長白山西坡小葉章種群迅速擴張對火災風險的影響

于德江，王曉東，費 龍，褚麗娟，吳正方

(1.長白山自然保護管理中心維東保護管理站，吉林長白山保護開發區管理委員會134504;2.長春師范大學城市與環境科學學院，吉林長春130032;3.東北師范大學地理科學學院，吉林長春130024)

長白山作為我國5A級旅游區［1］，每年吸引國內外游客2000多萬［2］，對于本地和長吉圖地區整體開發和經濟社會發展有一定意義［3］。長白山又是我國重要的自然保護區和國際人與生物圈、人與地理圈、山地研究發起組織等十個國際組織評選的全球28個環境監測點之一［4］。有鑒于此，保護其生態環境、維系其生態系統的壓力尤為突出。

對生態環境影響最為明顯的是人為不慎或其他原因引發的火災。火災能夠燒毀大片原始林地，使許多植物受損［5］，野生動物的生存環境也遇到威脅［6］，所以防火的問題極為重要。在氣候變化與人為干擾增強的背景下［7］，長白山西坡生態系統也經歷著深刻變化［8］，其中對火災影響最明顯的是小葉章種群的迅速擴張［9］。小葉章成為林下優勢植物，并且向上侵入苔原［10］，向下深入到針葉林風災區。種群的擴張與蔓延，使防火面對新的挑戰、新的危機。

針對這種情況，本文以長白山苔原帶下緣為研究區，利用數理統計等方法分析小葉章的擴張態勢，認識其對火災的影響，并提出積極應對措施。這對深入研究長白山生態系統的變動特征，增強對火災的認識，以及提高自然保護水平有一定的啟迪意義。

1 研究方法

1.1 以點帶面方法

在生存環境最為惡劣的苔原帶設點取樣［11］，即在生長環境最差的垂直帶進行分析，可以從側面反映小葉章的擴張態勢，反映長白山西坡火災的孕災特征。

1.2 樣方調查法

2012年5－6月和9－10月采用樣方調查法在長白山西坡苔原帶下緣，沿著與岳樺林線邊緣大約高出10m海拔的水平方向間隔100m取樣，一共得到125個樣方，樣方的大小為10m×10m。用GPS測定樣方的經緯度和海拔，用坡度儀測定坡度，調查內容為樣方內各種苔原植物(灌木和草本)的名稱、蓋度(方格法與目測法相結合)、生長高度(用卷尺測量，精確到1cm)。

1.3 數據分析

對所有樣方內苔原植物的種類、蓋度、生長高度進行整理歸納，分別計算各種植物的頻度和相對頻度［12］、蓋度［13］、生長高度［14］等生態指標，分析各種植物在群落中的地位，利用各種植物的長勢來分析種群動態。

頻度=某種植物的樣方數目/總樣方量

相對頻度=某種植物的頻度/所有植物頻度總和

利用常規統計方法分析小葉章種群在苔原群落中的地位，應用常規統計方法計算各種植物蓋度與高度的均值、變異系數和偏度等統計量，通過對比分析認識小葉章種群的生長特征，判斷小葉章種群的發展態勢。

2 結果與分析

2.1小葉章種群擴張特征

2.1.1 植物頻度分析

從各種植物頻度的統計結果可以看出，苔原帶下緣共有16種植物，各種植物的頻度存在顯著差異(單個樣本T檢驗:P＜0.05)，說明在這個帶內各種植物的地位是不同的。小葉章的頻度為0.85，相對頻度為0.335，遠大于第2位的光脈黎盧(頻度0.42;相對頻度0.165)，占有絕對優勢。對植物頻度的分析反映出小葉章擴張態勢明顯，排斥原有植物的趨勢顯著，表明即使在生境非常嚴酷的苔原帶，小葉章的侵占能力也很強。

表1 各種植物頻度統計表

2.1.2 植物蓋度

從植物蓋度統計分析結果可以看出小葉章的蓋度最大(均值52.56%)，與其他各種植物存在顯著差異(單個樣本T檢驗:P＜0.05)，說明小葉章在苔原植物中優勢地位非常明顯(遠大于第2位的光脈黎盧，均值:12.04%)。同時變異系數最小(0.29，倒數第2位是光脈黎盧，1.19)，偏度與峰度均為負值，表明小葉章擴張已經遍布苔原下緣，對原有植物的擠壓是顯著的，苔原帶固有的篤斯越桔與仙女木由原來廣泛分布的建群種演變為零星分布的稀有種(均值小。篤斯越桔:0.46;仙女木:0.11)，變異系數大(篤斯越桔:2.85;仙女木:38.27)，偏度與峰度值高(＞3)。這些分析表明小葉章通過蓋度的優勢已經呈現取代此地原有建群種的趨勢。

表2 各種植物蓋度數理統計表

2.1.3 高度分析

從植物生長高度統計分析結果可以看出小葉章的高度最大(均值0.86m)，與其他各種植物存在顯著差異(單個樣本T檢驗:P＜0.05)，說明小葉章在苔原植物中生長高度優勢地位明顯(大于第2位的光脈黎盧(均值0.58m))。變異系數最小(0.5)，偏度與峰度值很低，表明遍布苔原下緣的小葉章生長高度都較大，而苔原帶固有的篤斯越桔(均值0.15m)與仙女木(均值0.03m)的生長高度顯然無法與小葉章相比，這些分析表明小葉章通過生長高度的競爭優勢排擠原先植物，實現蓋度增加、領域突破，最后成為這里的優勢種。

表3 各種植物生長高度數理統計表

01白花碎米薺(Cardamine leucantha) 0.04 0.15 3.75 4.89 21牛皮杜鵑(Rhododendron aureum) 0.07 0.11 1.57 3.69 15.31羊胡子苔草(Cares call－ inichos) 0.02 0.04 2.00 4.47 18.86高山芹(Angelica saxatile) 0.07 0.41 5.86 3.61 9.98小山菊(Dendranthema oreastrum Ling) 0.05 0.16 3.20 5.09 22.23篤斯越桔(Vaccinium uliginosum) 0.15 0.21 1.40 4.91 12.34寬葉苔草(Carex siderosticta) 0.31 0.31 1.00 5.89 20.01杉曼石松(Lycopodium annotinum) 0.16 0.18 1.13 4.9 7.2松毛翠(Phyllodoce caerulea) 0.02 0.01 0.50 0.16 0.18仙女木(Dryas octopetala) 0.03 0.02 0.67 0.21 0.41西伯利亞刺柏(Juniperus sibirica Burgsd) 0.31 0.43 1.39 3.31 7.04圓葉柳(Salix rotundifolia) 0.45 0.42 0.93 8.89 9.15長白棘豆(Oxytropis anertii) 0.22 0.17 0.77 9.67 9.

2.2 小葉章的極度擴張對火災隱患的影響

2.2.1 小葉章生長方式對火災的影響

小葉章是多年生的禾本科植物［15］，根系發達，莖中空，葉量較多且葉面積很大，葉片很薄，在春秋兩季葉莖枯黃時著火點很低，另外多年生的根也使地面防火能力下降，很容易引起火災。一旦起火，極易燃的莖葉很快就能使火勢擴大，而且由于根部聚集著大量易燃物質，火勢可以從地面一直向上延伸，增加了救災難度，即使打防火墻，工作量也是非常大的。

2.2.2 小葉章的群落地位對火災的影響

對小葉章種群態勢的分析可以看出，即使是在生存環境最為嚴酷的苔原帶，小葉章也憑借生長高度的優勢排斥其他植物，成為廣泛分布的優勢種，在岳樺林下和針葉林風災區這些生存環境相對優越的地域，小葉章更是迅猛擴張，高度幾乎超過1米，密度極大，幾乎將林下其他草本與灌木植物排擠殆盡，這樣高密度、易燃植物的遍布存在無疑增加了火災隱患，而且一旦起火，在小葉章的誘導下會迅速曼延，火速能超過每小時5公里向四處傳播，如遇大風，更難以控制，過火面積會很大，不但損壞植物地上部分，也傷害地下部分，很難恢復。

2.3 采取的應對措施

2.3.1 深入研究小葉章種群迅速擴張的機理

小葉章種群迅速擴張的時間不長，目前還沒有引起人們的廣泛關注，對其擴張機理的研究更是處于起步階段，沒有一個相對完整全面的清晰解釋，因此對小葉章引起火災的預警方案很難給出相對完善科學的規劃。只有對其機理進行科學準確的分析，才能采取切實可行的對策來克服小葉章迅速膨脹帶來的火災隱患。

2.3.2 采用現代方式對火災的全部過程進行有效干預

現有防火救火和災后重建的預案、人員、設施等嚴重滯后，所以應該提升設備水平，強化管理，實現迅速發現、迅速撲救的強大能力。

4 討論

本文主要研究苔原帶下緣地區，沒有針對所有小葉章生存地帶進行取樣分析，使研究的局限性增加，同時對形成小葉章種群擴張的機理分析不足，只是提出一些假設。另外也只是提出應用現代化設施的想法，沒有進行科學全面的論證。

總之，在面對長白山生態環境變化的情況下，我們應該積極求變，以便應對新的問題、新的考驗，以現代科技武裝自己，不斷適應新的形勢。

5 結論

(1)從對苔原植物的頻度、蓋度、高度等的分析可以看出小葉章種群擴張態勢明顯，對其他植物的排斥能力很強，搶占空間和生態位顯現，已經成為針葉林帶、岳樺林帶和苔原帶下緣的優勢物種。

(2)小葉章種群的迅速擴張極大地增加了火災隱患，特別是極易發生大火災，增加觀測、撲滅、重建的難度，對長白山西坡生態系統的威脅加大，增加保護站工作的強度與難度，這應該引起足夠的重視。

(3)針對這種新情況，應以現代化手段的應用為突破口，切實改善保護站工作環境，增加必要的現代化設施，強化人員的培訓，形成適應新情況的防護隊伍、防護手段。

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