貴州喀斯特石漠化區白刺花群落主要種群生態位分析
2013-12-31 00:00:00李安定李葦潔唐金剛
湖北農業科學 2013年14期
摘要：通過對貴州喀斯特區白刺花（Sophora davidii）群落野外樣地調查，分析其組成類型中12個優勢種的生態位寬度、生態位相似性比例及生態位重疊。結果表明，生態位寬度排在前5位的分別是白刺花、粉枝莓、火棘、灰毛漿果楝、竹葉椒，白刺花利用資源的能力較強；白刺花在喀斯特石漠化生境中的適應能力較強，并且根系發達，具有較強的固土護坡能力；各種對的生態位相似比例在0～1之間不等，物種利用資源的相似程度差異較大； 12個種群間并未表現出顯著的生態位完全重疊，各種群間利用資源的差異性顯著，表明種群對資源的共享趨勢并不明顯，顯示白刺花群落相對穩定。
關鍵詞：貴州喀斯特石漠化區；白刺花（Sophora davidii）；群落；種群；生態位
中圖分類號：Q145+.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）14-3286-04
生態位一詞首先是由Grinnel于1917年引入到生態學領域中，并把其定義為物種在環境中的最后分布單位[1-3]。生態位與種間競爭有關，同資源的利用密不可分[4]。生態位研究是近代生態學理論的重要內容，種的生態位寬度和種間生態位重疊被認為是物種多樣性及群落結構的決定因素，反映了種群對資源的利用能力[5，6]及其群落的穩定性。生態位寬度和生態位重疊的計算分析對不同植物環境適應性的比較具有重要作用[7]。
白刺花（Sophora davidii）屬于豆科槐屬旱生灌木，又稱狼牙刺、鐵馬胡燒、苦刺[8-10]，除分布于河南、河北、山西、湖南、湖北、陜西、甘肅等地[9]外，還廣泛分布于貴州、云南、四川等西南巖溶地區。該物種不僅具有突出的耐干旱、耐貧瘠、耐火燒、耐踐踏、耐刈割等生態特性[10]，而且造林容易、成林時間短、根系發達（其主根發達，據測定地上部分的枝干高40 cm時，主根深入地下可達100 cm以下，側根集中生長在30 cm土層[9]）、固土保水等優點，其花和種子中富含多種氨基酸（種子中必需氨基酸含量占總氨基酸的30.62%，花中必需氨基酸含量占總氨基酸的32.87%[11]）、維生素及礦質元素[12]。此外，其花是很好的蜜源，種子食藥兩用，是一個生態效益和經濟效益均較好的優良樹種，也是喀斯特石漠化區灌叢草地改良及石漠化早期恢復階段的先鋒樹種。本研究通過對喀斯特地區白刺花群落組成類型中12個優勢種進行研究，揭示白刺花在喀斯特石漠化區早期恢復階段中的功能、生態適應性及生態相似性，探討種群對資源的利用狀況及發展趨勢，從而為合理開發利用白刺花及有效治理石漠化提供科學依據。
1 研究區概況
研究區位于貴州省關嶺縣關鎮冬足村，地處珠江流域的重要干流北盤江的東岸，是典型的喀斯特地貌，耕地多為陡坡地，距關嶺縣城43 km，海拔1 060～1 079 m。氣候類型主要為半亞熱帶季風濕潤氣候，光熱資源豐富，年均氣溫18.4 ℃，年均極端最高氣溫為32.4 ℃，年均極端最低氣溫為6.6 ℃，年降水量680～1 100 mm。年均積溫達6 542.9 ℃，季節分配極為不均，冬春旱及伏旱嚴重，全年無霜期在337 d以上，土壤為石灰土，pH 7.1～7.6。
2 研究方法
2.1 取樣及數據處理
3.1 物種重要值計算結果
對喀斯特石漠化區灌叢灌木群落演替階段主要種群白刺花的群落進行調查研究，在5個樣地中出現植物物種共35種，其中出現頻率較高的是白刺花、粉枝莓、火棘、灰毛漿果楝、竹葉椒，其頻率均大于60%。群落組成類型主要為“白刺花+灰毛漿果楝+火棘+粉枝莓+竹葉椒”，其伴生樹種除了有云實、木通、異葉鼠李、馬棘等外，還包括石巖楓、刺楸、莢蒾、梗花雀梅藤等多種。研究發現，在喀斯特石漠化區早期群落演替階段，主要以藤刺灌叢為主，并有多個群落組成類型，而“白刺花+灰毛漿果楝+火棘+粉枝莓+竹葉椒”群落類型只是喀斯特峽谷石漠化區的一種，也是喀斯特石漠化區植物群落的典型代表（表1）。
3.2 生態位寬度
生態位寬度主要反映物種對資源利用的程度，樹種生態位寬度越大，其生態適應能力赿強，生存機會越大，分布越廣。從表2可知，在灌叢灌木階段，白刺花群落組成類型中，生態位寬度排在前5位的分別是白刺花、灰毛漿果楝、竹葉椒、火棘、粉枝莓，在該群落組成類型中這5種生態位寬度較寬，說明在喀斯特地區特別是在石漠化地區早期恢復階段，其分布較廣、數量較多、利用資源充分，成為該群落類型的優勢種。在喀斯特石漠化區灌叢灌木群落階段有很多群落組成類型，但經過多年的研究發現，這些種都是這階段的常見種、廣泛種、優勢種。白刺花根系發達，特別是在喀斯特石漠化區，巖石裸露率高，土層淺薄、土壤總量少，白刺花在早期恢復階段作為先鋒種，很快適應惡劣環境，對治理石漠化有較好的效果。因為在恢復早期，其有利于遮陰，使一些相對耐陰植物侵入。各個種群的生態位寬度表明了它們在群落的地位與作用。
3.3 生態位相似性比例
從表3可知，各種對的生態位相似比例Cih在0～1之間不等，說明在“白刺花+灰毛漿果楝+火棘+粉枝莓+竹葉椒”群落組成類型中物種利用資源的相似程度差異較大。其可能的原因是在該群落組成類型中，優勢種較為明顯，而其他伴生種分布無規律，大多成集群分布，其物種利用資源的程度有較大差異；另一個方面是在早期階段，大多物種為陽性樹種，由于以白刺花為主的物種覆蓋面積較廣，一些喜陽物種無法與之共同生長，表明在灌叢灌木階段，該群落組成類型相對穩定，但該類型一旦受到外界不利的干擾，隨著演替的進行，其他喜陽植物占據優勢地位，其群落類型將會發生改變。對于相似度較大的物種對，利用資源的相似程度較大，如異葉鼠李與構樹（11-12）相似度為0.986 1，莢蒾與構樹（9-12）相似度為0.985 1。
3.4 生態位重疊值
當兩個物種利用同一資源或共同占有某一資源要素（食物、營養成分、空間等）時，會出現生態位重疊現象。生態位重疊較大的物種，或具有相近的生態特性，或對環境因子具有互補性要求，即生態位重疊是兩個物種與生態因子聯系上的相似性[15]。
12個優勢種構成66個物種對，其中主要種群Lih生態位重疊值大于0.04，即0.04 4 結論與討論 1）在喀斯特地區“白刺花+灰毛漿果楝+火棘+粉枝莓+竹葉椒”是喀斯特地區較典型群落組成類型。在該群落組成類型中，生態位寬度排在前5位的分別是白刺花、灰毛漿果楝、竹葉椒、火棘、粉枝莓，白刺花利用資源的能力較強，在喀斯特石漠化生境中的適應能力較強，并且根系發達，具有較強的固土護坡能力。 2）在喀斯特地區“白刺花+灰毛漿果楝+火棘+粉枝莓+竹葉椒”群落組成類型中，各種對的生態位相似比例Cih在0～1，物種利用資源的相似程度差異較大。在灌叢灌木群落演替階段，該群落組成類型相對穩定。 3）種群間的生態位重疊除表征生態相似性外，還反映競爭關系，這與環境條件變化相關。在該群落組成類型中，群落主要樹種生態位重疊基本上是種群的生態位寬度越大，與其他種群的生態位重疊的機會越大，反之則越小。通過對白刺花種群生態位研究發現，具有較大生態位寬度種群之間的生態位重疊值未必高，可能是物種本身生態學特性不同，對資源位要求不完全一致，從而導致生態位重疊值不高。12個種群間并未表現出顯著的生態位完全重疊，各種群間利用資源的差異性顯著，表明種群對資源的共享趨勢并不明顯，顯示白刺花群落相對穩定。 4）在喀斯特石漠化區，白刺花具有較大利用前景，除作為植被恢復的先鋒種外，也是很好的飼料及蜜源植物，合理開發利用白刺花資源，對于喀斯特石漠化地區生態恢復及增加農民經濟收入有重要的現實意義。 參考文獻： [1] 戈 峰.現代生態學[M].北京：科學出版社，2002. [2] 張忠華，梁士楚，胡 剛.桂林巖溶石山陰香群落主要種群生態位研究[J]. 林業科學研究，2009，22（1）：63-68. [3] 李 瑞，張克斌，楊曉暉，等.荒漠化草原人工封育區植物生態位研究——以寧夏鹽池為例[J]. 水土保持研究，2006，13（2）：213-216. [4] 張 璐，蘇志堯，陳北光，等. 廣東石坑崆森林群落優勢種群生態位寬度沿海拔梯度的變化[J].林業科學研究， 2007，20（5）：598-603. [5] HURCHINSON G E. Homage to santa rosalia or why are there so many kinds of animals？ [J]. Am Nat，1959，93：145-159. [6] SCHONENER T W. Resource partitioning in ecological communities[J].Science，1974，185：27-39. [7] 陳子萱，田福平，牛俊義，等.瑪曲高寒沙化草地植物生態位特征研究[J].草地學報，2007，15（6）：525-530. [8] 王普昶，趙麗麗，宋高翔，等.巖溶山區白刺花種群格局的分形特征分析[J].安徽農業科學，2011，39（21）：12803-12804，12808. [9] 王會儒，郭 星.白刺花育苗技術[J].林業實用技術，2004（5）：26. [10] 陳 玲，李葦潔，徐 信，等.不同處理方法對白刺花種子萌發的影響[J].種子，2011，30（7）：110-113. [11] 李葦潔，易朝陽，龍秀琴，等.黔中喀斯特山地白刺花營養成分及其開發利用[J].安徽農業科學，2009，37（33）：16315-16316， 16364. [12] 陳 青，楊小生，朱海燕，等.貴州產白刺花種子的化學成分研究[J].中草藥，2006，37（7）：986-987. [13] 王 鵬.天然甜櫧林喬木層主要樹種生態位研究[J].福建林業科技，2006，33（2）：58-62. [14] 胡正華，于明堅.古田山青岡林優勢種群生態位特征[J].生態學雜志，2005，24（10）：1159-1162. [15] 吳東麗，張金屯，王春乙，等.野生大豆群落主要種群生態位特征研究[J].草地學報，2009，17（2）：166-173.
