孫麗文, 史常青,*, 李丹雄, 趙廷寧

1 北京林業(yè)大學(xué)水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室, 北京 100083 2 北京林豐源生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計院有限公司, 北京 100083

汶川地震滑坡跡地植物群落與環(huán)境的關(guān)系

孫麗文1, 史常青1,*, 李丹雄2, 趙廷寧1

1 北京林業(yè)大學(xué)水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室, 北京 100083 2 北京林豐源生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計院有限公司, 北京 100083

為了加快汶川地震滑坡跡地人工恢復(fù)植被的進程,探討地震誘發(fā)的滑坡跡地植物群落與環(huán)境的關(guān)系。在5·12地震重災(zāi)區(qū)北川境內(nèi)選取29個樣地進行植被調(diào)查,采用10個環(huán)境指標刻畫植物群落的地形、空間位置和土壤養(yǎng)分特征；利用TWINSPAN、CCA、DCA和DCCA,分析植物種、植物群落和植物生活型與環(huán)境的關(guān)系。結(jié)果顯示：1)研究區(qū)的植物群落可劃分為9個類型。2)研究區(qū)環(huán)境變量對植物種的解釋量為21.96%,第一排序軸與pH值、海拔、土壤質(zhì)地相關(guān),反映的是植物種從次生植物群落向原生植物群落變化。通過DCCA分析得出,環(huán)境變量對植物群落的排序解釋了25.7%,第一排序軸與pH值、海拔、土壤質(zhì)地的相關(guān)較強,反映植物群落按照耐旱、耐貧瘠→人工或先鋒植物→未受損的植被變化；第二排序軸與土壤有機質(zhì)、全氮含量、坡向的相關(guān),反映的是植物群落從草本植物→喬灌草或者灌草植物變化。3)滑坡跡地的植物群落與未受損林地的植物群落物種存在較大差異。

汶川地震；植物群落；環(huán)境變量；降趨勢典范對應(yīng)分析(DCCA)

5·12汶川地震引發(fā)了大面積滑坡[1],大量的森林植被遭到破壞,森林受損面積達87.94 km2[2]。震后,國家及地方政府緊急開啟了一系列的植被恢復(fù)工程,促進滑坡等次生災(zāi)害跡地的植被恢復(fù),以減少水土流失及滑坡的再次發(fā)生[3- 4]。四川地區(qū)的雨水較多,一般來說自然恢復(fù)植被較為可行,但是自然恢復(fù)植被所需時間較長[5]。在恢復(fù)過程中還要經(jīng)歷諸如滑坡、崩塌、泥石流等次生災(zāi)害的不斷擾動[6],加劇了自然恢復(fù)的難度,也加重了水土流失[7-8]。因此,采用必要的人工措施恢復(fù)災(zāi)害跡地植被迫在眉睫。

植物群落與環(huán)境因子之間存在緊密的關(guān)系。通過研究不同環(huán)境條件下的植物群落特征,能夠給植被恢復(fù)工作提供有用的參考價值。從區(qū)域尺度上看,水熱條件主導(dǎo)了區(qū)域的植物種、植物生活型或植被類型分布；而景觀及更小的尺度格局是由環(huán)境因子和生物因素共同驅(qū)動的。土壤養(yǎng)分是影響植物群落組成和群落動態(tài)的關(guān)鍵因素,由于土壤養(yǎng)分會制約生態(tài)系統(tǒng)的演替,種間對土壤養(yǎng)分吸收利用能力差異也是引起物種更替和群落變化的原因[9-10]。劉瑞雪從物種、植物生活型和植物群落3個層次上使用指示種分析、降趨勢典范對應(yīng)分析(DCCA)等方法,分析植被與環(huán)境之間的關(guān)系[11]。排序一詞是1930年由Ramansky提出的,指的是把一個地區(qū)內(nèi)所調(diào)查的群落樣地按照相似度來排定各樣地的位序,從而分析各樣地之間及其與生境之間的相互關(guān)系[12]。目前常用于研究植物與環(huán)境關(guān)系的多元統(tǒng)計方法有數(shù)量分類和排序,為準確揭示植被群落與環(huán)境之間的關(guān)系提供合理有效的途徑。

地震后國家和地方先后啟動多個災(zāi)后生態(tài)恢復(fù)項目,在重災(zāi)區(qū)針對地震造成的滑坡跡地建立多個植被恢復(fù)技術(shù)推廣示范工程區(qū)。而針對滑坡跡地植被恢復(fù),利用先鋒植物種構(gòu)建簡單植物種群,能夠縮短群落恢復(fù)的時間[13]。為此,本研究通過探討植物群落與環(huán)境的關(guān)系,并比較在植被恢復(fù)初期人工措施樣地植被與周邊未受損植被的相似性,從而找出構(gòu)建研究區(qū)災(zāi)害跡地穩(wěn)定植物群落的關(guān)鍵因子,加速滑坡跡地地表的植被恢復(fù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于汶川地震極重災(zāi)區(qū)之一的北川縣境內(nèi),沿著“黃土鎮(zhèn)-擂鼓鎮(zhèn)-陳家壩鄉(xiāng)-桂溪鄉(xiāng)”一帶,海拔主要分布在500—2000m左右,屬于北亞熱帶山地濕潤季風(fēng)氣候,年平均氣溫15.6℃,年平均降水量1400mm,主要集中在6—9月份,年平均無霜期276d,常年日照時數(shù)為924.3h[14]。土壤類型以黃壤和黃棕壤為主,滑坡跡地上礫石較多,土壤質(zhì)地粗糙；森林類型大體上分為亞熱帶常綠闊葉林、常綠闊葉落葉混交林、針闊混交林和針葉林等,共有森林面積13.47萬hm2,常見樹種有馬尾松(Pinusmassoniana)、杉(Cunninghamialanceolata)、柏(Cupressusfunebris)、榿木(Alnuscremastogyne)、香椿(Toonasinensis)等。

“5·12”地震后,重災(zāi)區(qū)林地損失94646km2,草地損失14821km2[15],大面積的樹木被土石掩埋、壓倒。據(jù)統(tǒng)計,地震發(fā)生后北川縣境內(nèi)發(fā)生滑坡和崩塌災(zāi)害點共計284處[16]。為了加快滑坡跡地的植被恢復(fù),推廣林業(yè)治山技術(shù),2010—2013年期間,分別在北川縣擂鼓鎮(zhèn)建立了中日林業(yè)技術(shù)合作四川地震災(zāi)區(qū)森林植被恢復(fù)與重建示范項目的示范地和中日技術(shù)合作項目技術(shù)推廣示范工程,試驗示范地面積分別為4.22hm2和22.88hm2。主要采用了土袋、竹柵欄、干砌石、生態(tài)棒等措施。示范地栽植樹種有刺槐(Robiniapseudoacacia)、李(Prunussalicina)、核桃(Juglansregia)、柳杉(Cryptomeriafortunei)等,撒播草籽如白車軸草(Trifoliumrepens)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、黃花草木犀(Melilotusofficinalis)等。沿著地震斷裂帶“擂鼓鎮(zhèn)-陳家壩鄉(xiāng)-桂溪鄉(xiāng)”一線,按照不同海拔、不同坡度,并根據(jù)林地不同受損程度和人為因素,選取了29個調(diào)查樣地,分別為未受損林地(C)13個、人工恢復(fù)地(A)7個和自然恢復(fù)地(N)9個。樣地基本信息見表1。

表1 樣地基礎(chǔ)信息

A和N: 滑坡跡地landslide blanks,其中A: 滑坡后實施工程措施恢復(fù)的樣地;N: 滑坡后自然恢復(fù)的樣地；C: 未受損林地

1.2 研究方法

1.2.1 植被調(diào)查

根據(jù)樣地地形的特殊性,在選定的調(diào)查樣地上,設(shè)置20 m×20 m(或者10 m×10 m)、2 m×2 m、1 m×1 m的樣方分別調(diào)查喬木層、灌木層和草本層植物,測定植物的物種名稱、數(shù)量、高度、蓋度等指標。其中,在每個大樣方中設(shè)置3個灌木調(diào)查樣方和3個草本調(diào)查樣方,共計203個大小樣方,調(diào)查到的植物種有250種。

1.2.2 土壤樣品采集及其理化性質(zhì)測定

在設(shè)置的大樣方內(nèi),隨機選取3個點,采集地表層0—30 cm的土壤樣品,每個樣地取回3份土樣,風(fēng)干保存,混合均勻利用四分法將約1kg土樣帶回實驗室備用。采用重鉻酸鉀容量法、凱氏定氮法、碳酸氫鈉(pH值8.5)浸提法、1mol/L醋酸銨浸提-原子吸收法、精密酸度計測定法和甲種比重計速測法分別測定土壤的有機質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、pH值以及土壤顆粒組成。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel整理數(shù)據(jù),使用Pcord 4軟件劃分植物群落,使用Canoco 5.0軟件分別分析植物種、植物群落、植物生活型與環(huán)境的關(guān)系,采用Jaccard指數(shù)公式和Sorenson指數(shù)公式[4, 17]計算人工恢復(fù)地植被與周邊植被的相似度。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物群落類型劃分

本文采用雙向指示法(Two-way indicator species analysis, TWINSPAN)對研究區(qū)29個樣地的植物群落進行分類,植物種名稱用植物拉丁文第1個單詞的前4個字母和第2個單詞的前3個字母表示。第一次劃分的指示種為地果(Ficustikoua)、柳杉(Cryptomeriafortunei)、莎草(Cyperusrotundus)、小蓬草(Conyzacanadensis)、苦荬菜(Ixerispolycephala)、野棉花(Anemonevitifolia)。

本文根據(jù)TWINSPAN的5級分類水平上的劃分,將研究區(qū)的植物群落分成了9個群落類型,并采用聯(lián)名法[12]對劃分的群叢進行命名。

(1)李<小花鬼針草+藿香+夏枯草+馬唐+鬼針草+狗尾草+紫花苜蓿群叢(Ass.Prunussalicina

(2)野漆樹<水麻+金絲梅-心托冷水花+矛葉藎草+野棉花+小蓬草+野青茅群叢(Ass.Toxicodendronsuccedaneum

(3)刺槐+西南木荷+白蠟樹+喜樹+黃連木-胡頹子+大葉醉魚草+醉魚草+馬桑-黑麥草+五節(jié)芒+車軸草+黃花草木樨+千里光群叢(Ass.Robiniapseudoacacia+Schimawallichii+Fraxinuschinensis+Camptothecaacuminate+Pistaciachinensis-Elaeagnuspungens+Buddlejadavidii+Buddlejalindleyana+Coriarianepalensis-Loliumperenne+Miscanthusfloridulus+Trifoliumrepens+Melilotusofficinalis+Senecioscandens)

(4)刺楸-野菊+藎草群叢(Ass.Kalopanaxseptemlobus-Dendranthemaindicum+Arthraxonhispidus)

(5)核桃-蜂斗菜+艾蒿群叢(Ass.Juglansregia-Petasitesjaponicas+Artemisialavandulaefolia)

(6)鹽膚木+燈臺樹+青岡+槐樹+辛夷+厚樸+杉木+濕地松+楠竹-常山+茶+烏泡子+高粱泡+野薔薇-多裂福王草+馬交兒+扁竹根+酸膜葉蓼+狗脊群叢(Ass.Rhuschinensis+Bothrocaryumcontroversum+Cyclobalanopsisglauca+Sophorajaponica+Magnolialiliflora+Magnoliaofficinalis+Cunninghamialanceolata+Pinuselliottii+Phyllostachysheterocycla-Dichroafebrifuga+Camelliasinensis+Rubusparkeri+Rubuslambertianus+Rosamultiflora-Prenanthesmacrophylla+Zehneriaindica+Irisconfuse+Polygonumlapathifolium+Woodwardiajaponica)

(7)榿木-西南繡球-莎草+過路黃群叢(Ass.Alnuscremastogyne-Hydrangeadavidii-Cyperusrotundus+Lysimachiachristinae)

(8)楤木+箭竹群叢(Ass.Araliachinensis+Fargesiaspathacea)

(9)柳杉+構(gòu)樹-天名精群叢(Ass.Cryptomeriafortune+Broussonetiapapyrifera-Carpesiumabrotanoides)

2.2 植物種與環(huán)境變量的關(guān)系

剔除只在一個樣方出現(xiàn)的植物,將剩下的229個植物種及10個環(huán)境變量使用Canoco 5.0軟件進行分析。其中植物種的名稱縮寫使用的是拉丁名第1個單詞的前4個字母,以及第2個單詞的前3個字母；環(huán)境變量名縮寫見表2。在研究區(qū),環(huán)境變量對植物種的解釋量為21.96%,前2個排序軸的影響最大(表3)。由圖1可以看出,pH值、坡度、海拔、土壤質(zhì)地、土壤容重與排序軸的相關(guān)性較強。其中,pH值、海拔和土壤質(zhì)地與第一排序軸的相關(guān)性較強,坡度和土壤容重與第二排序軸的相關(guān)性較強。排序圖從左往右,有蜈蚣蕨、苦荬菜、小蓬草、野棉花、魚腥草、高粱泡、樓梯草,反映的是隨著海拔的升高、pH值減小,表層土壤質(zhì)地逐漸變好,植物群落從次生植被到原生植被過渡；排序圖從下往上,有菜豆、白茅、牛膝、酸膜葉蓼、粗齒冷水花、刺楸、山茱萸,反映的是隨著坡度、土壤透水透氣狀況的改變,植物群落從草本植物向灌木、喬木植物過渡。

表2 環(huán)境變量名縮寫對照

表3 植物種CCA排序

圖1 植物種CCA排序圖Fig.1 CCA ordinations of plant communities

2.3 植物群落與環(huán)境變量的關(guān)系

植物群落與環(huán)境變量關(guān)系中,環(huán)境變量對植物群落分布的排序解釋了25.7%,物種數(shù)據(jù)總變異的約束典范排序特征值總和為6.282,前2個排序軸的影響最大(表4)。由表5所示,pH值、海拔、土壤質(zhì)地與第一排序軸的相關(guān)性最大,其中,pH值呈負相關(guān),海拔、土壤質(zhì)地呈正相關(guān)；土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮、坡向與第二排序軸的相關(guān)性最大,其中,土壤有機質(zhì)含量呈負相關(guān),土壤全氮、坡向呈正相關(guān)。結(jié)合表5和圖2,從左往右(圖2),pH值越來越小、海拔和土壤質(zhì)地越來越大,說明在第一排序軸中環(huán)境變量土壤的酸堿度、海拔高差及土壤顆粒大小組成對植物群落分布的影響最大；從下往上(圖2),土壤有機質(zhì)越來越少,土壤全氮含量增多,坡向由陽坡向陰坡轉(zhuǎn)化,說明在第二排序軸中,土壤有機質(zhì)、全氮含量以及坡向?qū)χ参锶郝浞植嫉挠绊戄^大。圖2中的group 1至group 9分別為植物群落分組“刺槐-胡頹子-千里光等”群叢、“野漆樹<水麻-矛葉藎草等”群叢、“辛夷-高粱泡-扁竹根等”群叢、“李<小花鬼針草等”群叢、“榿木-西南繡球-過路黃等”群叢、“箭竹等”群叢、“核桃-艾蒿等”群叢、“刺楸-野菊等”群叢和“柳杉-天名精等”群叢；圖中,第一排序軸從左往右呈現(xiàn)的植物群落變化主要是group 4→group 1→group 2→group3,即由耐旱、耐貧瘠的自然恢復(fù)草本植物群落向喬灌草結(jié)合的人工植物或者先鋒灌草植物群落、以及未受損的喬灌草植物群落轉(zhuǎn)變,反映出植被受損與否、植被恢復(fù)方式等外界條件對植物的影響；第二排序軸從下往上呈現(xiàn)的植物群落變化主要是group 4→group 3(group 2),即由草本植物群落過渡到喬灌草或灌草植物群落,呈現(xiàn)的是一個植物群落生長環(huán)境由惡劣到良好的變化過程。

表4 植物群落分布DCA排序

表5 10個環(huán)境變量與DCCA排序軸的相關(guān)性

環(huán)境變量縮寫見表2;*、**和***分別表示0.05、0.01和0.001水平上的顯著性

圖2 植物群落DCCA排序圖Fig.2 DCCA ordinations of plant communities

2.4 植物種生活型與環(huán)境變量的關(guān)系

前4個排序軸對植物種生活型的解釋量達19.04%,其中第一排序軸和第二排序軸的影響最大,明顯高出第三、第四排序軸,見表6。由表7可知,pH值、海拔、土壤質(zhì)地與第一排序軸的相關(guān)性最大,其中,pH值呈負相關(guān),海拔、土壤質(zhì)地呈正相關(guān)；土壤有效磷、海拔與第二排序軸的相關(guān)性最大,其中,海拔呈負相關(guān),土壤有效磷呈正相關(guān)。結(jié)合表7和圖3,從左往右(圖3),pH值越來越小、海拔和土壤質(zhì)地越來越大,說明在第一排序軸中環(huán)境變量土壤的酸堿度、海拔高差及土壤顆粒組成對植物生活型的影響最大；從下往上(圖3),土壤有效磷越來越多,海拔降低,說明在第二排序軸中,土壤有效磷含量及海拔對植物生活型的影響較大。而且從圖3可以看出,第一排序軸從左往右,由一年生草本植物、多年生草本植物向喬灌植物過渡,灌木和喬木植物多集中在第一排序軸的右側(cè)；第二排序軸由下往上,植物生活型的劃分并不明顯,灌木植物多分布在第二排序軸的下方,喬木植物多分布在第二排序軸的上方,草本植物沒有明顯的集中分布特征。

表6 植物種生活型DCA排序

表7 10個環(huán)境變量與DCCA排序軸的相關(guān)性

環(huán)境變量縮寫見表2;*、**和***分別表示0.05、0.01和0.001水平上的顯著性

圖3 植物種生活型DCCA排序圖Fig.3 DCCA ordinations of plant life forms

2.5 人工恢復(fù)地植被與周邊植被的相似度

將人工恢復(fù)樣地(A1—A7),與靠近工程樣地的自然恢復(fù)樣地(N3、N4)和未受損林地(C1—C4,分別為針闊混交林、針葉林、常綠闊葉林和楠竹林)相比,通過Jaccard指數(shù)和Sorenson指數(shù)公式計算,得出滑坡跡地植物群落與未受損林地植物群落的相似程度。由表8可知,所有人工恢復(fù)樣地及自然恢復(fù)樣地的植被與未受損林地植被的JI、Cs都很低(JI<0.25,Cs<0.25),說明滑坡跡地(包括人工恢復(fù)和自然恢復(fù))的植物群落與未受損林地的植物群落相比,相似程度較低。如表8所示,“土袋+竹柵欄”措施(樣地A1)、“土袋”措施(樣地A4)、“生態(tài)棒”措施(樣地A6)的植物與針闊混交林(樣地C1)的群落相似度相對較高(JI為0.04—0.08,Cs為0.09—0.17),樣地“土袋+竹柵欄”措施(樣地A2)、“干砌石”措施(樣地A3)、“竹柵欄”措施(樣地A5)、“封育”措施(樣地A7)的植物與常綠闊葉林(樣地C3)的群落相似度相對較高(JI為0.03—0.08,Cs為0.06—0.17)。因此,建議在人工恢復(fù)植被過程中將A1、A4和A6樣地的植物按照針闊混交林的植物群落方向進行恢復(fù),將A2、A3和A5樣地的植物按照常綠闊葉林的植物群落方向進行恢復(fù)。

從整體的群落相似度來看,“土袋+竹柵欄”措施和“生態(tài)棒”措施的植被與周圍未受損林地的最為接近,其次為“竹柵欄”措施,“干砌石”措施的植被則與周圍未受損林地植被最不相似。此外,自然恢復(fù)的植被與周圍未受損林地植被也較為接近,群落相似度JI為0.07—0.10,Cs為0.16—0.22。由于未受損林地植被經(jīng)過多年發(fā)育,植被群落達到一個相對穩(wěn)定狀態(tài)。而受損地區(qū)的林地是在原生演替初期,所處的發(fā)育階段不同,因此群落物種相似性低。

表8 不同工程措施與未受損林地群落的共有物種數(shù)、Jaccard指數(shù)和Sorenson指數(shù)

C1：針闊混交林；C2：針葉林；C3：常綠闊葉林；C4：楠竹林；JI：Jaccard指數(shù)；Cs：Sorenson指數(shù)

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)果

本研究通過對北川縣滑坡體植被調(diào)查,應(yīng)用降趨勢典范對應(yīng)分析(DCCA)對數(shù)據(jù)進行排序,揭示了植物種、植物群落、植物生長型對環(huán)境因子的響應(yīng)情況。得到以下結(jié)論：

(1)采用TWINSPAN將研究區(qū)的29個植物群落樣方劃分為9個群落類型。

(2)研究區(qū)環(huán)境變量對植物種解釋達21.96%,第一排序軸與pH值、海拔、土壤質(zhì)地的相關(guān)性較強,反映的是植物種從次生植物群落向原生植物群落變化；第二排序軸與坡度、土壤容重的相關(guān)性較強,反映的是植物種從草本植物向喬灌植物變化。

(3)環(huán)境變量對植物群落的排序解釋了25.7%。第一排序軸與pH值、海拔、土壤質(zhì)地的相關(guān)較強,反映的是植物群落是按照“耐旱、耐貧瘠→人工或先鋒植物→未受損的喬灌草”變化；第二排序軸與土壤有機質(zhì)、全氮含量、坡向的相關(guān)性較強,反映的是植物群落是按照“草本植物→喬灌草或者灌草植物”變化。

(4)環(huán)境變量對植物種生活型的解釋量達19.04%。第一排序軸與pH值、海拔、土壤質(zhì)地的相關(guān)較強,反映的是植物生活型由“一年生草本植物、多年生草本植物→喬灌植物”變化；第二排序軸與土壤有效磷、海拔的相關(guān)性較強,對植物生活型的劃分不明顯。

(5)滑坡跡地(包括人工恢復(fù)和自然恢復(fù))的植物群落與未受損林地的植物群落相比,相似程度較低。相對而言,自然恢復(fù)的植被與周圍未受損林地植被最為接近,“土袋+竹柵欄”措施和“生態(tài)棒”措施的物種與周圍未受損林地也較為接近。

3.2 討論

通過對地震后滑坡跡地植被的調(diào)查,滑坡跡地以草本層植被為主,有些樣地缺失喬木層和灌木層；而人工治理區(qū)人為栽植的喬木彌補了植被恢復(fù)早期喬木層植被的缺失,所以人工治理區(qū)的植被恢復(fù)情況要稍好于自然恢復(fù)樣地。滑坡跡地植被恢復(fù)進程與其環(huán)境因子有著密切聯(lián)系。目前,有關(guān)植被與環(huán)境因子關(guān)系的研究很多,海拔、水文、地形、人為干擾、土壤情況都會對植物群落格局有一定的影響[18-19]。植被與環(huán)境關(guān)系的研究方法分兩類：一是植被與氣候分類研究；另一種就是本文所采用的多元分析,以此得出植被類型的環(huán)境解釋[20]。本研究通過對北川縣滑坡體植被的調(diào)查,應(yīng)用典范對應(yīng)分析方法分析植物群落學(xué)特征與環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果表明,環(huán)境因子對植物群落特征有重要的影響,但土壤pH值、土壤質(zhì)地是影響其分布格局變化的重要因子。郝占慶研究顯示海拔高度也是影響植物群落特征的關(guān)鍵因子,海拔高度作為各種環(huán)境因素的綜合,它的變化直接導(dǎo)致其它環(huán)境因子的變化[21]。不同海拔梯度群落間的相異性不僅反映了群落間環(huán)境的異質(zhì)性,也在一定程度上反映了物種的適應(yīng)性,進而影響植物群落的分布與結(jié)構(gòu)及物種多樣性[22]。冶民生研究表明,隨著海拔增加,群落有從多優(yōu)勢種向單優(yōu)勢種發(fā)展的趨勢[22]。王增如指出土壤環(huán)境是植物生活的基礎(chǔ),土壤有機質(zhì)、全氮和全鉀等含量變化對植被群落結(jié)構(gòu)的影響顯著[23]。張元明利用CCA排序值的數(shù)量分析表明,影響塔里木河下游植物群落分布格局的環(huán)境因子主要是地下水位、土壤含水量及土壤pH 值[24]。各環(huán)境因子對植物群落特征的影響程度是有區(qū)別的。

植被恢復(fù)是地震后滑坡體生態(tài)恢復(fù)的一項重要工作。滑坡跡地土壤表層堆積著大量的松散碎石、土壤養(yǎng)分缺乏、土壤肥力較差、保水能力弱,因此對植被恢復(fù)很不利,在這些跡地上生長的多為菊科和禾本科等耐貧瘠的草本植物。在受損立地植被恢復(fù)初期,草本植物基本能迅速恢復(fù),而灌木、喬木在短時間內(nèi)很難恢復(fù)。因此,受損立地植被恢復(fù)早期植被類型主要為灌草叢,較少有喬木出現(xiàn)。在滑坡跡地生態(tài)恢復(fù)工作中,應(yīng)以自然恢復(fù)為主,減少人為干預(yù),而對于急需采取人工治理措施的災(zāi)區(qū)要以工程措施與植物措施相結(jié)合,選取鄉(xiāng)土樹種,同時要兼顧植物群落的復(fù)雜多樣化,盡量做到喬灌草搭配適宜,在土壤極為貧瘠的地區(qū)應(yīng)采取客土移植等方法,才能使受損立地的植被恢復(fù)工作快速有效。因此,研究植物群落與環(huán)境因子關(guān)系,對滑坡體植被恢復(fù)重建具有理論指導(dǎo)意義。若是對研究地區(qū)連續(xù)長期觀測調(diào)查,更加深入的研究植物群落和植被演替,對災(zāi)后植被恢復(fù)重建發(fā)揮重要借鑒作用。

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Relationship between plant communities and environment after landslide of Wenchuan Earthquake

SUN Liwen1, SHI Changqing1,*, LI Danxiong2, ZHAO Tingning1

1KeyLabofSoilandWaterConservationandDesertificationCombating,MinistryofEducation,BeijingForestUniversity,Beijing100083,China2BeijingGreensourceEnvironmentProgramminDesignInstituteLtd.Beijing100083,China

To shorten the process of vegetation restoration on the landslide sites of Wenchuan Earthquake, this study explored the relationship between plant communities and environmental factors. A total of 29 sample plots in Beichuan, the area of earthquake that occurred on May 12, 2008, were selected to conduct vegetation investigation, adopting 10 environmental indicators that describe the terrain, location, and soil nutrient characteristics of plant communities. Two-way indicator species analysis, canonical correspondence analysis, de-trended correspondence analysis, and de-trended canonical correspondence analysis were used to analyze plant species, plant communities, and plant life styles. The results showed the following: 1) Plant communities within the study area were classified into nine types. 2) The first two axes representing plant species explained 21.96% of the environmental factors; Axis 1 was related to pH, altitude, and soil texture, indicating the transformation from the secondary plant community to the primary plant community. By using de-trended canonical correspondence analysis, the environmental variables explained 25.7% of the ordination plant community, and Axis 1 showed a strong correlation with pH, altitude, and soil texture, demonstrating that plant community composition varied from drought and barren resistant plants to artificial or pioneer plants and to intact vegetation. Axis 2 correlated with soil organic matter, total nitrogen content, and slope direction, illustrating the change in plant communities from herbaceous plant community to tree-shrub-grass or shrub-grass type of vegetation. 3) Plant community composition on the landslide sites was significantly different from that of intact forest sites.

wenchuan earthquake; plant communities; environmental variables; downward trend canonical correspondence analysis

國家林業(yè)公益行業(yè)科研專項(201104109)

2015- 05- 06;

日期:2016- 03- 03

10.5846/stxb201505060936

*通訊作者Corresponding author.E-mail: scqbj@163.com

孫麗文, 史常青, 李丹雄, 趙廷寧.汶川地震滑坡跡地植物群落與環(huán)境的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報,2016,36(21):6794- 6803.

Sun L W, Shi C Q, Li D X, Zhao T N.Relationship between plant communities and environment after landslide of Wenchuan Earthquake.Acta Ecologica Sinica,2016,36(21):6794- 6803.