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太白山国家森林公园游道对太白红杉林植物多样性的影响



全 文 :太白山国家森林公园游道对太白红杉林植物多样性的影响
 收稿日期:2013-04-13
 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAD09B03-04)、杨凌职业技术学院科学研究基金项目(A2011010)资助。
 作者简介:方大凤(1976-),女,安徽合肥人,讲师,硕士,主要从事园林教学与研究工作。
方大凤1,张昌贵1,雷和涛2
(1.杨凌职业技术学院,陕西 杨凌 712100;2.西北农林科技大学 博览园,陕西 杨凌 712100)
摘 要:为明晰太白山国家森林公园游道附近太白红杉林植物多样性受干扰程度,以公园板寺新村的太白红
杉林为研究对象,运用典型样地法,对干扰样地和对照样地的植物群落进行对比调查。结果显示:游道附近
林地受干扰后,物种组成及优势度变化明显,多样性明显升高,群落盖度明显降低,幼苗数量明显降低;与石
阶步道比较,木质栈道附近林地的多样性指数明显低,群落盖度及各层盖度均明显高,与对照样地之间群落
物种更相似。太白山国家森林公园游道对植物多样性的影响明显,木质栈道相对于石阶步道对乔下植被有
明显的保护作用。
关键词:游道;栈道;森林公园;植物多样性
  游道是游客的游览路径,同时也是一条致使
生物多样性显著变化的线状污染源[1-2]。森林公
园作为我国生态旅游的主力军[3],在保护与利用
生物多样性方面发挥了巨大作用[4],但游道对其
植物多样性的影响也不容忽视。道路生态学已成
为景观生态学的最新研究领域[5-7]。管东生、程
占红、吴甘霖等的研究结果显示:道路干扰后,植
物群落物种的组成简单化,盖度降低[2];干扰对草
本和灌木的影响明显,对乔木的影响较小[8];群落
在低度干扰下多样性指数最高,而高度干扰下的
多样性指数下降[3]。钟林生、席建超等[9-10]的研
究也表明游道沿线植被环境产生了负面影响。朱
珠等[11]的研究表明步行栈道附近林下植物物种
组成显著改变,灌木与苔藓植物的频度和盖度明
显降低,这显著抑制了灌木与苔藓植物发育。
Hil等对澳大利亚高原地区的不同材质路径的原
生植被的足迹研究显示:宽砂石路、狭窄砂石路、
铺装路的足迹有明显差异;步道安装钢丝网可少
裸露地面及外来植物覆盖[1]。目前关于太白山国
家森林公园的旅游影响研究集中在索道与道
路[12-13]方面,尚未见关于游道对植物多样性影响
的研究报道。太白红杉(Larix chinensis)是国家
二级保护植物,垂直分布为2 850-3 500m[14],
是秦岭高山林线的建群种[15],对其群落受干扰研
究具有重要的保护意义。为此,该文通过典型样
地法对比分析游道附近太白红杉林植物多样性变
化,以期为森林公园的游道建设与管理提供理论
依据。
1 研究区概况
研究区太白山国家森林公园(以下简称公园)
位于太白山北麓的眉县境内,总面积2 949hm2。
海拔高度620-3 511m。公园内生物起源古老、
种类繁多,是天然的植物基因库,素有“亚洲天然
植物园”之称[12]。1992年开园后,每年接待各类
入园游客约20万人次。公园的游道主要类型有
开放式的石阶步道和封闭式的栈道两种形式。公
园的索道上站--板寺新村之间的游道1998年
建成,是一段木质栈道和石阶步道(以下简称栈道
和步道)相接林缘游道。此段游道是上山的必经
之路,也是游客比较集中的区域;游道总长约500
m,其中栈道长约260m、宽约150cm,步道长约
240m、宽约130cm。栈道因有近1m高的原木
护栏,游客对林地的干扰活动相对较小;游客可以
通过步道直接进入林地休憩,干扰相对较大;并且
上山游道的右侧林地供休息的长凳及亭子等设
施,游客活动痕迹明显,而左侧林地几乎没有休息
设施,很少游客进入。
2 研究方法
2.1 样地设置与调查
2008年8月12日至16日,以公园索道上站
--板寺新村的游道两侧的植被为研究对象,采
用典型样地法,在这段上山的栈道和步道的右侧
分别设置干扰样地2块,共4块干扰样地;在这段
上山游道左侧水平距离50m处(近无人干扰)设
·961·2013(5) 陕 西 农 业 科 学
置对照样地2块(表1),样地面积为20m×20m,
在每块样地四角和近中央位置设5m×5m的灌
木样方5个,1m×1m的草本样方5个,分别调
查记录各样地内乔木种类、高度、胸径、冠幅等,及
样方中灌木、草本的种类、数量、高度、盖度、基径
等,同时计算各类物种的频度[12]。
表1 样地基本情况
样地 海拔(m) 坡度(度) 坡向 坡位 经纬度 土壤类型 植被类型
栈道 3 182  40 NE 上部
107°48′59.5″E
34°00′24.1″N
暗棕壤 太白红杉
步道 3 200  40 NE 上部
107°48′30.5″E
34°00′04.8″N
暗棕壤 太白红杉
对照 3 185  45 NE 上部
107°48′33.8″E
34°00′08.0″N
暗棕壤 太白红杉
2.2 指标测算与数据处理
分别统计各样地内每个物种出现数量(株)、
盖度(%)、频度(%),再按乔、灌、草分别计算各物
种的相对多度(%)、相对盖度(%)、相对频度
(%),最后计算各类群植物的重要值(乔木幼苗计
入灌木中),重要值=(相对多度+相对频度+相
对盖度)/3,对干扰样地和对照的物种重要值的变
化进行对比分析[16]。运用DPS6.55软件测度α
多样性指数,用欧氏距离最短距离法测度样地间
的物种相似性[16],具体公式如下:物种丰富度(R)
指数:
R=S
Simpson(D)指数:
D=1-∑[Ni(Ni-1)/N (N-1)]
Shannon-Wiener(H)指数:
H = 1Nlb
( N!
N1!N2!N3!…

Brilouin(H′)指数:
H′=-∑PilnPi
McIntosh(Dmc)指数:
Dmc =
N- ∑

i=1
N槡 i
N -槡N
Pielou(J)均匀度指数:
J=H′/H′max
欧氏距离系数:
△jk = ∑

i=1
(x2ij-y2ik槡 )
  式中:S为某样地物种总数;N为所有物种的
个体数;Ni为某个物种的个体数目;Pi为物种i
的相对重要值,Pi=Ni/N,H′max=lbS;⊿jk为样地
j与样地k之间的欧氏距离,xij为物种i在样地j
中的个体数量,yik为物种i在样地k的个体数量,
n为两样地的物种数[12]。
3 结果与分析
3.1 物种组成与优势度
物种组成是群落结构的重要体现。由表2可
知,栈道和步道样地的灌木、草本级总体的物种数
量基本相当,并均比对照样地的明显高;栈道、步
道与对照样地的灌木物种数量相同,栈道、步道样
地的草本物种和总体物种均分别比对照样地多
13种、12种。
优势种对群落结构和群落环境的形成有明显
控制作用,可用重要值表示[16]。由表2可以看
出,步道与栈道样地植物物种的重要值变化明显,
并且步道与栈道样地的物种重要值也有明显差
异。与对照样地的相同物种的重要值相比较:乔
木层中,由于栈道和步道样地也是太白红杉纯林,
所以乔木层的重要值没有变化。灌木层中,栈道、
步道和对照样地共同种有太白忍冬(Lonicera
taipeiensis)、刚毛忍冬(Lonicera hispida)等;栈
道和步道样地的太白红杉、太白忍冬、刚毛忍冬的
重要值明显降低,而峨眉蔷薇(Rosa omeiensis)、
冰川茶藨子(Ribes glaciale)的重要值明显升高;
其他种的重要值变化无明显规律;栈道样地与步
道样地相比较,两样地的物种组成基本一致,但优
势物种差异明显;栈道样地的优势种为太白忍冬、
刚毛忍冬、峨眉蔷薇、银露梅(Potentilla glabra),
而步道样地的优势种为峨眉蔷薇、太白忍冬、刚毛
忍冬,并且除峨眉蔷薇的重要值比步道样地的低
外,其他物种的重要值均比步道样地的高。草本
层中,栈道、步道和对照样地共同种有彭囊苔草
(Carex lehmannii)、大 叶 碎 米 荠 (Cardamine
macrophylla)、狭叶红景天(Rhodiola kirilowii)
等;栈道和步道样地的大叶碎米荠的重要值明显
下降,而狭叶红景天的重要值明显上升,其中物种
的重要值的变化不明显;栈道样地与步道样地相
·071· 陕 西 农 业 科 学 2013(5)
比较,两样地的物种组成差异明显,并且优势物种
差异也明显;栈道样地的优势种为彭囊苔草、羽茅
(Achnatherum sibiricum)等,而步道样地的优势
种为彭囊苔草、大叶碎米荠、野草莓(Fragaria
vesca)等,并且两样地优势种之间互有高低,其他
重要值相对较小的物种之间的重要值高低比较不
明显;此外,栈道出现了石砾紫莞(Aster glarea-
rum)等其他种8种,步道样地出现了紫苞风毛菊
(Saussurea iodostegia)、大 花 糙 苏 (Phlomis
megalantha)等其他种9种。
以上结果表明,受旅游活动干扰后,栈道和步
道附近林地的物种物种组成及优势度已经明显改
变,并且栈道与步道之间的差异也明显,其中乔木
无变化,灌木有一定程度的变化,而草本的变化最
明显。栈道和步道均存在一定数量的喜阳和耐阴
物种,这是因为群落内存在大量乔木以及林缘的
开阔空间,适合于喜阳和耐阴物种的共生。
表2 物种重要值(%)
物种名称
重要值(%)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
物种名称
重要值(%)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
乔木层Arbor layer 紫罗兰报春花Primula purdomii  0.07  0.52
太白红杉Larix chinensis  100.00 100.00 100.00 岷山银莲花Anemone rockii  1.57  0.16
灌木层Shrub layer 圆穗蓼Polygonum macrophyllum 1.5  0.47
太白红杉Larix chinensis  4.58  2.31  11.34 扭盔马先蒿Pedicularis davidii  0.63  1.92
太白忍冬Lonicera taipeiensis  16.44 15.25 24.91 野草莓Fragaria vesca  1.67  10.95
粘毛忍冬Lonicera fargessi  7.68  18.16 乌头Aconitum carmichaeli  3.42  0.23
刚毛忍冬Lonicera hispida  26.55 16.97 33.59 线果葶苈Draba ladyginii  4.03  1.72
峨眉蔷薇Rosa omeiensis  19.41 49.23  2.82 团穗薹草Carex agglomerata  5.56  0.92
冰川茶藨子Ribes glaciale  10.83  6.56  1.38 太白东俄芹Tongoloa silaifolia  0.55  2.73
银露梅Potentilla glabra  14.51  9.68 高山冷蕨Cystopteris montana  0.45  0.2
铺地柏Sabina procumbens  7.81 沼生柳叶菜Epilobium palustre  7.72  1.19
草本层 Herb layer 杨叶风毛菊Saussurea populifolia 1.26  0.24
彭囊苔草Carex lehmannii  26.69 50.46 55.79 翅茎风毛菊Saussurea cauloptera  1.14  0.37
羽茅Achnatherum sibiricum  11.39  0.54  4.13 黄三七Souliea vaginata  0.14  0.83
楔基虎耳草Saxifraga sibiricavar.
bockiana
0.59  0.77  0.31
六叶箻Galium asperuloides subsp.
hoffmeisteri
0.54  4.71
狭叶红景天Rhodiola kirilowii  5.42  8.18  3.68 其他8种 9.6
大叶碎米荠Cardamine macrophylla 7.47  12.00 17.96 其他9种 8.45
黄精Polygonatum sibiricum  2.59  0.77  1.08 其他2种 6.82
独活Heracleum hemsleyanum  7.36  0.73
注:Ⅰ-栈道,Ⅱ-步道,Ⅲ-对照;其他8种(石砾紫莞Aster glarearum、毛连菜Picris hieracioides、鹅肠菜 Myosoton
aquaticum、中华鹅观草Roegneria sinica、耳翼蟹甲草Parasenecio otopteryx、小瓣女娄菜Melandrium apetalum、异叶亚
菊Ajania variifolia、卷耳Cerastium arvense),其他9种(紫苞风毛菊Saussurea iodostegia、酢浆草Oxalis corniculata、
大苞景天Sedum amplibracteatum、繁缕Stellaria media、大花糙苏 Phlomis megalantha、肾叶龙胆Gentiana crassu-
loides、异穗苔草Carex heterostachya、灯心草Juncus effusus、细弱附地菜Trigonotis mollis),其他2种(唐松草Thalic-
trum aquilegifolium var.sibiricum、拟蓝翠雀花Delphinium pseudocaeruleum)。
Note:Ⅰ-plank path,Ⅱ-trails,Ⅲ-controls;other 8species,other 9species,other 2species.
3.2 物种多样性
物种多样性指数是测度多样性的主要方法。
由表3可以看出,栈道和步道样地物种总体的多
样性指数(R、D、Dmc、H′、H、J)均比对照高,栈
道样地物种总体的多样性指数(R、D、Dmc、H′、
H、J)均比步道明显低;栈道和步道样地灌木物
种的多样性指数(R、D、Dmc、H′、H、J)均与对照
基本相当;栈道和步道样地草本物种的多样性指
数(R、D、Dmc、H′、H、J)均比对照明显高;栈道
样地草本物种多样性指数中除丰富度(R)与步道
基本相当,其他指数(D、Dmc、H′、H、J)均比步道
明显低。
对于物种丰富度(R)而言,栈道和步道样地
比对照的总体物种的R值明显高,并且乔木和灌
木物种的差异不明显,主要是草本物种R值差异
明显。对于物种多样性指数(D、DMC、H、H′)而
言,栈道和步道样地的总体、草本均表现出较高的
物种多样性指数,并且栈道的总体、草本的多样性
·171·方大凤等:太白山国家森林公园游道对太白红杉林植物多样性的影响
指数均比步道明显低。这原因在于多样性指数中
包含了物种数和物种间个体2个因素的均匀性。
物种数多可以增加多样性,同样物种间个体分配
的均匀性增加也可使多样性提高。受旅游干扰
后,栈道和步道的乔木物种数量不变,灌木物种数
量基本不变,草本物种数量大幅增加,草本及总体
物种综合后的均匀性增加,所以栈道和步道样地
出现了较高的多样性;并且栈道的草本及总体物
种综合后的均匀性增加的比步道小,所以栈道在
物种丰富度略高的情况下,反而多样性指数比步
道样地明显的低。对于均匀度指数(J)而言,栈
道和步道样地的总体、草本均表现出相对较高的
均匀度,并且栈道样地的均匀度比步道的低。这
可能是由于旅游干扰后,栈道和步道样地的有一
定的物种随机侵入,其多度的均匀性相对较高;而
对照群落属于相对稳定的群落,郁闭度很高,其物
种多度的均匀性相对较低。
以上结果表明,在受到旅游干扰后,栈道和步
道的总体物种多样性明显升高,并其主要表现在
草本物种多样性的变化;并且栈道的物种丰富度
与步道基本相当,而多样性指数比步道明显低,这
也主要表现在草本物种的变化。
表3 栈道与步道样地植物多样性比较
类型Type 样地Quadrat  R  D  Dmc  H  H′ J
灌木 栈道plank path  7  0.7323  0.5350  2.2467  2.0462  0.8003
步道trails  7  0.7383  0.5393  2.3198  2.1276  0.8263
对照control  7  0.7545  0.5341  2.2672  2.1958  0.8076
草本 栈道plank path  28  0.6424  0.4116  2.5399  2.4925  0.5283
步道trails  27  0.7175  0.4800  2.8260  2.7756  0.5943
对照control  15  0.3435  0.1949  1.3183  1.2859  0.3374
总体 栈道plank path  35  0.6873  0.4509  2.8662  2.8106  0.5588
步道trails  34  0.7601  0.5221  3.1819  3.1231  0.6254
对照control  22  0.5729  0.3549  2.2431  2.2019  0.5030
3.3 相似性分析
物种相似性可以反映各样地受干扰后的物种
相似程度,距离系数(即不相似性系数)可表达各
样地物种间的相似程度。由于调查样地属于太白
红杉纯林,故未测度其相似性。由图1可看出,草
本及总体物种的相似性表现为栈道样地与对照之
间更相似,灌木物种的相似性表现为栈道样地与
步道样地之间更相似。以上说明,栈道的生境与
对照更相似,样地之间的物种相似性可能不仅与
干扰有关,与物种的生境也有关系。
图1 样地植物物种聚类(Ⅰ-栈道;Ⅱ-步道;Ⅲ-对照)
3.4 盖度分析
盖度是反映群落在地面生存空间的重要指
标[16]。由表4可知,受相关活动干扰后,栈道和
步道植物群落的总盖度比对照明显低,乔木层盖
度有一定程度的增加,而草本层和灌木层明显降
低;并且栈道样地的群落盖度及各层盖度均比步
道样地明显高。以上说明栈道和步道附近林地的
灌木层和草本层受干扰的影响大,而乔木层受干
扰的影响小;并且栈道相对于步道受干扰的程度
小一些。这主要是游客的践踏等活动对灌木和草
本的盖度造成了相应的影响,而栈道相对于步道
对植被有明显的保护作用。此外,栈道样地乔木
的盖度比步道和对照样地明显高,这主要是栈道
样地的高大乔木数量较多所致。
表4 样地植被盖度 (%)
样地 乔木层 灌木层 草本层 群落盖度
栈道 108.23  20.40  56.70  185.33
步道 85.69  4.61  34.95  125.25
对照 84.09  61.21  87.00  232.30
·271· 陕 西 农 业 科 学 2013(5)
3.5 径级分析
图2 样地乔木径级
  乔木的径级可反映乔木生长状况以及其年龄
结构与更新状况。由图2可知,相关活动干扰后,
栈道和步道样地的乔木径级差异明显。栈道样地
的乔木径级主要集中在15-30cm等3个径级;
步道样地乔木主要集中在5-10cm、10-15cm
及15-20cm等3径级;对照样地乔木主要集中
在0-5cm、25-30cm及30cm以上3径级。栈
道和步道样地乔木的0-5cm径级比例比对照明
显低(分别为12株、4株、44株),并且栈道样地乔
木的0-5cm径级比例比步道明显高。以上说明
栈道和步道附近林地受干扰后,幼苗数量明显降
低,严重影响了乔木的年龄结构及幼苗更新;并且
栈道相对于步道对乔下植被有明显的保护作用。
4 讨论与结论
游道附近林地的物种多样性明显升高,主要
是林地中开辟出游道后,林缘有更多的生存空间,
草本物种迅速侵入所致。干扰活动对植物的影响
是一个长期的过程,也是影响植物生长策略的一
个驱动体,干扰极大地改变了土壤的理化性质及
光照、湿度等的变化[2][9][11],这些变化引发植物
群落结构演替的变化,最终导致物种多样性的变
化。栈道附近林地的植被覆盖明显高于步道,这
是因为路径的精心设计,可大大减少对植被的直
接影响[1]。
游道附近林地受干扰后,物种组成及优势度
已经明显改变,乔木无变化,灌木有一定程度的变
化,而草本的变化最明显;物种多样性明显升高,
主要表现在草本物种多样性的变化;群落盖度明
显降低,表现为草本层和灌木层的盖度降低;幼苗
数量明显降低,严重影响了太白红杉的幼苗更新。
栈道与步道附近林地的物种组成及多样性差异也
明显,与步道附近林地比较,栈道附近林地的物种
丰富度稍高,但多样性指数明显低;与对照样地的
群落之间更相似;群落盖度及各层盖度均明显高;
栈道相对于步道对乔下植被有明显的保护作用。
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