全 文 ：第 18 卷 第 5 期
Vol. 18 No. 5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2010 年 9 月
Sep. 2010
九寨沟马脑壳金矿山优势草本植物生
物量的垂直分布格局
李武斌1 , 何丙辉2 , 钟章成1, 王 力1* , 齐代华1 , 张兴华3 , 娄方海3, 苟小军3
( 1.西南大学生命科学院,三峡库区生态环境教育部重点实验室, 重庆 北碚 400715; 2.西南大学资源环境学院,
重庆 北碚 400716; 3.四川九寨沟县马脑壳金矿有限责任公司, 四川 九寨沟 6234003)
摘要: 于 2008年通过对矿山开采区、排渣区 (包括排土区)同生境原生草地植被调查的基础上, 选择糙野青茅
( Deyeux ila scabr escens ( Gr iseb. ) Munro )、羊茅 ( Festuca ov ina L . )、四川嵩草 ( K obresia setchw anensis H and.-
Mazz. )、白顶早熟禾( Poa acr oleuca Steud. )、垂穗披碱草 (Elymus nutans Gr iseb. )等 5 种优势乡土草本植物, 研究
其生物量垂直空间分布格局,为矿山生态恢复效果、多样性评价及物种筛选等提供基础数据。结果表明: 在调查区
内, D. scabrescens和 F . ov ina 分布的范围广、盖度高(分别为 18. 86%和 15. 29% )、其生物量(分别为2003. 74 kg
hm- 2 , 1507. 42 kg hm- 2 )也高。5 种草本生物量大小排序为 D. scabr escens> F. ovina> K . setchw anensis> P. ac-
roleuca> E. nutans,其地上生物量与地下生物量均呈极显著正相关(P < 0. 01)。总体上看,草本总生物量随海拔的
升高呈现出先增大后减小的趋势, 5 种优势草本生物量与海拔显著相关( P< 0. 01) , 但各优势种生物量大小随海拔
变化关系不尽一致;草本生物量随坡度变化较大 ,坡脊生物量较坡谷低; 草本盖度随季节有一定的变化。因此, 矿
山生态恢复过程中恢复物种的搭配应考虑物种生长季节的变化, 增加物种多样性以及系统稳定性; 同时应注意有
效利用矿山资源。
关键词:空间分布格局; 矿山;生态恢复; 优势草本;生物量; 季节变化
中图分类号: Q948. 1; S543. 9 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2010) 05-0643-08
Vertical Spatial Distribution Patterns of Dominant Herbs Biomass in
Jiuzhaigou Manaoke Golden Mine Valley Sichuan, China
LI Wu-bin
1
, HE Bing-hui
2
, ZH ONG Zhang-cheng
1
, WANG Li
1*
, QI Da-i hua
1
,
ZHANG Xing-hua3 , LOU Fang-hai3 , GOU Xiao- jun3
( 1. College of Life Science, Southw est Un iversity, Key Laboratory of Eco-en vir onm ent in Th ree Gorge Reservoirs Region,
M inist ry of Educat ion, Beibei, Ch ongqing 400715, China; 2.C ol lege of Resources an d En vir onment , Southw est U nivers ity,
Beib ei, Chongqing 400716; 3. Manaoke Golden Mine L td. Co. of Jiuzh aigou, Sichuan Province 623400, China)
Abstract: To evaluate the effect of ecolog ical restorat ion and biodiv ersity, as w ell as screen species, f ive
dom inant abor ig inal herb species ( ie. Deyeux ila scabr escens ( Griseb. ) Munro, Festuca ovina L. , Kobre-
sia setchw anensi s Hand.-M azz. , Poa acr oleuca Steud. and E lymus nutans Griseb. ) w ere selected to study
dimensional allocat ion of biomass based on bio-diversity invest ig ation at the sim ilar habitat in M anaoke
Mine in 2008. Results show that: the dist ribut ion and coverage of D. scabr escens ( 18. 86% ) and F . ovina
( 15. 29% ) is g reater among f ive species in the survey ar ea w hile their biomass ( is 2003. 74 kg/ hm2 and
1507. 42 kg/ hm
2
respect ively) is also larger. The sequence of the f ive herbs aver-biomass is D. scabr escens
> F. ov ina> K . setchw anensis> P. acroleuca> E . nutans. T heir aboveground biomass has significant pos-i
t ive corr elat ion w ith their underg round biomass ( P< 0. 01) . T he five herbsbiomass are signif icant ly rates
w ith their alt itude dist ribut ion ( P< 0. 01) . However, ther e are differ ent r elat ionships among five species
betw een biomass and alt itude dist ribut ion. T he herb biomass of slope-ridge is apparent ly smal ler than that
of slope- valley . T he cover age of dominant herb species changes w ith the seasons. F inally, the art icle em-
phasizes that dif ferent herb species should be selected to restore the M ine w ith different alt itudes, slope
gradients and seasons fo r maintaining biodiversity and eco-system stability. M eanwhile the r esources of
Mine should be used ef fect ively.
Key words: Spat ial dist ribut ion pattern; M ine; Resto ration ecolog y; Dominant herbs; Biomass; Season
change
收稿日期: 2010-04-25;修回日期: 2010- 07-09
项目来源:重庆市自然科学基金重点资助项目( CSTC-2008BA7032) ;西南大学博士基金资助项目( 109009 ) ;四川九寨沟马脑壳金矿公司
生态恢复专项基金资助
作者简介:李武斌( 1973- ) ,男,重庆开县人,博士研究生,研究方向为生态恢复、水土保持和生态农业, E- mail : liw ubincq@ 163. com; * 通
讯作者 Author for correspondence, E-mail: qjwangli@ 163. com
草 地 学 报 第 18卷
生物量不仅可以应用于分析植被生产能力, 还
可以为评价植被能量利用率和养分循环以及多途径
利用提供基础数据。近年来, 生物量研究已经与全
球变化、碳储量、碳循环以及 CO 2 减排效应紧密联
系[ 1, 2]。生物量空间格局分析是认识和揭示种群生
物学特性、种内和种间关系及种群与环境关系的重
要手段,一直是植物生态学的研究热点;生物量空间
分布格局是植物群落最显著的特征之一 [ 3~ 5]。
矿山尤其是露天开采的矿山, 由于其剥采量和
排放量巨大,堆渣场和开采场地面积巨大,破坏了大
量边坡植被,矿山开挖形成的边坡及堆、排边坡具有
不稳定性,易于产生滑坡和泥石流[ 6, 7] ; 草本地上生
物量越大,其地上部分越发达, 有利于抗击雨水溅
击、减小地表径流 [ 8~ 11] ; 草本的主要生物量都分配
于地下,地下根系固定表土、改良土壤物理性质、提
高土壤抗蚀性和抗冲性, 蓄积养分和水分,地下生物
量越大,其固定的地表土壤越多,保持水土的能力就
越强[ 12~ 15] 。土著草本植物是高原地区理想的土质
边坡生态恢复植物[ 13]。矿山原生地草本生物量的
组成及大小成为矿山恢复先锋物种筛选的一个重要
指标。近几年, 矿山生态恢复的草本研究中, 以矿山
植被本底调查为基础, 研究草本生物量分布格局的
文章还鲜有报道。
本研究选择九寨沟马脑壳金矿开采区和排渣区
同生境的相邻原生草地, 在多样性调查的基础上, 研
究矿山优势草本生物量, 比较矿山原生草地各种草
本生物量空间格局分布特征, 为矿山边坡生态恢复
物种的筛选及评价提供基础数据和理论参考。
1 研究地区与研究方法
1. 1 研究区概况
研究区位于青藏高原东南缘的四川九寨沟县黑
河乡马脑壳金矿( 333820~ 334010N, 10402
48 ~ 1040510E) , 属高山山岳区, 海拔高程 2700
~ 3725 m,相对高差 1000 余米。剥采和排放的海
拔范围在 2900~ 3500 m , 矿区属高山寒温气候, 9
月至次年 5 月为霜期; 降雨量较为充沛, 年降雨量
500~ 700 mm ,雨季集中在 7~ 9月。该地区坡地坡
度大、土壤贫瘠、太阳辐射强、水分涵养能力弱,植被
一旦破坏很难恢复; 因此,仅靠自然恢复需要的时间
周期长,易于形成崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害, 必
须依靠人工辅助恢复。
调查区(包括开采区和排渣区)属于暖温带高山
草甸草地,区内原生草本发育, 大部分为牧草覆盖,
仅东南、西南山涧边(为非开采区和排渣区)分布有
乔木和南侧主沟底有一小块乔木(不足 1000 m 2 ) ,
北侧往外为高山草甸及裸露灰岩。区内主要草本
有: 糙野青茅 ( Deyeux i la scabr escens ( Griseb. )
M unro)、白顶早熟禾( Poa acr oleuca Steud. )、羊茅
( F estuca ov ina L. )、垂穗披碱草 ( Elymus nutans
Griseb. )、四 川 嵩 草 ( K obr esia setchw anensi s
Hand.-Mazz. )、华北 剪股 颖 ( A grost is clav ata
T rin. )、珠芽蓼 ( Poly lgonum viviparum L. )、地榆
( S anguisorba of f i cinali s Linn. )、白花刺参(Mor i-
na nepalensis D . )、掌裂蟹甲草 ( Cacalia palmati-
secta ( Jef fr. ) Hand.- Mazz. )等 30多科, 100多种,
多数种类遍及全调查区域,高度在 0. 1~ 1. 5 m; 主
要灌木有:沙棘( H ippop hae r hamnoid es L. )、高山
绣线菊 ( Sp ir aea alp ina Pall. )、红花蔷薇 ( Rosa
moy esi i Hemsl. et Wils. )、钝叶蔷薇( Rosa ser tata
Rolfe)、峨眉蔷薇( Rosa omeiensis Ro lfe)、黄果悬钩
子( Rubus xanthocarp us Bur. )、金露梅 ( Potenti l la
f ruti cosa L. )、拟 五 蕊 柳 ( S al ix parap lesia
Schneid. )等近10科, 20多种,矿区正南坡分布较稀
少,多分布在较潮湿地方,高度多在 0. 3~ 3. 5 m;乔
木有: 水冬瓜 ( A lnus cremastogy r e Burk. )、红桦
( Betula albo-sinensis Burkill )、冷杉 ( 又名塔杉
A bies f abr i ( Mast. ) Craib. )、云杉( Picea asp er ata
Mast . ) 4种,主要分布在矿区边缘沟谷地带, 多数属
于成熟树种,高度多在 13 m 左右, 矿山开采区没有
乔木, 仅排渣区对乔木有较小的破坏, 面积不足 1
hm2 , 主要在矿区西南靠沟谷地带。由于开矿、放
牧、采药等使矿区周围的植被也受到一定的干扰。
整个矿区属于碳酸盐土壤; 在原生植被区(即矿山开
采边缘植被区) ,土体较湿润,结构性较好,呈碱性反
应,有机质层较厚, 土壤疏松,潜在肥力较高。地表
凋落物盖度主要在 70% ~ 85%之间,厚度多集中于
2~ 6 cm。
1. 2 研究方法
样地选择:矿山开采区、堆渣区及排渣区均属于
南坡高山草甸。因此, 本试验选择与矿区(包括挖土
边坡、堆土边坡和排渣排边坡,以下通称边排坡)同
坡面、同坡向(南坡)、同海拔范围( 2900~ 3500 m) ,
即同生境、同植被类型的原生草地区。样地基本情
况见表 1。
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第 5期 李武斌等:九寨沟马脑壳金矿山优势草本植物生物量的垂直分布格局
表 1 九寨沟马脑壳金矿矿区样地基本情况表
Table 1 Fundamental par ameter s of sampled stands in Manaoke mineral areas
参数 Param eters 海拔高度 Alt itude, m
2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500
灌木 Shrub 盖度 Cover, % 10 12 10 12 10 6 3
变异系数 C. V. , % 34. 6 36. 3 35. 7 34. 1 41. 0 41. 6 42. 7
乔木 Boreal 盖度 Cover, % 6 0 0 0 0 0 0
变异系数 C. V. , % 37. 3 - - - - - -
干扰 Disturbance 类型 Type 1. 2. 3 1. 2 1. 2 1. 2. 3 3 3 3
强度 Tension 2 1 1 3 1 1 1
总盖度 T otal cover, % 90 94 95 97 100 100 100
凋落物盖度 Lit ter cover, % 70 75 75 70 80 80 85
地理位置 GPS range 333820~ 334000N; 1040248~ 1030510E
坡向 S lope aspects range SE5~ SW8
坡度 Gradient range 35 ~ 70
注: 干扰类型: 1. 放牧干扰; 2. 刈割干扰; 3. 人为践踏干扰; 4. 其他干扰; 5. 无干扰
干扰强度: 1. 超轻度干扰或无干扰; 2. 轻度干扰; 3.中度干扰; 4. 强度干扰; 5. 极度干扰
Note: Disturbance types: 1. grazing; 2. cut t ing; 3. t ram pling; 4. others; 5. w ithout
Disturbance in tens e: 1. Low es t or wi th ou t; 2. Low-grade 3. M iddle-grade; 4. Inten se; 5. Ext rem e
植被调查: 在样地内海拔每隔 100 m, 按水平带
状按照坡形每隔 30 m 左右, 选取 5个样方, 共计 7
条样带、35个样方;样方大小为 1 m 1 m; 测量、记
录草本物种组成、高度、盖度、密度、生长季节、环境
状况(包括海拔高度、坡度、坡向、干扰类型及强度)
等指标;高度测量其竖直最高高度;盖度按照垂直投
影法测定,即按照垂直于地面方向投影,计算出投影
面积占样方面积的百分比; 干扰强度按照各种干扰
对植被的破坏程度进行估计。同时,记录样方及周
围的主要灌木和乔木种类。
生物量测定:在植被调查的基础上,按照草本物
种总盖度从大到小筛选出前 5种草本作为生物量调
查优势种, 样方选择及大小与植被调查相同。使用
收获法分别测定 5种优势草本地上生物量, 其余草
本一并测定;使用分层(分为 0~ 10 cm, 10~ 20 cm
及> 20 cm 共 3层)分类(即按照与各种类地上部分
相连接的主根逐层分离)全挖法[ 8, 16~ 18] 测定优势草
本和其他草本根系生物量。清水冲洗干净后得到根
系样品,收集样方内凋落物, 样品分别在 80 恒温
箱内烘至恒重, 称干重; 并记录海拔、坡度、地形地
貌、干扰及其他环境因子等。
调查时间: 植被调查时间选择矿山植被生长的
主要阶段 2008年 5- 9 月分别调查,生物量测定时
间选择在该地区大多数草本生物量高峰期 2008 年
8月下旬- 9月初进行。
数据处理: 使用 Excel软件进行数据整理及制
图;使用 SPSS 11. 5 软件进行 Pearson 相关分析及
数据方差分析多重比较( ANOVA)。
2 结果与分析
2. 1 植被分布状况及初选
九寨马脑壳金矿矿区坡向变化极小( < 5) , 我
们仅考虑物种随生长季节、海拔高度和坡度变化的
关系,其中, 坡度变化仅分坡脊和坡谷两种情况; 具
体情况如表 2所示。
在生长季(主要是指 5- 9月)的各个阶段, 各草
本植物种类和盖度随海拔分布变化比较明显。具体
来说, 5月,大部分草本处于萌生阶段, 生长迅速,但
总体上呈现为草丛幅度小、盖度低; 但白顶早熟禾、
珠芽蓼、白花刺参、华北翦股颖、掌裂蟹甲草等种类
比其他草本生长更为迅速, 有较大的覆盖。6 - 7
月,除上述 5种草本以外,地榆、白花刺参、珠芽蓼和
华北翦股颖分布也较多, 但其生长旺盛期持续时间
较短, 7月下旬就达高峰期, 8月相当一部分(尤其是
白花刺参和珠芽蓼)物种很快成熟而死亡,被其他优
势草本所掩盖。总体上看, 在多数草本生物量顶峰
期(即8- 9月) ,在低海拔( 2900~ 3000 m)区域,垂穗
披碱草、糙野青茅、羊茅分布较多,盖度高;在高海拔
( 3400~ 3500 m)区域, 羊茅、四川嵩草、糙野青茅、
珠芽蓼分布较多, 盖度高; 中海拔( 3100~ 3300 m)
区域, 糙野青茅、垂穗披碱草、羊茅、白顶早熟禾较
多。总之,糙野青茅、白顶早熟禾、羊茅、垂穗披碱
草、四川嵩草等 5种草本植物分布较多,尤以糙野青
茅、羊茅两种在各海拔梯度盖度均较高。
以 8- 9月物种调查为基础,参照其他几个月的
物种调查,综合各海拔高度和两类坡度情况下草本
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草 地 学 报 第 18卷646
第 5期 李武斌等:九寨沟马脑壳金矿山优势草本植物生物量的垂直分布格局
分布状况,按照调查区内总盖度从大到小分别选出
糙野青茅、羊茅、四川嵩草、垂穗披碱草、白顶早熟禾
5种草本作为生物量调查的优势物种。
2. 2 生物量与盖度的关系
由表 2、表 3可知, 优势草本盖度越高, 其生物
量也越高;相关分析发现,优势草本除四川嵩草生物
量与盖度呈显著相关( r = 0. 845, P< 0. 05)以外, 其
余均达到极显著相关, 它们分别是: 糙野青茅( r =
0. 956, P< 0. 01)、羊茅( r= 0. 991, P< 0. 01)、垂穗
披碱草 ( r = 0. 994, P < 0. 01)、白顶早熟禾 ( r =
0. 997, P< 0. 01)。
2. 3 地上、地下生物量及其关系
各草本地下平均生物量明显高于地上平均生物
量(表 3) , 5种优势草本其地上平均生物量大小排序
为:垂穗披碱草< 白顶早熟禾< 四川嵩草< 羊茅<
糙野青茅;地下平均生物量大小排序为:白顶早熟禾
< 垂穗披碱草< 四川嵩草< 羊茅< 糙野青茅。
从整个研究区域看, 糙野青茅和羊茅对研究区
域生物量贡献最大,其平均值分别是 2003. 74 kg
hm- 2 , 1507. 42 kg hm- 2 , 二者在区域内生物量总
百分比高达 38. 06% , 而且这两物种耐贫瘠能力较
其他种更强, 在山脊分布较多。从整个矿山原生草
甸看,垂穗披碱草地上、地下平均生物量都较小, 其
平均总生物量仅为 722. 81 kg hm- 2 ,属于优势种
中最小的;垂穗披碱草主要集中分布在中低海拔区
域( 2900~ 3200 m) , 高海拔区域很少,其根系发达,
地下、地上生物量之比最大,约为 3. 99,有利于边坡
水土保持。
5 种优势种地上生物量占总地上生物量的
59. 02%,其地下生物量占总地下生物量的 66. 59%,
5种地上、地下生物量之和占总生物量的 64. 34%,
可见其在矿山草本植物中的优势地位十分明显。优
表 3 地上、地下生物量及其关系
Table 3 Aboveg round and under gr ound Biomass of herbage and their cor relation
物种
Species
地上部分 Aboveground
生物量
Biomass
kg hm- 2
百分比
per centage
%
地下部分 Underground
生物量
Biom as s
kg hm- 2
百分比
percentage
%
合计 Total
生物量
Biomass
kg hm - 2
百分比
percentage
%
地上、下生物量
相关系数
Coef f icient ( r)
垂穗披碱草 E . nutans 144. 91 5. 29 577. 90 8. 91 722. 81 7. 84 0. 998* *
白顶早熟禾 P . ac roleu ca 236. 84 8. 65 561. 93 8. 66 798. 76 8. 66 0. 998**
四川嵩草 K . set chw anen si s 238. 85 8. 71 663. 49 10. 23 901. 84 9. 78 0. 973**
羊茅 F . ov ina 429. 69 15. 69 1077. 73 16. 62 1507. 42 16. 34 0. 994**
糙野青茅 D. scabr escens 565. 97 20. 68 1437. 77 22. 17 2003. 74 21. 72 0. 990**
其他 Others 1122. 16 40. 98 2167. 22 33. 41 3289. 38 35. 66 0. 958**
合计 All 2737. 99 100. 00 6485. 97 100. 00 9223. 96 100. 00 0. 995**
注: ** 表示 P < 0. 01水平达到极显著
Note: ** Correlat ion is signif icant at th e 0. 01 level
表 4 优势草本根系分层生物量及其比例
T able 4 Dominant herbaceous roo t biomass and its percentage
种类
Type
平均根系生物量及平均标准误, kg hm- 2
Aver-underground biomass and Std. Er ror Mean
0~ 10 cm 10~ 20 cm 20~ 30 cm total
百分比 Percentage, %
0~ 10 cm 10~ 20 cm 20~ 30 cm total
垂穗披碱草 E. nutans 560. 49 13. 87 3. 54 577. 90 96. 99 2. 40 0. 61 100
175. 79bc 4. 51 cd 1. 10cd
白顶早熟禾 P . acr ol euca 539. 28 17. 81 4. 84 561. 93 95. 97 3. 17 0. 86 100
144. 65c 4. 73 c 1. 50c
四川嵩草 K . set chw anensi s 622. 68 35. 94 4. 87 663. 49 93. 85 5. 42 0. 73 100
127. 46b 6. 54 b 0. 69c
羊茅 F. ov ina 1020. 30 47. 55 9. 88 1077. 73 94. 67 4. 41 0. 92 100
171. 70a 8. 57 b 1. 65b
糙野青茅 D. scabr escens 1271. 60 110. 71 13. 08 1395. 39 91. 13 7. 93 0. 94 100
149. 19a 18. 14 a 1. 78a
合计 All 4005. 28 225. 87 36. 21 4267. 37 93. 86 5. 29 0. 85 100
注:样本数量 n= 35。表中同层各种(列)之间多重比较不同小写字母表示达到极显著水平( P< 0. 01) ;下同
Note: T he quant ity of sam ples is 35. Th e different let ters mean signif icant at th e P< 0. 01 level; the same as below
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草 地 学 报 第 18卷
势草本地下生物量随地上生物量的增加而增加, 地
上、地下生物量呈极显著正相关( P< 0. 01)。
2. 4 根系生物量分布
5种优势草本根系多集中分布在 10 cm 以内
(表 4) , 10 cm 以内的根系生物量占 93. 86% , 10~
20 cm 占 5. 29%, 20 cm 以上仅占 0. 85%。结果说
明 5种优势草本根系多分布于土壤表层, 形成致密
交叉的网状结构, 固定边坡表土, 防止雨水冲刷流
失,对稳定矿山边坡起着重要作用。
2. 5 生物量与海拔的关系
优势草本的类型不同, 其地上生物量随海拔变
化的关系也不尽一致(图 1A )。糙野青茅地上生物
量总体上较大, 其先随海拔的升高而升高, 海拔
3200 m 时达到最大( 773. 14 kg hm - 2 ) , 然后随着
海拔的升高而降低; 白顶早熟禾、四川嵩草地上生物
量随海拔变化的规律与糙野青茅基本一致, 但四川
嵩草地上生物量峰值出现在 3300 m 处,为 383. 75
kg hm- 2 , 并在 3100 m 及 3200 m 间略有反复; 垂
穗披碱草在研究范围内其地上生物量随海拔的升高
而降低;羊茅则与之相反,在 3400 m 处达到最大值
为 632. 57 kg hm- 2 , 其后略有降低。5种草本生
物量与海拔均呈极显著相关( P< 0. 01)。
5种优势草本地下生物量随海拔的变化关系与
其地上生物量随海拔变化关系基本一致(图 1AB)。
在研究区域内, 所有草本地上、地下生物量及总生物
量随海拔变化趋势均表现一致(图 1C) ,各海拔高度
草本地上总生物量与地下总生物量极显著相关( r =
0. 990, P< 0. 01)。首先,生物量随海拔的升高而升
高较快, 到达 3200 m 左右时, 生物量达到最大(地
上为 3078. 88 kg hm- 2 , 地下为 7183. 04 kg
hm - 2 ,总量为 10261. 92 kg hm - 2 ) , 其后随海拔的
升高草本地上、地下总生物量均降低。这可能是因
为在 3200 m 以下区域为峡谷地带,随海拔的升高,
日照时间逐渐增长,温度和湿度更适宜大多草本植物
生长,而干扰强度小,所以其生物量表现出逐渐升高
的趋势; 3200 m 以上随着海拔的升高, 气温越来越
低,且空气越来越稀薄,风力逐渐增大, 湿度逐渐降
低,不适于草本的生长,其生物量随海拔升高而降低。
2. 6 凋落物与生物量的关系
调查区内, 乔灌很少,外加干扰等因素影响, 原
生草地凋落物量较小, 盖度低, 且较薄(平均厚度
2. 10 cm)。凋落物是生物地上部分新陈代谢的结
果,其量的大小取决于草本地上部分新陈代谢的速
率和地上生物量的大小,为此,本试验分析了凋落物
与地上生物量的关系, 如表 5。调查区内凋落物随
地上生物量的增加而增加, 相关分析表明, 各海拔
高度凋落物量与草本地上生物量呈极显著正相关( r
= 0. 988, P< 0. 01)。
图 1 生物量与海拔的关系
F ig . 1 The relat ionship betw een biomass and altitude
表 5 凋落物与地上生物量
Table 5 The lit ter- fall and abovegr ound biomass ( n= 5)
海拔
Alt itude, m
地上生物量及平均标准误
Aboveground biomass and
Std. E rror M ean, kg hm- 2
凋落物量
Litter fall
kg hm- 2
2900 2124. 84 143. 45d 123. 75
3000 2519. 29 105. 03c 150. 43
3100 2795. 93 177. 49b 166. 55
3200 3078. 88 286. 33a 201. 15
3300 3029. 25 274. 81a 195. 30
3400 2823. 12 162. 37b 170. 32
3500 2794. 58 93. 81b 164. 91
648
第 5期 李武斌等:九寨沟马脑壳金矿山优势草本植物生物量的垂直分布格局
3 讨论
3. 1 海拔变化对生物量的影响
调查海拔( 2900~ 3500 m )范围内,草本种类组
成无明显的变化, 各物种在各海拔高度均有分布。
各海拔高度草本优势有较明显的差异: 低海拔区
( 2900~ 3000 m) , 垂穗披碱草、糙野青茅、羊茅优势
明显,其地上、地下生物量大; 中海拔区( 3100~ 3300
m) , 糙野青茅、白顶早熟禾、羊茅优势凸显; 高海拔
( 3400~ 3500 m)区,则羊茅、糙野青茅、四川嵩草更
具优势;整个调查区, 糙野青茅和羊茅分布广泛、生
态位宽、总盖度高、适应性强、生物量高。
总体上看, 草本总生物量随海拔的升高呈先增
加后降低的趋势,这与群落本身的特征、群落所处的
演替阶段、位置及水环境等条件有关, 蓝振江、干友
民、罗天祥等[ 22~ 24]人的研究也印证了这一结论。
3. 2 坡度变化对生物量的影响
坡脊地坡度较大, 多在 60左右, 草本盖度较
低,高度也较低;坡谷地坡度较小,其水源和养分较
丰富,其生物量大于坡脊,各优势种这种关系不尽一
致,黄梅芬等[ 25]的研究也得出相似的结论。坡脊地
草本具有更强的耐贫瘠、耐干旱的能力,本试验中糙
野青茅、羊茅及垂穗披碱草表现出更高的耐性,在坡
脊上生存能力较强,分布较多,其生物量所占比例高。
3. 3 季节变化对生物量的影响
蒲继延、路远等[ 27, 28] 的研究表明, 草本生物量
随季节变化呈先增高后降低的趋势,并指出降雨量
等因子是其原因所在, 但未研究生物量季节变化的
物种差异性。本研究生物量调查选择在多数草本成
熟期( 8月下旬- 9 月初) , 而前期( 5- 8月)的植被
调查中发现,有部分草本植物,如白顶早熟禾、珠芽
蓼、华北翦股颖、白花刺参、地榆、掌裂蟹甲草等在不
同的海拔范围成熟期都较早, 7月份这些植物分布
面积较大,盖度较高, 已到成熟期,生物量达到最大
值,占有较大比例;而此期间其他多数草本物种正处
于生长旺盛期; 矿山雨季来临前期( 7月) ,这些早熟
种对防止雨水冲刷和提高水土保持起着重要作用。
矿山生态恢复中适当筛选部分早熟种, 对矿山雨季
早期防治水土流失具有重要作用。
3. 4 干扰对草本生物量的影响
在海拔 2900 m ( 离沟谷近, 人、畜易入 ) 和
3200 m (地处矿山生活区附近)处的干扰表现尤为
明显, 由于采药、刈割、牲畜啃食、践踏等干扰,改变
了土壤物理性质和养分状况,形成了一些小的无植
被斑块,其生物量降低, 张静妮、张靖乾等 [ 29, 30]人的
研究已证明了这一结论。因此, 在恢复期间加强宣
传和管理工作,防止干扰对植被的破坏。
3. 5 矿山资源的合理利用
矿山开采过程中有大量的资源可以运用于生态
恢复过程中,如矿山剥离的表土通常是多年熟化的
有机土,它是重要的养分库和种子库, 如能合理利
用,覆盖排渣边坡表面, 可增加表土肥力和植物种
类,有利于加速矿山生态恢复;矿山人畜粪便等生活
垃圾含有大量的养分[ 31] ,也是重要土壤改良剂, 有
效利用也有助于加快矿山生态恢复[ 32] 。
4 结论
总之, 糙野青茅和羊茅在各海拔高度分布均较
多,但 5种优势草本在不同的海拔高度其优势不一
致;不同的生长季,矿山各草本优势略有变化;坡度
对草本的生物量也存在潜在的影响, 在恢复过程中
根据这些特点合理选择不同的物种搭配。
矿山的开采、堆排行为致使边坡土壤贫瘠、抗性
差(包括抗滑、抗旱、抗寒等)。因此, 应根据矿山时
空的变化选择适应性好、根系发达、生长力强、抗旱、
耐寒、耐贫瘠的不同乡土优势物种组合作为生态恢
复的先锋物种。在今后的研究中, 要注意对物种耐
性及抗性的研究, 力求选择最佳的恢复物种搭配方
案,加速矿山生态恢复。
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