Mountain in the southern section (36°N) were selected as study areas in this research. Plant growth characteristics of arbor, shrub and herb were surveyed in the Lvliang Mountains in late July 2015 to study on the variations of plant growth characteristics with latitudinal gradients. The results showed that: ①the basal diameter and height of arbor showed unimodal trends with latitudes, increased at first and then decreased. Arbor grew better in the middle section of Lvliang Mountains, which was the same with the deciduous arbor, but the evergreen arbor tended to the northern section of Lvliang Mountains in growth well. ②Shrub species diversity trended to increase with decreasing latitudes. The species diversity was greater in the southern section of Lvliang Mountains where shrub has weaker competition and more steady community. For growing well, evergreen shrub tended to the southern section of Lvliang Mountains, whereas deciduous?shrub tended to the northern section of Lvliang Mountains. ③Herb species diversity increased at first and then decreased with latitudes. In different latitudes, the species diversity indexes of perennial herb were higher than annual herb. Annual herb was dominant in the middle section of Lvliang Mountains, while perennial herb was dominant in the northern section of Lvliang Mountains. As a whole, the distribution patterns of arbor and herb species diversity trends to be the largest in the middle section of Lvliang Mountains.

关键词: 吕梁山;分布格局;纬度梯度;植物物种多样性

Key words: Lvliang Mountains;distribution pattern;latitude gradients;plant species diversity

中图分类号:Q948.1 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)20-0198-05

0 引言

生物多样性是生态学研究的基本内容,也是全球变化研究的热点问题,对于维持全球生态平衡、促进人类可持续发展具有重要意义[1]。100多年来,物种多样性沿地理梯度的变化一直是生物多样性研究的一个重要议题[2]。有研究认为物种丰富度随纬度升高呈递减趋势[3,4],但也有研究表明物种丰富度随纬度无显著梯度变化[5]。对此,不同学者分别提出了不同理论或假说进行解释,但得出的结论不尽相同。

山地以其复杂的地形地貌特征和生境的多样性,造就了多样的植被类型及复杂的生态系统复合体,因此是国内外学者研究的焦点[6]。对大兴安岭物种多样性的研究表明,随着纬度减小植物物种多样性呈增大趋势[7];对云南山区种子植物属的研究发现,热带地区的种子植物属多样性与纬度梯度呈负相关关系,温带地区的植物属多样性与纬度呈正相关关系[8]。可见,不同山地不同种类的物种多样性及其空间分异的纬度格局存在差异,需要进一步探讨植物多样性沿纬度梯度分布的一般规律。

吕梁山本底自然环境属性恶劣,沟壑纵横,植被稀少,水土流失严重,森林覆盖率仅为18.5%,是重要的生态功能区,研究吕梁山植被对促进吕梁地区经济社会发展与人口资源环境相协调具有积极作用[9]。以往对吕梁山植被生长特征的研究,多是针对单个山体,而从系统论的观点将吕梁山作为一个整体进行植被生长特征的纬度变化研究尚较少报道。因此,本研究在吕梁山同时将北部的管涔山、中部的关帝山和南部的五鹿山作为研究区域,进行气候变化和人类干扰背景下吕梁山植被生长特征的纬度变化格局研究。

1 材料与研究方法

1.1 研究区概况

管涔山位于忻州市宁武县东寨镇(地理坐标为38°57′~39°03′ N,112°36′~112°37′ E),年均温6~7 °C,年均降水450~500 mm;植被具明显垂直分布:1300~1500 m为森林草原带,1350~1700 m为落叶阔叶林带,1700~1850 m为针叶混交林带,1750~2600 m为寒温性针叶林带,2450~2772 m为亚高山灌丛草甸带。关帝山位于吕梁市交城县庞泉沟镇(地理坐标为37°20′~38°20′ N,110°18′~111°18′ E),年均温 3~4 °C,年均降水 830.8 mm;植被垂直分布明显,划分为4 个垂直带:落叶阔叶林带(800~1600 m)、针阔叶混交林带(1600~1750 m)、寒温带针叶林带(1750~2600 m)和亚高山灌丛草甸带(2600~2831 m)。五鹿山位于临汾市蒲县和隰县交界处(地理坐标为 36°23′~36°38′ N,111°2′~111°18′ E),年平均气温 8.7 °C,年均降水量500~560 mm;植被具明显过渡性,地带性植被为落叶阔叶林。

1.2 样地设置

于2015年6月下旬,沿吕梁山南北走向选取实验样地。首先,在水平方向上沿不同纬度将吕梁山分为北部的管涔山、中部的关帝山和南部的五鹿山,其平均纬度分别为38.5°N、37.5°N和36°N,进行吕梁山植被生长特征的水平格局调查。然后,同一山体在垂直方向上分不同海拔高度进行吕梁山植被生长特征的垂直格局调查。管涔山上调查到5种自然植被类型:落叶阔叶林、针阔叶混交林、灌草丛、常绿针叶林和亚高山草甸;关帝山上调查到4种自然植被类型:灌草丛、针阔叶混交林、常绿针叶林和亚高山草甸;五鹿山上调查到3种自然植被类型:灌草丛、灌木林和落叶阔叶林。最后,根据植物生活型设置不同面积的样方:落叶、常绿乔木的样方大小为20m×50m,面积为1000m2,同一海拔高度处采样1次;落叶、常绿灌木的样方大小为10m×20m,面积为200m2,同一海拔高度处采样3次;一年生、两年生、多年生草本的样方大小为1m×1m,面积为1 m2,同一海拔高度处采样5次。本实验共设置样方108个,详见表1。

1.3 植被调查

于2015年7月下旬,进行吕梁山植被生长特征调查,使用GPS记录调查位置的地理坐标和海拔高度。乔木按株调查其种类、数量、基径、胸径和高度;灌木按株或丛进行调查,指标包括种类、数量、高度和冠幅,所用工具为5m高塔尺;草本按种进行调查,测量时每个物种视其数量取其平均值作为记录数据,指标有种类、数量、高度、盖度和频度,其中高度的测量工具为3 m长钢卷尺,频度和盖度的测量工具为自制1m×1m的铝质样方框(内部分100个10cm×10cm小格)。调查中的陌生种用标本夹采回在实验室利用植物检索表或由从事植物分类学研究的专家进行鉴定,不同物种生活型(落叶、常绿乔灌木和一年生、两年生、多年生草本)的辨认,则由《中国植物志》查阅得到。

1.4 数据分析

采用α多样性指数(Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数)对吕梁山不同纬度灌木、草本植物的物种多样性进行计算分析,公式如下:

式中,IV为重要值,ra为相对多度,rh为相对高度,rf为相对频度,rc为相对盖度;H′为Simpson指数;H为Shannon-Wiener指数;E为Pielou均匀度指数;i 为实验样地样方框内的植物物种,S 为实验样地样方框内所有植物种类的总和(即Margalef指数)。

用SPSS 16.0软件和Origin 8.1软件进行方差分析和绘制分析图。

2 结果与分析

2.1 吕梁山不同纬度乔木植物的生长特征

吕梁山乔木植物的基径和高度随纬度呈现出先增后减的单峰变化格局(图1A),其中37.5°N处的乔木基径和高度显著高于38.5°N和36°N(P0.05)(图1B);落叶阔叶乔木的基径和高度随纬度降低表现为先增后减的变化趋势,其中基径在37.5°N处显著高于38.5°N和36°N(P36°N>38.5°N(P

2.2 吕梁山不同纬度灌木植物的物种多样性

吕梁山灌木植物的物种多样性指数除Pielou指数外,均随纬度降低呈现出增大的变化格局(图2)。Pielou指数的最小值出现在37.5°N处,其变化趋势表现为36° N>38.5° N>37.5°N,表明吕梁山中部的灌木群落稳定性最小,物种竞争最大;Margalef指数、Simpson指数、Shannon指数的最小值均出现在38.5° N处,最大值均出现在36° N处,表明物种多样性随纬度降低而增加。常绿灌木和落叶灌木的重要值随纬度表现为不一致的变化趋势(表2)。随纬度降低,常绿灌木的物种数和重要值呈增加趋势,落叶灌木的物种数表现为递增,但重要值递减。以上表明,吕梁山灌木植物生长趋向于南部。但就生活型而言,常绿灌木生长趋向于吕梁山南部,而落叶灌木生长趋向于吕梁山北部。

2.3 吕梁山不同纬度草木植物的物种多样性

吕梁山草本植物的物种多样性指数随纬度呈先增后减的单峰变化格局,其最大值均出现在37.5°N处,且Margalef 指数和Shannon指数在36° N处出现较大幅度降低(图3)。就物种重要值而言(表3),一年生草本的重要值与物种数在37.5°N处出现最大值;多年生草本的重要值在36° N处出现最大值,但该处的物种数大幅度低于37.5°N和38.5°N,这表明一年生草本在吕梁山中部占优势,而多年生草本在吕梁山北部优势明显。但整体而言,不同纬度处的物种多样性指数都是多年生草本高于一年生草本(表4),说明吕梁山的草本植物以多年生草本占优势。一年生草本植物的物种多样性指数的变化趋势为37.5°N >38.5°N >36° N;多年生草本植物的Simpson指数和Shannon指数的变化趋势为37.5°N >38.5°N >36° N,Pielou指数的变化趋势为37.5°N >36° N >38.5°N。可见,吕梁山草本植物的物种多样性分布格局倾向于中部最大。

3 讨论

3.1 乔木植物基径和高度的变化

乔木生长受立地条件等因素影响较大,其分布格局是不同尺度上地形、土壤、气候等各种环境因子作用的结果[10]。本研究得到吕梁山乔木植物的基径和高度均随纬度升高呈现先增后减的单峰变化格局,在吕梁山中部乔木植物长得更为高大;乔木植物的纬度梯度结构异质性较强,落叶阔叶乔木多集中于吕梁山中部,而常绿针叶乔木生长趋向于吕梁山北部。这可能是由于纬度梯度和人类干扰影响了吕梁山乔木群落的分布。北部的管涔山位于吕梁山较高纬度,易受蒙古高原气候影响,大陆性气候特点明显,处于暖温带落叶阔叶林与温带草原过渡区,广泛分布有云杉(Picea asperata)、白e(Picea meyeri)、青e(Picea wilsonii)等天然针叶林[11];中部的关帝山和南部的五鹿山位于吕梁山偏中纬度和较低纬度,属暖温带南部落叶阔叶林亚地带向暖温带北部落叶阔叶林亚地带的过渡地带,多分布有辽东栎(Quercus wutaishanica)、山杨(Populus davidiana)等天然或人工阔叶林[11]。同时,北部管涔山作为国家森林公园,游客众多,盲目开发对乔木自然生长造成一定影响;中部及南部的关帝山和五鹿山开发条件良好,过度砍伐较为严重[12]。因此,在不破坏吕梁山自然形成的纬度梯度格局情况下,限制人类活动干扰是保护吕梁山乔木群落的有效措施。

3.2 灌木植物物种多样性的变化

物种多样性研究在整个生物多样性研究中占有非常重要的地位,是群落生态学研究的重要课题[13]。Gentry等[14]研究了植物物种多样性随纬度梯度的变化规律,发现随纬度降低植物群落物种多样性和丰富度明显增加。谢晋阳等[15]对温带森林植物物种多样性的研究结果表明,随着纬度不断降低落叶阔叶林的灌木层物种多样性指数不断增加。本研究得到吕梁山灌木植物物种多样性趋向于南部,结果与上述的纬度梯度变化特征相一致。影响吕梁山灌木植物物种多样性变化的因素很多,导致多样性纬向分异的因素主要有温度、水分、土壤养分、演替进程等[16]。吕梁山南部地区水肥条件良好,较低的乔木层多样性使灌木层得到很好发展,加之人类对灌木层干扰较少,因此灌木植物物种多样性相对较高。本研究还得到吕梁山灌木植物不同生活型在不同纬度梯度呈现不一致的变化趋势:落叶灌木趋向于吕梁山北部,常绿灌木趋向于吕梁山南部。在影响植物生长的环境因子中,温度的变化是引起植物生活型改变的重要动力,由季节性差异引起的降水增加或减少对植物生长产生的负面影响,可能会由于温度的提高而部分被抵消[17]。吕梁山由北部管涔山到南部五鹿山,年平均气温、1月平均气温、7月平均气温等指标都呈增高的变化趋势[18]。由于常绿灌木对温度的要求更高,其分布趋向于南部的五鹿山,而落叶灌木则趋向于北部的管涔山。

3.3 草本植物物种多样性的变化

不同层次、不同生活型的植物对环境因子的响应程度存在差异,导致植物整体随环境梯度表现出不同的分异格局[19,20]。巴图娜存等[21]研究发现,草本植物物种多样性呈现由北向南逐渐升高的态势。孙菊等[7]研究也表明,随着纬度降低草本层物种多样性逐渐增大。本研究得到吕梁山草本植物的物种多样性分布格局倾向于中部最大。这是由于位于吕梁山南部的五鹿山与管涔山、关帝山相比,其海拔明显降低,且位于暖温带大陆季风性半湿润气候区,适合次生森林和灌丛植被生长,而草本层生长受到一定限制,导致吕梁山草本层多样性中心偏移至中部的关帝山。本研究得到吕梁山草本植物不同生活型随纬度梯度的变化趋势不同:一年生草本在中部占优势,而多年生草本在北部优势明显。草本植物不同生活型的出现主要受降水条件的影响,而在降水条件相似的情况下,还须考虑水、热和光照条件[22]。吕梁山由北往南,年均降水量的增加使一年生草本的种类、成分增加[22],同时中部的关帝山水热配合条件与北部的管涔山相比更适宜一年生草本植物的生长。但就整个山脉而言,吕梁山处于暖温带大陆性季风气候区,四季分明,春季干旱多风,气温回升快,昼夜温差较大,符合多年生草本的生境特征。因此,受纬度梯度影响的水热分配状况决定了吕梁山草本植物不同生活型的纬度分布格局。