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本文对卧龙自然保护区亚高山草甸进行了群落学调查和分析,采用DCA(DetrendedCorrespondenceAnalysis)排序和TWINSPAN(Two-WayIndicatorSpeiciesAnalysis)分类方法研究了群落之间和群落与环境之间的生态关系,在此基础上,从亚高山草甸水源涵养机理的研究着手,系统地研究了草甸主要群落类型的植冠层和土壤层的水文过程及其草甸植被对涵养水源功能的影响,建立了草甸不同群落类型的水源涵养功能的评价指标体系。主要结论如下:
(1)通过野外植被调查,研究卧龙自然保护区亚高山草甸植物种、植物群落与环境的生态关系。该地区亚高山草甸共有植物139种,隶属于3l科88属,其中菊科、百合科、兰科、报春花科、玄参科、蓼科、毛茛科、禾本科植物占有重要地位。应用数量分类方法将114个样方分为12个群落类型,分别为糙野青茅+粘毛香青+珠芽蓼群落(Deyeuxiascabrescens+Anaphalisbulleyana+Polygonumviviparum),糙野青茅+珠芽蓼+扭盔马先蒿(Deyeuxiascabrescens+Polygonumviviparum+Pedicularisdavidii)群落,狼毒+珠芽蓼(Stellerachamaejasme+PolygonumViviparum)群落,突隔梅花草+珠芽蓼+糙野青茅(Parnassiadelavayi+PolygonumViviparum+Deyeuxiascabrescens)群落,糙野青茅+珠芽蓼(Deyeuxiascabrescens+Polygonumviviparum)群落,川甘蒲公英+狼毒(Taraxacumlugubre+Stellerachamaejasme)群落,狼毒+川甘蒲公英(Stellerachamaejasme+Taraxacumlugubre)群落,驴蹄草+圆穗蓼(Calthapalustris+Polygonumsphaerostachyum)群落,蒿草+狼毒+驴蹄草(Kobresiasp+Stellerachamaejasme+Calthapalustris)群落,驴蹄草+毛茛状金莲花+蒲公英(Calthapalustris+Trolliusranunculoides+Taraxacummongolicum)群落,长葶鸢尾+糙野青茅(Irisdelavayi+Deyeuxiascabrescens)群落,驴蹄草+薄叶高山耳蕨(Calthapalustris+Pterisbakerianum)群落。
(2)DCA排序图反映出排序轴的生态意义,第一轴反映了各群落类型所在的环境的海拔梯度,从上到下,随着的海拔的升高,植物群落或植物种的耐寒性越来越强;第二轴基本上反映了各群落类型所在的环境的土壤含水量。DCA排序和TWINSPAN分类结果基本一致,都较好地反映了群落之间和群落与环境之间的关系,通过定量分析不仅给出了植物群落与环境梯度的解释,而且客观地阐明了植被与环境因子的关系,显示出决定该区植物群落类型和空间分布的主要生态因子是海拔梯度和土壤含水量。
(3)运用物种丰富度、α多样性、β多样性等指标,分析研究了保护区亚高山草甸植被的物种多样性及其变化格局。结果表明,随海拔升高,亚高山草甸植被物种丰富度呈现单峰分布格局;α多样性(Shannon-Wiener指数和Simpson指数)随海拔上升先增加后有下降趋势,均匀度指数则随海拔升高而增加;β多样性(Wilson-Schmida指数、群落相异系数βcs及Cody指数)随着海拔均呈上升趋势。
(4)亚高山草甸主要群落类型茎叶最大持水量变动范围在1.00mm-1.40mm之间,狼毒群落持水量较高;有效持水量与最大持水量有相似的变化,分别为:狼毒群落(1.26mm)、糙野青茅群落(1.06mm)、驴蹄草群落(1.10mm)、长葶鸢尾群落(0.86mm)。
(5)亚高山草甸土壤具有良好的物理性质,持水能力较高。在45cm土层厚度内,各群落类型土壤最大蓄水量状况分别为:驴蹄草群落(3242t/hm2),狼毒群落(3193t/hm2),糙野青茅群落(3213t/hm2),长葶鸢尾群落(2704t/hm2),不同群落类型土壤的蓄水量受非毛管孔隙度大小影响较大。
(6)四种群落类型驴蹄草群落、狼毒群落、糙野青茅群落和长葶鸢尾群落的初始入渗率依次为16.89mm/min、12.57mm/min、7.33mm/min和2.36mm/min;稳渗率分别为9.03mm/min、10.37mm/min、4.72mm/min和1.26mm/min;驴蹄草群落前30min累积入渗量高于其他草甸群落;达到稳渗的时间以长葶鸢尾群落最短;因此,驴蹄草群落和狼毒群落土壤渗透性能较好,在水分动态调节过程中作用显著;同时,研究结果也表明降水强度很少能达到或超过任何一种群落类型稳定入渗率而形成超渗产流。
(7)亚高山草甸土壤水分在垂直方向上可划分为三个作用层,即土壤水分剧变层、土壤水分调节层、土壤水分稳定层。生长旺盛期的土壤水分随季节呈现出动态变化。
(8)运用层次分析法,建立了植物群落涵养水源功能层次结构模型及指标评价体系,结合专家打分和综合评分法对四种群落类型的涵养水源功能进行综合评价,量化指标介于2.8-8之间,各植物群落的涵养水源功能表现为:狼毒群落>驴蹄草群落>糙野青茅群落>长葶鸢尾群落。