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东大河林区金露梅种群空间分布格局沿海拔梯度的变化



全 文 :804-808
05/2012
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
29卷05期
Vol.29,No.05
东大河林区金露梅种群空间分布格局
沿海拔梯度的变化
刘建泉1,孙建忠2
(1.甘肃祁连山国家级自然保护区管理局,甘肃 张掖734000;
2.甘肃祁连山国家级自然保护区东大河保护站,甘肃 金昌737200)
摘要:应用格局指数、聚集强度指数和集聚均数,研究了东大河林区金露梅(Potentilla fruticosa)种群的基本特
征、盖度的空间格局及其沿海拔梯度的变化。结果表明,随着海拔升高,金露梅种群的平均多度、平均盖度、平均
高度分别在海拔2 842、2 990、3 017m处达到最大,在东南坡的适宜分布海拔高度大致为2 900~3 100m;种群盖
度总体上呈聚集分布,随着海拔的升高,格局指数逐渐增加,在海拔2 990m处到最大,随后出现下降和波动;聚
集强度逐渐增大,在海拔2 990m处到最大,随后波动下降。造成聚集分布主要是由金露梅种群的生存环境引起
的。
关键词:东大河林区;金露梅种群;空间格局;海拔梯度;格局指数
中图分类号:Q948.15+5   文献标识码:A   文章编号:1001-0629(2012)05-0804-05

  种群分布格局的分析是研究种群特征、种内和
种间关系以及种群与环境关系的重要手段,一直是
生态学研究热点之一[1]。空间分布格局是植物种群
生物学特性对环境生长适应和选择的结果,通常反
映一定环境因子对个体行为、生长和生存的影
响[2-3],是由种群特性、种群关系和环境条件的综合
影响所决定的[4-5]。
金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛在我国东
北、华北、西北、西南各地均有分布;生长于海拔
2 000m以上的草地、草原及高山灌丛中[6],是高寒
落叶灌丛的典型代表植物之一[7]。其广泛分布于青
藏高原海拔2 300~4 500m的山地阴坡、半阴坡及
洪积扇上[4,7]。东大河林区的金露梅灌丛多分布于
亚高山灌丛带、森林草原带、灌丛草原带、山地荒漠
草原带的阴坡、半阴坡、阳坡和半阳坡,发挥着重要
的水源涵养、保持水土、保护生物多样性等多种生态
功能。目前,有关金露梅灌丛的研究多集中在干扰
生态学方面[8-12],而群落或种群生态学的研究鲜见
报道[12-13]。本研究对东大河林区金露梅种群空间格
局进行分析,旨在探讨种群的数量特征和与环境的
关系,为金露梅灌丛的保护和恢复提供依据。
1 材料与方法
1.1研究区自然概况 东大河林区位于祁连山
中部 的 冷 龙 岭 北 麓,永 昌 县 境 内,地 理 位 置
101°24′~102°10′E,38°01′~38°10′N,属东大河、
西大河中游,每年为镍都金昌市提供0.72亿 m3 的
水源,是石羊河流域重要的水源涵养林区。据永昌
县气象站资料,年平均气温1.9℃,最高温达31℃,
最低温为-25℃,年降水量385.2mm,年蒸发量
1 258.3mm,年均相对湿度50%~60%。土壤有山
地灰褐土、山地栗钙土、亚高山草甸土等土壤类型;
主要植被有分布于海拔2 500~3 400m的青海云
杉(Picea crassifolia)林,分布于海拔2 500~3 600
m的金露梅灌丛,分布于海拔3 200~3 600m的鬼
箭锦鸡儿(Caragana jubata)和柳(Salixspp.)灌
丛,以及分布于沟谷地的小檗(Berberis spp.)、茶镳
子(Ribes spp.)、栒子(Cotoneaster spp.)等组成的
落叶阔叶灌丛。
1.2样地调查 在多次踏查的基础上,2008年8
月下旬选择东大河林区老人头资源管护站设置样
带。老人头资源管护站所在山脉大致呈西南―东北
*收稿日期:2011-06-16  接受日期:2011-07-13
基金项目:甘肃省星火计划项目
作者简介:刘建泉(1963-),男,河北清苑人,正高级工程师,硕士,主要研究方向为森林生态学和自然保护。E-mail:liujq36@163.com
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走向,坡向大致呈东南方向,用GPS定位,沿海拔梯
度设置样地5块,面积为8m×8m,每块样地内划
分16个2m×2m 的格子样方,采用植被调查方
法,对每个样方植物的种类、多度、盖度[14]、高度等
指标进行调查,同时记录样地自然环境(表1)。
表1 东大河林区金露梅灌丛样地概况
Table 1 Brief introduction of Potentilla fruticosa shrub in Dongdahe forest
样地号
Plot code
海拔
Altitude/m
经度
Longitude
纬度
Latitude
坡度
Slope/°
坡位
Position
灌木层盖度
Shrub coverage/

草本层盖度
Herb layercoverage/

82302  3 140  101°51.381′E  38°06.075′N  42 中 Middle  12  18
82401  3 017  101°51.600′E  38°06.283′N  28 中 Middle  18  32
82601  2 990  101°51.746′E  38°06.395′N  25 下Down  15  30
82702  2 842  101°51.984′E  38°07.043′N  40 中 Middle  25  30
82703  2 763  101°52.204′E  38°07.490′N  30 下Down  10  30
1.3数据处理 测定植物种群分布格局的数学模
型较多[4,15],其测定结果可能不完全相同,但综合分
析各模型测定结果,一般可获得更可靠的结论[3]。
分别按样地统计金露梅种群盖度,用格局指数C分
析种群的分布格局[3,5,12,14-28],计算公式见参考文献
[3,5-6,15-28]。分别用丛生指数(I)、Cassie指标
(CA)、平均拥挤度(m*)、聚块性指标(L)、负二项
参数(K)、扩散型指数(Is),共6个聚集强度指数分
析金露梅种群的聚集强度,计算公式见参考文献[5,
15-28]。当种群为聚集分布时,计算聚集均数:
λ=xγ/(2k)[17,23]。
式中,γ0.05为自由度等于2k时0.05水平下X2 分布
的内插和外插值。当λ<2时,造成聚集分布的原因
是环境的作用引起;当λ≥2时,造成种群聚集分布
的原因是种群生物学特性与环境的共同作用或其中
的一个因素引起的[17-18,23]。
数据处理及分析采用 Micorsoft Excel 2007软
件。
2 结果与分析
2.1金露梅种群基本特征的变化 随着海拔升
高,金露梅种群的平均高度、平均盖度和平均多度逐
渐增加,在海拔3 017m 时平均高度达到最大
(29.75cm),随后下降;海拔2 990m时平均盖度达
到最大(5.94%),随后呈下降趋势;海拔2 842m时
平均多度达到最大(3.25),在海拔3 140m开始下
降。种群在东南坡的适宜分布海拔高度大致为
2 900~3 100m(图1)。
2.2金露梅种群的空间分布格局分析 经过
计算,金露梅种群格 局指数 C=8.256 9,t=
70.022 61>t0.05=2.645 7,呈聚集分布;聚集强度
指数计算结果,丛生指数I=7.256 9、Cassie指标
CA=1.878 8、平均拥挤度m*=11.119 4、聚块性指
标L=2.878 8、负二项参数K=0.532 3,种群表现
出很 强 的 聚 集 特 性。聚 集 均 数 =1.150 2<
2.000 0,造成聚集分布的原因主要是金露梅种群的
生存环境引起的。
2.3金露梅种群的格局指数沿海拔高度的变
化 不同海拔高度金露梅种群的空间分布格局都
呈聚集分布格局(表2)。统计检验结果显示,除
82703号样地不符合聚集分布外,其他样地均符合
聚集分布,但82703号样地有明显的向聚集分布逼
近的趋势;随着海拔升高,格局指数逐渐增加,在海
拔2 990m处达到最大,随后出现下降和波动。聚
集均数<2.000 0,造成聚集分布的原因主要是金露
梅种群的生存环境引起的,但在海拔2 990m处的
聚集均数为1.883 9,逼近2.000 0,金露梅种群的生
物学特性也在逐渐影响种群的空间分布格局。
2.4金露梅种群的聚集强度指数沿海拔高度
的变化 不同海拔高度金露梅种群聚集强度指数
的计算结果(表3)表明,随着海拔升高,负二项参数
K逐渐减小,在海拔2 990m处达到最小,随后波动
上升;Cassie指标CA、David和Morre指标逐渐
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图1 金露梅种群平均高度、平均盖度和平均多度随海拔高度的变化
Fig.1 Change of average height,average coverage and average abundance of
Potentilla fruticosa population along elevation
表2 东大河林区金露梅种群在不同海拔的格局指数
Table 2 Pattern indexes of Potentilla fruticosa population at different elevation in Dongdahe forest
样地号
Plot code
海拔
Altitude/

平均数
Mean
(X)
方差
Variance
(S2)
格局指数
Pattern indexes
(C)
统计量
Statistic
(t)
分布格局
Spatial pattern
聚集均数
Aggregative
average(λ)
82302  3 140  4.687 5  27.962 5  5.965 3  22.749 2 C 1.425 5
82401  3 017  4.937 5  10.329 2  2.092 0  7.869 8 C 0.545 7
82601  2 990  5.937 5  96.729 2  16.291 2  58.772 2 C 1.883 9
82702  2 842  3.312 5  12.895 8  3.893 1  16.729 7 C 0.959 1
82703  2 763  0.437 5  0.662 5  1.514 3 -3.533 3 N 0.133 7
注:t0.05=2.131,t0.01=2.947;C表示聚集分布;N表示其他分布。
Note:t0.05=2.131,t0.01=2.947;C means clumped distribution;N means other distribution.
表3 东大河林区金露梅种群在不同海拔的聚集强度指数
Table 3 Intensity indexes of Potentilla fruticosa population at different elevation in Dongdahe forest
样地号
Plot code
海拔
Altitude/

负二项参数
Negative binomial
parameters(K)
Cassie指标
Cassie index
(CA)
David和 Morre指标
David and Morre index
(I)
平均拥挤度
Mean crowding
(m*)
聚块性指数
Patchness index
(L)
82302  3 140  0.944 0  1.059 3  4.965 3  9.652 8  2.059 3
82401  3 017  4.521 6  0.221 2  1.092 0  6.029 5  1.221 2
82601  2 990  0.388 3  2.575 4  15.291 2  21.228 7  3.575 4
82702  2 842  1.145 0  0.873 4  2.893 1  6.205 6  1.873 4
82703  2 763  0.850 7  1.175 5  0.514 3  0.951 8  2.175 5
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增大,即随着海拔升高,种群聚集强度逐渐增大,在
海拔2 990m处达到最大,随后波动下降,聚块性指
数L则明显反映出种群扩散趋势和聚集趋势之间
的波动,由2 990m向上和向下均表现为先呈扩散
趋势,再呈聚集趋势。
3 讨论与结论
随着海拔升高,金露梅种群的平均多度、平均盖
度、平均高度分别在海拔2 842、2 990、3 017m处达
到最大;金露梅种群在发育过程中,首先以增加多度
来改善和维持群落环境,保证种群发展的需要;随着
种群的发展,通过扩展空间、增加盖度满足对环境资
源的需求,当环境资源不足以满足金露梅种群发展
需要时,种群盖度降低,高度也随之下降,多度在维
持一定的水平后也逐步降低。金露梅灌丛主要分布
于海拔2 950~3 700m的山麓平缓起伏的阶地、潮
湿河滩地、沟谷地、坡度<30°的山地阴坡和高海拔
的山地阳坡[7],在东大河林区,金露梅种群在东南坡
的适宜分布海拔高度为2 900~3 100m。
  种群分布格局是物种与环境长期以来相互作用
的结果,它不仅受物种本身的生物学特性和竞争排
斥的影响,而且与物种的生境条件(包括土壤、地形、
地貌)等有密切关系[2,15,17]。种群的空间分布格局
在不同发育阶段、不同的生境条件下有明显差
异[2,5,25]。金露梅种群总体上呈聚集分布,随着海拔
升高,格局指数逐渐增加,在海拔2 990m处达到最
大,随后出现下降和波动;聚集强度也逐渐增大,在
海拔2 990m处达到最大,随后波动下降。造成聚
集分布主要是金露梅种群的生存环境引起的,在东
南坡、金露梅种群的适宜分布范围以内,种群的生物
学特性对空间格局有一定的影响[17-19];适宜分布范
围以外,主要是生存环境造成金露梅种群的聚集分
布。聚集分布有利于金露梅种群发挥群体效应,形
成适合种群自身生长的小环境,抵御不良环境和外
界的干扰,从而维持种群的发展。
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Change of spatial pattern of Potentilla fruticosa
population along altitudinal gradient in
Dongdahe forest area of Qilian Mountains Nature Reserve
LIU Jian-quan1,SUN Jian-zhong2
(1.Administration of Qilianshan National Nature Conservation,Zhangye 734000,China;
2.Dongdahe Station of Qilianshan National Nature Conservation,Jinchang 737200,China)
Abstract:The basic characteristics,coverage spatial pattern and the change along altitudinal gradient of
Potentilla fruticosa population in Dongdahe forest areas of Qilian Mountains Nature Reserve were studied
by using the methods of pattern indexes,accumulation intensity indexes and accumulation mean values.
The results showed that the average population abundance,the average coverage and average height of
Potentila fruticosa reached their maximum values at an altitude of 2 842,2 990and 3 017m,respectively.
The appropriate altitude of P.fruticosapopulation distribution were about 2 900―3 100min the south-
east slope.The population coverage was an aggregated distribution.With altitude elevating,the pattern
index increased gradualy and reached the maximum value at 2 990m,and then fluctuated and declined.
The change of accumulation intensity had the same pattern as the pattern index.The main reason for the
aggregated distribution of P.fruticosa population was the survival environment of P.fruticosa popula-
tion.
Key words:Dongdahe forestarea;Potentilla fruticosa population;spatial pattern;altitudinal gradient;
pattern index
Corresponding author:LIU Jian-quan E-mail:liujq36@
檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼
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