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对北京地区野生大豆群落的三种生境永定河流域、北沙河流域、官厅水库撂荒地进行了系统调查,采用野外调查和室内分析的方法,获得野生大豆种群和群落及相关环境因子的数据,重点应用数量生态学的方法,研究野生大豆群落环境以及影响其群落分布的环境因子,揭示出群落与环境、群落与群落、种与环境、以及种与种之间的生态关系,分析了在土壤水分梯度上野生大豆群落生物量分布格局和野生大豆的不同部分对Cu、Zn、Cd、Pb四种重金属的积累、转移能力,从而为北京地区野生大豆群落的保护和利用提供科学依据。
在野外调查的106个样方中,共统计到维管植物34科、88属、117种。在属级水平上有10个分布区类型,3个亚型,在种级水平上有11个分布区类型,11个亚型。世界分布属和温带分布属占了绝大多数。永定河流域野生大豆群落与北沙河野生大豆群落的物种相似性系数高于官厅水库野生大豆群落物种与其二者的物种相似性系数。
TWINSPAN 分类将106个样方分为4个群丛组与DCA排序结果较吻合,不同的群丛组类型在排序轴上的位置基本反映出分布与环境梯度的关系,土壤含水量和土壤养分决定了各个不同野生大豆群丛组类型的分布。盖度和重要值在反映野生大豆种群优势度上要优于高度。
在区域尺度、生境尺度、群丛组尺度三种尺度下,随着多样性指数的增加,野生大豆的种群特征都表现出递减的趋势,即随着3个多样性指数的增加,野生大豆的盖度和重要值都表现出明显的递减趋势。随着土壤含水量的增加,丰富度指数和物种多样性指数表现出逐渐降低的趋势,而均匀度并不随着土壤含水量的增加而改变。
通过野生大豆与其它优势种的种间关系分析,结果表明野生大豆与多数种群间不显著相关,说明野生大豆在群落中的存在是相对独立的。28个优势种种间关系分析表明大多数种群之间的相关性并不显著。秩相关系数与生态位重叠的结合分析,显示了相关性越显著的种对其生态位重叠值也越大。将28个优势种划分为4个生态种组,各生态种组内的种有相同的资源利用方式和生态要求。
在三种尺度下,优势种的生态位宽度同频度有相同的变化趋势,即优势种的频度越大,其生态位宽度越大。三种生境的野生大豆群落有一定的相似性,但在优势种组成上,还是有一定的差异。生态位重叠值较高的种对,是因为各种对具有相似的生物学特征,对生境的要求比较相近。
两个样带中的优势种为集群分布。群落的格局是主要优势种格局的综合反映。样带1群落的格局规模与野生大豆和野艾蒿的格局规模是一致的,说明在该群落斑块形成中,最主要优势种野生大豆和野艾蒿起着关键作用。样带2群落的格局规模与野生大豆和荩草的格局规模是一致的,说明在该群落斑块形成中,最主要优势种野生大豆和荩草起着关键作用。样带2群落的格局规模要大于样带1群落的格局规模,但是这两个群落的格局差异不是很大,因为它们的环境变化不大。采集的野生大豆,百粒重最大的为1.5lg,最小的为1g,所以研究的野生大豆群落属于典型的野生大豆。野生大豆地上生物量所占比例远大于地下生物量,而且野生大豆干重地上和地下生物量之间的相关性达显著水平。野生大豆生物量最大值出现在土壤含水量适中的位置,含水量太少或太多都对其生长不利。随着土壤含水量的增加,野生大豆地下部分的含水量呈逐渐增加的趋势,而地上部分并没有表现出相同的变化趋势。
野生大豆对Cu、Zn、Cd、Pb四种重金属富集特征都呈现出地下部分明显大于地上部分,而且野生大豆生长越旺盛,积累重金属的量越多。野生大豆各部分在每个群落对Cu和Cd的积累规律是一致的,表现为:地下>种子>土壤>地上,对Pb的积累表现为地下>土壤>地上>种子。Cd的富集系数最高,因为Cd是水易溶性元素。