全 文 ：科技经济导刊 20 16 . 10 期 科技经济与资源环境
贵州石漠化地区野生火棘种群空间异质性分析
邓利杰
(贵州师范大学地理与环境科学学院 贵州 贵阳 5 00 0 1)
摘 要 : 对贵州典型石漠化地区野生火棘种群空间异质性分析 , 结果表明 了火棘种群在不同的石漠化阶
段主要为聚集分布 , 聚集斑块随着石漠化的加剧逐渐增大 , 其空间异质性随着石漠化程度的加剧而加深 。
研究结果揭示 了由结构性因素引起的火棘种群空间分布变化 占主要部分 , 以期为植被恢复提供理论依据 。
关键词 : 石 漠化 ; 火棘 ; 空间异质性
中图分类号 : Q I , 1 . 94 文献标识码 : C 文章编号 : 2 0 9 6一 29 9 5 (2 0 2 6 )2 0一 0 2 2 2一 0 3
火棘 ( P y r a e a n t h a a n g u s ti f o l i a ) ,俗名红子 , 救军粮 ,
属蔷薇科苹果亚科 , 属常绿灌木 , 在我国主要分布在黄
河以南的华南 、 华中及西北等地区 , 对光照 、 土壤 、 水
分等要求不高 , 抗病虫害能力强 , 易于栽培管理 , 根系
发达 , 在面对干旱胁迫下可以自动调节自身的渗透调节
机制 、 抗氧化保护系统以及光呼吸以抵御干旱环境 l[] ,
在严酷的喀斯特生态环境中具有较强的水土保持能力 ,
生态价值极高 , 是贵州普定地区石漠化地区的优势灌木
种群 l[ 一 7] 。 本文拟对贵州喀斯特地区分布最广泛 , 生态
价值较高的火棘种群进行研究 , 探讨其在不同石漠化阶
段下的分布格局 , 为灌木种群的恢复提供理论依据 。
1 研究区概况
研 究 区 位 于 贵 州 省 中 西 部 普 定 县 , 东 经
105
0
2 7
`
4 9 ”一 10 5 0 5 8 ` 5 1 ” 、 北 纬 2 6 0 9 ` 36 , ,一
26
0
31
`
42
日 , 总面积 10 7 9 . 93 平方公里 , 海拔 110 0一
16 0 m
, 地势西高东低 , 发育了典型的峰丛洼地岩溶
地貌 。 普定县属于亚热带季风湿润气候 , 季风交替明
显 , 全年平均气温 巧 . 1℃ , 年平均 日照时数 1 16 4 . 9
小 时 , 无霜期 3 0 1 天 , 年平均 降水 13 9 6 . 9 毫米 [ 3 ] ,
属全省三大降雨中心地区之一 。 植被类型多种多样 ,
但近年来 由于人为的干扰和破坏 , 植被退化严重 , 呈
现出不同的石漠化等级 。 研究区常见的植物种群主要
有 火 棘 、 杜 鹃 ( R h o d o d e n d r o n s im s i i p l a n e h ) 、
小 果 蔷 薇 (R o s a C y T工I Oas T ar t t ) 、 坡 柳 (S a l i x
m y r t i l l a e e a )
、 绣线菊 ( S p i r a e a as l i e i f o l ia L ) 、 野花
椒 ( Z a n t h o x 贝 u m s im u l a n s H a n e e ) 、 马棘 ( In d i g o f e r a
p se u d ot i n ct or ia ) 等 , 根据优势种的计算 2[] , 火棘为优
势灌木种群 。
2 研究方法
2
.
1 野外调查
本文采用样地调查法 , 在不同的石漠化阶段选择典
型地段设置样地 , 面积为 3 Om x 3 Om , 潜在石漠化 1个 ,
轻度石漠化 1 个 , 中度石漠化 1个 。 在样地内设置 sm
x s m 的小样方 , 分别调查记录每个样方内灌木种类 、
高度 、 多度 、 盖度及每 个祥地的坡度等内容 。
2
.
2 数据处理
本文将利用 e x c el 、 S P S S 、 G S + 等软件对火棘种群
分布进行统计分析 、 正太性检验 , 利用半方差函数分析
方法计算火棘种群的空间分布格局及其异质性 。 半方差
函数模型 , 即半变异函数模型 , 以区域的变量为基础 ,
得出块金值 ( C 。 ) 、 基台值 (s且1 , C 。+ C ) 和变程 R a n g e
等重要参数来分析火棘种群的空间变异特征 l[ 2] 。 半方差
函数计算公式 :
·
(h) = 三天而馨( Z (戈 ’ 一 Z (戈 + ” )z , 2 , 3 4 …
,
N (h ) )
式中 , N (h )为抽样间隔为 h 时的点对数 , (z 尤 )为
在空间尤上的观测值 , (z 尤+ 动为在 (尤+ 动上的观测值 。
以 r (h ) 为 y 轴 、 抽样间隔 h 为 x 轴绘制散点图 , 得
出理论模型曲线 , 进而得出半方差函数图 , 得出相应的
参数值块金值 ( e 。 ) 、 基台值 (5 111 , C 。+ C ) 、 变程 ( A ) 。
当空间变异系数 ( C (/ C O+ c) ) 所占比例小于 2 5% , 则
具有较弱的空间相关性 , 随机性变异引起的空间变异
较多 ; 当空间变异系数 ( 0C (/ 0C + c) ) 比值处于 2 5%一
75% 之间时 , 则具有中等的空间相关性 ; 当空间变异系
数 ( c (/ 0C + c) ) 比值大于 75% 时 , 系统空间相关性很强 ,
随机性因素影响的空间格局变异较少 9[ 一 ` 0] 。
3 结果分析
3
.
1 火棘种群的自然分布
种群的分布格局主要包括随机分布 、 均匀分布和聚
集分布三种 , 由火棘种群的空间分布图 (图 l) 可知 :
随着石漠化等级的增加 , 火棘种群的总个体数在逐渐减
少 , 潜在石漠化阶段所占比重为抖 . 9% , 轻度石漠化为
22
.
8%
, 中度石漠化为 2 . 3% 。
科技经济与资源环境 科技经济导刊 2 0 16 .0 1期
3
.
2 不同石漠化程度火棘种群分布格局
利用坡度大致相同的不同石漠化阶段火棘种群进行
半方差函数分析可得到相应块金值 ( C。 ) 、 基台值 (0 C +) C
和变程 , 当残差平方和为最小时为最佳拟合模型 , 潜在
石漠化阶段的最佳拟合模型为球面模型 , 轻度石漠化和
中度石漠化的最佳拟合模型为指数模型 。 随后对该模型
进行扩检验 , 结果极显著 (表 1 ) , 该模型的回归效果
较好 。
表 1 不同石漠化火棘种群分布的半方差函数模型及参数
石摸化阶段 模 型 块金值 基台值 S训 变程 决定系 残差平 结构方差 /基台
M Od el N收 ( CO) (c 。+ c ) R a n g (A ) 数 R` 方和 值 P: o p o : tl o (C /
RS S C。+ C )
潜在石摸化}} s p h e : 二 a z } 0
.
27 3 } 2
.
0 75 }} 2
.
3 3 } 0
.
00 2 } 0
.
27 2 } 0
.
8 3 9
轻度石摸化}} Ex p o n二 ,l a z } 0
.
0 48 }} 0
.
7 26 } 4
.
29 }0
.
245 } 0
.
23 3 }} 0
.
93 3
中度石摸化 Ex p o n印 tl a l } 0
.
2 93 }} 2
.
264 } 6
.
66 }0
.
6 24 } 0
.
20 4 }} 0
.
76 8
由表 1可知 , 火棘种群在潜在石漠化 、 轻度石漠化
和中度石漠化的分布方式为聚集分布 , 斑块面积随着石
漠化的加剧而增大 , 空间变异比值分别为 0 . 8 39 、 0 . 93 3 、
0
.
7 6 8
, 说明潜在石漠化和中度石漠化具有较强的空间
自相关关系 , 空间变异主要是由结构性因素引起 。
3
.
3 不 同石 漠化程度下的种群分布异质性及其
k ir g in g 插值
由表 2 可以看出 , 随着石漠化程度的加剧 , 分形维
数逐渐减小 , 火棘种群的空间异质性不断加深 , 主要表
现在各个样地内不同方向上差异变大 : 东北 一 西南方向
上的分形维数最大 , 均一性程度最高 , 小尺度上的变异
显著 ; 西北 一 东南方向的分形维数最小 , 均一性程度最
差 ; 从决定系数来看 , 西北 一 东南方向上的 R Z 最大 ,
说明此为优势格局 。
表 2 不同石漠化地区火棘种群的分形维数
局是由结构性因素引起的。 这是因为 , 该样地处于非洼
地地区 , 斑块面积较潜在石漠化大 8[] , 加之火棘本身根
系发达 、 萌粟性强 , 且其种子靠重力传播 , 因此幼苗多
围绕母体呈现局部范围内的聚集分布 。 中度石漠化地区 ,
斑块面积为 6 . 6 , 76 . 8% 的空间分布格局是由结构性因
素引起的 , 土壤和水分是其主导因素 3[] , 裸岩聚集效应
相对轻度石漠化增强 , 可流失土壤减少 , 水土流失作用
减弱 , 土壤环境改善 。
在植被恢复中 , 潜在石漠化地区和轻度石漠化地区
要重点要控制植被基质的继续破坏 , 适度减弱裸岩斑块
的连通性 , 增加植被多样性 , 降低裸岩斑块成为景观基
质的概率 l[ 0] 。 中度石漠化积极治理裸岩裸土 , 利用样地
中的优势格局补充其后期的繁殖体 , 扩大种群范围 , 在
非优势格局引种能适应较浅土层的皇竹草 、 金银花等物
种 , 更好的进行坡体维护 2[] 。
方位 潜在石摸化 轻度石摸化 中度石摸化
D l咫 e t lo n
分形 决定系 标准误 分形 决定系 标准误 分形 决定系 标准误
维数 D 数 R` 差 SE 维数 数 R ` 差 SE 维数 数 R` 差 SE
D D
全方位 1. 9 5 9 0 . 27 8 1. 11 6 1 . 95 7 0 . 1 62 1 . 68 2 1 . 9 3 3 0 . 5 2 9 0 . 64 5
八n d l了e以扮 n
南一 北 1 . 9 3 9 0 . 2 17 1 . 3 0 4 1 . 8 95 0 . 198 1 . 4 42 1 . 98 2 0. 04 2 3 . 36 1
5 0以 t h一 n o丁th
东北一 西砰氢二 , 1 . 99 5 0 . 0 02 15 . 8 16 1. 9 89 0 . 0 0 9 7 . 9 0 1 1 . 9 83 0 . 0 07 8 . 5 29N o丁t h e a s t一 50以 }
东一 西 1 . 98 0 0 . 0 24 4 . 4 24 1. 9 42 0 . 0 5 4 3 . 0 7 0 1 . 9 2 1 0 . 2 02 1. 3 48
助 s t一 w e s t
西北 一 东南 1 . 88 3 0 . 4 58 0 . 7 24 1. 8 69 0 . 3 0 6 1 . 0 63 1 . 7 35 0 . 7 33 0 . 3 7 1
N o丁ht w浇 t一 50以 th w e s t
4 结论与讨论
火棘种群在不同的石漠化阶段为聚集分布 , 聚集斑
块随着石漠化的加剧而增大 , 这与张盼盼对岩溶洼地石
漠化聚集斑块的研究结果符合 6[] 。 火棘种群的空间异质
性随着石漠化的加剧而不断加深 , 各向异质性显著 , 主
要表现为西南 一 东北方向均一性程度最高 , 西北 一 东
南方向均一性程度最低 , 西北 一 东南方向为优势格局 。
潜在石漠化地区 , 火棘总个体数较多 , 斑块面积为
2
.
3
,
83
.
9% 的空间分布格局是由结构性因素 9[] 引起的 ,
这是因为潜在石漠化地区处于岩溶洼地 , 土层较厚有机
质含量较丰富 7[] , 但其多为破碎性斑块 , 连续性差 。 轻
度石漠化地区 , 斑块面积为 4 . 29 , 93 . 3% 的空间分布格
参考文献 :
【1] 向苹苇 . 5 种灌木的抗旱性研究 [D] . 雅安 : 四月l
农业大学 , 2 01 3 .
2[] 刘保双 , 付登高 , 吴晓妮 , 王洪娇 , 王琪 , 段昌
群 . 滇中次生常绿阔叶林优势树种的空间格局 【月. 生态
学杂志 , 2 0 13 ( 0 3 ) : 5 5 1一 5 57 .
【3] 陈丽 , 王炜 , 王东波 , 王永利 . 扩展点格局分析
方法在灌木种群空间分布格局研究中的应用 【月 . 生态学
杂志 , 2 01 1 ( 12 ) : 2 7 0 一 2 7沥 .
【4] 宋于洋 , 李园园 , 张文辉 . 基于 R i p le y 的 K (r)
函数和分形维数的梭梭种群空间格局 团 . 应用生态学
报 , 2 0 10 ( 0 4 ) : 8 27一 8 35 .
阎 陈彦光 . 基于 M or a n 统计量的空间自相关理论
发展和方法改进 [J] . 地理研究 , 2 0 09 (0 6 ) : 14 49 一 1463 .
比1邹建国 . 景观生态学— 格局 、 过程 、 尺度与等级 [M ] . 高等教育出版社 , 2 0 0 7 ( 0 4 ) : 127 一 147 .
【7] 张盼盼 , 胡远满 , 肖笃宁 , 等 . 岩溶洼地石漠化
景观格局 [J] . 生态学杂志 , 20 10 , 2 9 ( 9 ) : 18 6 0一 186 5 .
【8] 李艳丽 , 杨华 , 亢新刚 , 王妍 , 岳刚 , 沈林 . 长
白山云冷杉针阔混交林天然更新空间分布格局及其异质
性 [J] . 应用生态学报 , 2 01 4 ( 0 2 ) : 3 1 1一 3 17 .
6[] 宋同清 , 彭晚霞 , 杜虎 , 王克林 , 曾馥平 . 中国
西南喀斯特石漠化时空演变特征 、 发生机制与调控对策
[J ]
. 生态学报 , 2 0 14 ( 18 ) : 5 32 8一 53 4 1 .
【9] 李阳兵 , 王世杰 , 容丽 . 不 同石漠化程度岩
溶峰丛洼地系统景观格局的比较 团 . 地理研究 , 2 0沥
( 0 3 )
: 37 1一 37 8 .
1[ 0] 区余端 , 苏志尧 , 李镇魁 , 林义辉 . 地形因子
对粤北山地森林不同生长型地表植物分布格局的影响
[J]
. 应用生态学报 , 2 0 1 1 ( 05 ) : 1 10 7一 11 13 .
1 12 一