全 文 ：第 17 卷 第 4 期
Vol. 17 No . 4
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2009 年 7 月
Jul. 2009
刈割对香根草护坡地植物群落早期特征的影响
刘金根 , 薛建辉*
(南京林业大学森林资源与环境学院/江苏省林业生态工程重点实验室 , 江苏 南京 210037)
摘要 :为科学构建和有效管理香根草( Vetiver ia z iz anioides ( L . ) Nash)护坡植物群落, 尽早使其发挥生态功能, 对
不同刈割处理下建植初期的香根草护坡植物群落进行连续 2 年的定点调查与分析。结果表明: 刈割增加植物群落
中定居的物种数,且最先在群落中定居的主要为禾本科( G ramineae)、菊科( Compositae)和豆科类( L eguminosae)物
种, 3 类物种数占物种总数的 46. 67% ~ 77. 78% ;刈割能提高植物群落多样性指数和均匀度指数,并且表现出刈割
频率高,群落丰富度指数高、群落优势度指数低的趋势。其中, 2 次/年刈割处理( 4 月上旬、6 月上旬)总体表现最
佳;植物群落中物种间的生态位重叠值随着香根草优势种群地位逐步提高而呈现下降趋势, 但刈割会改变这种趋
势;香根草在植物群落中起关键作用。香根草物种优势度与群落丰富度指数、群落优势度指数均呈显著线性正相
关( P< 0. 05) ,而与群落均匀度指数呈极显著线性负相关( P< 0. 05)。
关键词:香根草; 护坡植物;刈割; 植物群落特征
中图分类号: Q14; Q948. 154 文献标识码: A 文章编号: 10070435( 2009) 04052007
Effects of Cutting on Earlystage Plant Community Characteristics of Slope
Land Protected by Vetiveria zizanioides ( L. ) Nash
Liu Jingen, Xue Jianhui*
( College of Forest Resources and Environm ent , Nan jing Forest ry University / Jiangsu Province Key
Lab oratory of Forest ry Ecological Engin eering, Nanjin g, Jiangsu Province 210037, Chin a)
Abstract: In or der to scientif ically const ruct and ef fectively manage the slopeprotect ion plant community of
Vet iver ia z i z anioides ( L . ) Nash and make it per form its ecolo gical funct ions as soon as po ssible, the effect
of dif ferent cut ting t reatments on the ear lystage plant community w as studied for tw o year s. M ain r esults
ar e descr ibed as fo llow s: ( 1) Cut t ing increased the number o f species in the community. At the early
stage, the f irst resident plants in the slopeprotect ion land w ere o f Gramineae, Compositae and Legumino
sae, counting 46. 67 to 77. 78% of the total species in the community. ( 2) Cut t ing increased the communi
ty div ersity index and community evenness index, and the t rend w as that the higher the cutt ing f requency
w as, the higher the community richness index and the low er the community ecolog ical dominance index
w ere. Of al l, the cut t ing tr eatment o f tw ice per y ear ( in the f irst ten days of both April and June) w as the
best . ( 3) Niche overlap values among plant species show ed a declining t rend along w ith the increase of V.
z i z anioides populat ion dominance in the communities, but cut ting changed the tr end. ( 4) V. z iz anioid es
played an important r ole in the communit ies. The species dominance of V. z iz anioid es populat ion exhibi
ted a signif icantly posit ive corr elat ion ( P< 0. 05) w ith the community richness and community ecolog ical
dom inance index, r espect ively, but a signif icant ly negat ive correlat ion ( P < 0. 01) w ith the community
evenness index .
Key words: Vetiver ia z i z anioides ( L . ) N ash; Slopeprotect ion plant; Cut t ing; Plant community character
ist ics
收稿日期: 20081215;修回日期: 20090527
基金项目:国家 十一五科技支撑计划专题( 2006BAD03A0303)和江苏省博士后科研资助计划项目( 0801047B)资助
作者简介:刘金根( 1969 ) ,男,博士,讲师,主要从事生态恢复研究, Email: jgliu@ njfu. com . cn; * 通讯作者 Auth or for correspondence,
Email: jhxue@ njfu. com. cn
致 谢:本文得到南京农业大学卞新民教授的指导和帮助,在此表示衷心感谢!
第 4期 刘金根等:刈割对香根草护坡地植物群落早期特征的影响
香根草 ( Vet iv er ia z i z anioides ( L . ) Nash) 又
名岩兰草,是多年生禾本科C4 植物,具有根系发达、
生物量大、适应性强等特点,在植被恢复和工程生态
护坡方面具有独特作用, 广泛应用于水土流失治理
与污染环境的改良。近年, 香根草在我国华南及长
江中下游地区的工程边坡和退化生态系统植被恢复
中受到重视,并得到迅速推广和应用,但研究领域多
集中在生理生态特性及其水土保持效果方面 [ 1]。由
于工程实践的短期行为, 迄今还未有关于香根草护
坡植物群落恢复过程、科学管理及其演替规律等方
面的研究报道, 对香根草种群在群落中的地位与作
用更是知之甚少。
工程边坡上人工草地与天然草地一样, 植被演
替更新总是以群落方式进行。因此,欲在较短时间
内形成结构合理、功能完备的植物群落,人工建植群
落早期的科学管理尤为关键 [ 2~ 4]。刈割措施是草地
管理的一项重要技术手段, 本文通过对典型挖方坡
面上香根草护坡植物群落早期阶段连续 2年的调
查,比较不同刈割方案下植物群落特征差异, 了解刈
割措施对受损生态系统自然演替早期阶段的土壤和
植被的影响,对认识该类型生态系统植被恢复过程、
科学管理人工草地和促进退化生态系统功能的恢复
重建具有重要的指导意义, 同时也期望为此类受损
生态系统(如矿山、尾矿、山坡地等)的植被恢复提供
有益的启示。
1 研究地概况与研究方法
1. 1 研究地概况
试验点位于南京市珠江镇境内公路边的挖方坡
面上,坡长 40 m。坡面 30~ 40,边坡西南- 东北
向,朝向阳面,为凿山修路时留下的挖方坡面, 坡面
相对整齐一致, 土壤为地带性黄棕壤,土层中夹杂大
量鹅卵石, 经历近 10 年后坡面依然生境恶劣, 土壤
贫瘠,植被稀少,在雨季冲蚀相当严重, 经常形成大
面积滑坡, 影响交通安全。试验点地处长江中下游
地区, 3113~ 3237N, 11819~ 11914E, 属北亚
热带。香根草种植前, 边坡上春季主要为大巢菜
( Vicia sat iv a L. )、雀 麦 ( B romus j aponicus
T hunb. )、白茅( Imp er ata cy lind rical ( L. ) Beauv.
var. majo r ( Nees) C. E. Hubb )、野菊花 ( Den
dr anthema ind icum ( L . ) Des M oul. )等植物呈零
星状分布,秋季主要为野菊花和白茅呈斑块状分布。
为了稳固边坡, 恢复坡面植被, 2004 年 9 月初按等
高线开沟20 cm 深、10 cm 宽种植香根草,行距 1 m,
株距0. 1 m, 4~ 5株/穴。栽后 1个月内主要为浇水
管理,此后任其自然生长。
1. 2 植被调查和分析方法
在坡面上划出 4个区域, 由于工程坡面基本一
致,随机选点,共 4个处理(表 1) ,分别为 T 1: 未刈
割,对照( ck) ; T2: 刈割 1次/年, 连续 2年; T 3: 刈割
2次/年,连续 2年; T4: 刈割 3次/年,连续 2年。刈
割高度离地面 40 cm。2005年和 2006年分别在初
夏( 6月中下旬,香根草开始快速生长)、秋季( 10月
上中旬,香根草基本停止生长)对坡面不同处理的植
物群落采用样方法调查(注: 2005 年秋季因故未调
查)。在每个处理内按坡位不同分为高位、中位、低
位 3个区域,分别在每层坡位上沿香根草等高行拉
一水平线,每隔 10 m 取一样点, 共选取 9个点。每
样点取一样方,样方面积为 1 m 1 m, 每处理 3个
坡位共 27个样方。样方调查时采用正方形方框以
香根草行作为中轴线圈套,记录样方内各植物的种
类名称、密度(株丛数/ m2 )、高度、盖度、地上部生物
量、频度等群落特征值。同时在相应样方中取表层
20 cm 土壤测定土壤含水量。盖度采用网格目测
法,无性系植物或分枝位低于 10 cm 的分枝密度均
按构件单位计算, 生物量采用 105 杀青 1 h 后在
80 下烘至恒重, 土壤含水量采用烘干法[ 5]。群落
特征值的计算方法如下 [ 6~ 13] :
物种重要值= 相对盖度( %) + 相对高度( %)
+ 相对密度( %) + 相对生物量( %) + 相对频度( %)
( 1)
物种优势度 D V= 1/ 5 物种重要值 ( 2)
物种丰富度指数: R= S- 1
LnN
( 3)
表 1 试验方案设计
T able 1 Exper iment al design
处理
Treatm ent
T 1 T2 T 3 T4
次数/年
Times per year
0 1 2 3
刈割时间
Cu tt ing t ime
4月上旬
First ten days of April
4月上旬和 6月上旬
First ten days of April and Jun e
4月上旬、6月上旬和 8月上旬
Firs t ten days of April, J une, and Au gust
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草 地 学 报 第 17卷
式中 R 为物种丰富度指数, S 为群落中的植物种类
数, N 为群落中所有种的总个体数。
多样性指数: H = - S
i = 1
PiLnPi ( 4)
式中 , H为多样性指数, S 为群落中的植物种
类数, Pi 为第 i 种植物的重要值占所有植物种重要
值总和的比值。
均匀度指数: J= H/ LnS ( 5)
式中, J为均匀度指数, S 为群落中的植物种类
数。
生态优势度: C = S
i= 1
n i
N s
2 ( 6)
式中, C为生态优势度, N s 为群落中所有种的
重要值总和, n i 为第 i 种植物的重要值, S 为群落中
植物种类数。
生态位宽度: N . B= 1
n
n i ( x ) ( 7)
式中, N . B 为生态位宽度, n为观测年数, ni ( x )
为第 i种植物的重要值。
生态位重叠值:
N. O = min[ ni ( x ) , nj ( x ) ]
max [ ni ( x ) , nj ( x ) ] ( 8)
式中, N . O为生态位重叠值, n i ( x ) , nj ( x )分别
为 i种和 j 种的重要值。
Motyka 相似性系数:
I SMO= 2 MW / ( M A + MB ) ( 9)
式中, I SMO为 Motyka 相似性系数, MW 为 2 个
群落共有种的重要值的较小值, M A、M B 分别是 2个
群落中所有种重要值的总和。
1. 3 数据处理
使用 SPSS 统计软件进行分析。
2 结果与分析
2. 1 群落特征分析
2. 1. 1 群落物种组成分析 据调查数据分析,各调
查期 4个处理类型植物群落中菊科( Gramineae)、禾
本科( Compositae)、豆科( Legumino sae)物种数比例
均较大,且各植物群落中 3类物种数之和占物种总
数的 46. 67% ~ 77. 78% (表 2)。在 2005 年夏季、
2006年夏季和 2006年秋季群落中物种数排序分别
为: T 2> T3= T1> T 4、T3> T 4> T 2> T 1、T4> T 3
> T 2> T 1。对每调查期中各处理类型群落中物种
优势度值前 3 位物种排序, 2005 年初夏 T1、T 2、
T 3、T 4处理群落中物种优势度:雀麦> 白茅> 大巢
菜、雀麦> 大巢菜> 油菜( B rassica nap us L. )、大巢
菜> 婆婆纳( Ver onica d idyma Tenore) > 雀麦、雀
麦> 大巢菜 > 窃衣 ( Tor il is scabr a ( T hunb. )
DC. ) ; 2006年初夏 T1、T2、T3、T4处理群落中物种
优势度: 香根草 > 狗尾草 ( S etar ia v ir idi s ( L . )
Beauv. ) > 艾蒿 ( A r tem isia ar gy i Lvl. et V ant )、
香根草 > 狗尾草> 牛膝 ( A chy ranthes bidentata
Blume)、香根草> 狗尾草> 葎草( H umulus scan
dens ( Lour. ) M err. )、香根草> 牛膝> 狗尾草;
2006年秋季 T 1、T 2、T3、T4 处理群落中物种优势
度:香根草> 狗尾草> 打碗花( Csly stegia hed era
cea Wall. ex Roxb. )、香根草> 狗尾草> 牛膝、香根
草> 毛花雀稗( Paspalum di latatum Poir. ) > 狗尾草、
香根草> 牛膝> 狗尾草。
从排序结果可知, 刈割有利于增加在群落中定
居的物种数量,但不同处理中的植物种类存在差别。
这与刈割改变了群落的光、水等自然因素有关。进
一步分析发现, 2005年初夏香根草在各群落中优势
均不明显, 但 2006年后香根草在各群落中一直占
优。此外,狗尾草在各群落中的优势也比较明显。
2. 1. 2 群落质量特征分析 从表 3 可知, 2005年
夏、2006年夏、2006 年秋丰富度指数 R 排序分别
为: T3> T 2> T1> T4、T 3> T4> T2> T1、T 4> T3
> T1> T2, 表现出刈割频率高,群落丰富度指数增
高的趋势,这可能因为刈割改善了群落通风透光条
件,有利于其他植物在群落中定居和繁殖。2005年
夏、2006年夏、2006年秋多样性指数 H值排序分别
为: T3> T 1> T2> T4、T 3> T4> T2> T1、T 4> T3
> T2> T1。即刈割有利于提高群落多样性指数。
2005年夏、2006年夏、2006 年秋均匀度指数 J
值排序分别为: T 3> T 4> T 1> T2、T1> T3> T 4>
T 2、T 3> T2> T4> T1。在 2006 年秋季, 适度刈割
会提高均匀度指数。2005年夏、2006年夏、2006年
秋优势度指数 C值排序分别为: T2 > T 4> T 1>
T 3、T 1> T2> T4> T 3、T 1> T 2> T4> T 3。根据排
序结果,刈割频率低而群落优势度指数值高,但 2次
刈割/年处理的群落优势度指数值比 3次刈割/年处
理低,这可能与 8月份香根草刈割后产生补偿性生
长有关[ 14] 。
由表 4可知, 2005年夏季和 2006年夏季,群落
相似系数 ISMO值最大和最小的群落均分别为: T2
与 T 4、T 1与 T3; 2006 年秋季, 群落相似系数 ISMO
值最大和最小的群落分别是: T1 与 T 2、T1 与 T3。
根据分析结果, T 1与 T3群落相似系数最小,表明 2
次刈割/年对群落演替发展方向与进程影响较大。
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第 4期 刘金根等:刈割对香根草护坡地植物群落早期特征的影响
表 2 不同处理植物群落中菊科、禾本科和豆科植物比例(%)
Table 2 Species percent ag es of G ramineae, Compositae, and Leguminosae in different communities, %
科属
Family
2005年夏 Summer, 2005
!
2006年夏 Summ er, 2006
!
2006年秋 Autumn, 2006
!
菊科
Gramineae
20. 00 18. 75 20. 00 23. 08 38. 89 39. 13 30. 77 45. 83 31. 25 25. 00 26. 32 27. 27
禾本科
C om positae
33. 33 31. 25 26. 67 23. 08 27. 78 13. 04 26. 92 16. 67 12. 50 12. 50 15. 79 13. 64
豆科
L egumin os ae
6. 67 0. 00 0. 00 7. 69 11. 11 4. 35 0. 00 4. 17 12. 50 18. 75 5. 26 9. 09
合计 Sum 60. 00 50. 00 46. 67 53. 85 77. 78 56. 52 57. 69 66. 67 56. 25 56. 25 47. 37 50. 00
表 3 群落特征值分析
Table 3 Analysis of community char acteristics v alues
调查时间
Tim e
处理
T reatment
植物种数
Species number
丰富度指数
Richn es s in dex ( R)
多样性指数
Diversity in dex ( H)
均匀度指数
Evenness index ( J)
生态优势度
Ecological dominance
in dex ( C )
2005年夏季 T 1 15 2. 128 2. 410 0. 890 0. 115
Summer, 2005 T 2 16 2. 404 2. 387 0. 861 0. 134
T 3 15 2. 459 2. 531 0. 935 0. 093
T 4 13 2. 068 2. 336 0. 911 0. 118
2006年夏季 T 1 18 2. 946 2. 486 0. 860 0. 127
Summer, 2006 T 2 23 3. 729 2. 578 0. 822 0. 125
T 3 26 3. 959 2. 803 0. 860 0. 092
T 4 24 3. 909 2. 664 0. 838 0. 123
2006年秋季 T 1 16 2. 763 2. 207 0. 796 0. 176
Au tumn, 2006 T 2 16 2. 627 2. 29 0. 826 0. 149
T 3 19 3. 101 2. 451 0. 832 0. 135
T 4 22 3. 741 2. 524 0. 816 0. 142
表 4 不同时期四处理群落间相似性系数
Table 4 Similarity coefficient among different
communities in all sampling per iods
调查时间 Time 群落相似系数 Simi larit y coeff icient ISMO
T 1 T 2 T3 T4
2005年夏季 T 1 1
Summer, 2005 T 2 0. 669 1
T 3 0. 591 0. 646 1
T 4 0. 646 0. 685 0. 640 1
2006年夏季 T 1 1
Summer, 2006 T 2 0. 673 1
T 3 0. 600 0. 681 1
T 4 0. 685 0. 757 0. 686 1
2006年秋季 T 1 1
Au tumn, 2006 T 2 0. 749 1
T 3 0. 609 0. 664 1
T 4 0. 692 0. 698 0. 736 1
进一步分析各群落中香根草种群的物种优势度
与群落质量特征指标的相关性: 香根草物种优势度
与群落丰富度指数 R 呈显著线性正相关 ( Y =
3. 821X+ 2. 1305, R 2= 0. 4252) ;香根草物种优势度
与群落多样性指数 H不相关 ( Y = 0. 0626X +
2. 4582, R 2= 0. 002) ; 香根草物种优势度与群落均
匀度指数 J呈极显著线性负相关( Y= - 0. 2976X+
0. 9206, R
2
= 0. 7371) ;香根草物种优势度与群落优势
度指数 C呈显著线性正相关( Y= 0. 1128X+ 0. 1021,
R
2
= 0. 3368) (注: R211, 0. 01= 0. 4679, R211, 0. 05= 0. 3058)。
2. 2 生态位特征分析
由表 5可知, 2005年夏季各处理群落中香根草
生态位宽度小,而雀麦、大巢菜、鹅观草( Roegner ia
kamoj i Ohw i)等定居杂草生态位较宽, 表明人工香
根草护坡群落建植初期香根草优势并不明显。因
此,在人工香根草群落建植初期要协调好香根草与
群落中其他定居物种的关系,加强种群的有效管理,
否则会影响优质香根草护坡植物群落的构建。
2005年夏季与 2006年夏季, 4个处理类型群落
共有种变动很大, 只有香根草和雀麦相同,表明群落
建植早期物种更新速度较快。此外, 表 5 中显示个
别物种突然消失或出现, 可能是调查样方不完全固
定而产生的误差所致(注:因测量地上部生物量而进
行破坏性取样,故只能相对固定) , 可通过增加调查
样方数减小误差。2006年夏季与 2006年秋季有 5
种植物为各群落共有, 表明群落经过剧烈波动后开
始趋向稳定。
523
草 地 学 报 第 17卷
表 5 各调查时期四处理共有植物种的生态位宽度值
T able 5 Niche breadths of t he common species in differ ent communities in all sampling per iods
序号
No.
植物名称
Species
2005夏季 Summ er, 2005
T 1 T2 T3 T4
2006夏季 Summer , 2006
T 1 T 2 T 3 T4
2006秋季 Autumn, 2006
T1 T2 T 3 T4
1 香根草( Vet iv er ia z i zanioid es ) 0. 0635 0. 0535 0. 0735 0. 0876 0. 2916 0. 289 0. 2254 0. 3021 0. 3639 0. 3046 0. 3007 0. 332
2 野菊花( Dendr anthema ind icum) 0. 0351 0. 0364 0. 0488 0. 0608 0. 0726 0. 0638 0. 0364 0. 0432
3 雀麦( Br omus j ap onicus) 0. 2086 0. 2755 0. 1126 0. 2298 0. 0464 0. 0391 0. 0231 0. 0317
4 鹅观草( Roeg neria kamoj i ) 0. 0613 0. 0391 0. 0625 0. 0803
5 婆婆纳( Veronica d idy ma) 0. 0332 0. 0637 0. 1475 0. 0884
6 大巢菜( Vicia sa ti v a) 0. 1486 0. 1835 0. 1546 0. 1379
7 泽漆( E up hor bia hel ioscopia ) 0. 0562 0. 0254 0. 0794 0. 0259
8 窃衣( T ori li s scabra ) 0. 0275 0. 0439 0. 0391 0. 1136
9 狗尾草( S etaria vi rid is ) 0. 1338 0. 1235 0. 114 0. 0632 0. 1417 0. 174 0. 0972 0. 0771
10 小飞蓬( Er ig er on Canad ensi s) 0. 0421 0. 0373 0. 0596 0. 0454 0. 0437 0. 0488 0. 052 0. 0439
11 一年蓬( Er iger on annuu s) 0. 0321 0. 046 0. 0479 0. 0418 0. 0155 0. 0152 0. 0252 0. 0145
12 牛膝( A chy ranthes bid entata ) 0. 0483 0. 1087 0. 0669 0. 1077 0. 0674 0. 0771 0. 0521 0. 0952
13 艾蒿( Ar temisia arg yi ) 0. 0748 0. 028 0. 0414 0. 0453
14 野老颧草( G eranium car ol inianum ) 0. 0188 0. 0152 0. 0069 0. 0168
15 续断菊( S onchus aspe r ) 0. 0392 0. 0095 0. 0111 0. 0277
16 女菀( T urcz aninow ia f astigiata) 0. 0272 0. 0095 0. 0149 0. 0179
17 铁苋菜( Acaly ph a au str ali s) 0. 0333 0. 0417 0. 0243 0. 0327
18 蛇莓( Duche snea ind ica) 0. 0126 0. 0329 0. 0287 0. 0142
19 槐树( S op hora j ap onica) 0. 0247 0. 0197 0. 012 0. 009
对各调查时期 4个处理中共有植物种生态位重
叠值分析表明: 随时间推移,群落内部生态位逐步开
始分化, 物种之间的生态位重叠值呈下降趋势。
2005年初夏各处理群落中植物种之间生态位重叠
值均较高,这与群落建植初期香根草优势不明显有
关。但各处理中香根草种群随时间得到不同程度的
发展,香根草在群落中的优势地位逐渐确立。2006
年初夏,与香根草之间生态位重叠值超过 0. 1500的
物种在 T1群落中由高到低排序分别是狗尾草、艾
蒿、雀麦、牛膝, 共 4种;在 T2 群落中由高到低排序
分别是狗尾草、牛膝、一年蓬,共 3种; 在 T3群落中
由高到低排序分别是狗尾草、牛膝、小飞蓬、一年蓬、
艾蒿,共 5种;在 T4群落中由高到低排序分别是牛
膝、狗尾草、小飞蓬, 共 3种。2006年秋季,在 T 1群
落中由高到低排序分别为狗尾草、牛膝、野菊, 共 3
种;在 T2群落中由高到低排序分别是狗尾草、牛
膝、小飞蓬、野菊,共 4种;在 T3群落中由高到低排
序分别是狗尾草、牛膝、小飞蓬,共 3种; 在 T 4群落
中由高到低排序分别是狗尾草、牛膝,共 2种。从排
序结果可知,同期各处理群落中与香根草之间生态
位重叠值超过 0. 1500的物种数量不但有差异,而且
群落不同生态位重叠值位次关系随处理也会发生变
化,表明刈割会影响群落内物种之间的关系。
2. 3 香根草种群动态
香根草种群特征在不同时期表现存在差异(图
1~ 图 4)。各调查时期不同刈割处理下香根草盖度
差异均不显著; 在 2005年夏季和 2006年秋季, T3
( 53. 8 cm、127. 3 cm)、T4( 58. 4 cm、122. 6 cm)株高
均与 T1( 35. 0 cm、102. 9 cm)和 T 2( 30. 1 cm、105. 9
cm)存在极显著差异( P< 0. 01) ,而 2006年夏季 T1
( 179. 7 cm)、T 2( 188. 5 cm)、T3( 177. 6 cm )株高均
与 T 4( 140. 0 cm) 存在极显著差异 ( P < 0. 01) ; 在
2005年夏季, T 1( 16. 1 株/ m 2 )、T3( 15. 8株/ m2 )、
T 4( 16. 6株/ m2 )密度均与 T2 ( 8. 2 株/ m2 )存在显
著差异( P< 0. 05) , 在 2006年夏季, 不同刈割处理
下香根草密度差异不显著, 但 2006年秋季 T 1( 76. 8
株/ m2 )、T 2( 70. 3株/ m2 )密度均与 T 4( 107. 3 株/
m2 )存在显著差异( P< 0. 05) ; 在 2005年夏季, T1
( 4. 5 g / m
2
)与 T4( 10. 5 g / m2 )、T 2( 1. 8 g/ m2 )与
T 3( 7. 0 g / m
2
)地上部生物量存在显著差异, T2( 1. 8
g / m
2
)与 T 4( 10. 5 g/ m2 ) 存在极显著差异 ( P <
0. 01)。在 2006 年夏季, T 1 ( 177. 2 g/ m2 ) 和 T2
( 202. 2 g/ m2 )地上部生物量均与 T3( 305. 8 g/ m2 )
存在显著差异 ( P < 0. 05)。在 2006 年秋季, T1
( 925. 5 g/ m2 )与 T4( 544. 0 g/ m2 )地上部生物量存
在显著差异( P < 0. 05) , T 2( 1040. 0 g / m2 )与 T4
( 544. 0 g/ m2 )地上部生物量存在极显著差异( P<
524
第 4期 刘金根等:刈割对香根草护坡地植物群落早期特征的影响
0. 01)。但根据刈割实施后的最后阶段即 2006年秋
季结果,刈割对香根草种群的盖度影响不明显(图
1) ,适度刈割有利于香根草株高的增加,但过度刈割
引起株高下降(图 2)。从图 3、图 4可知, 2次/年刈
割比较合适,不但有利于香根草分蘖的增加, 也可提
高残存香根草生物量,但刈割过度( 3次/年刈割)尽
管可促进香根草分蘖的产生, 但会导致香根草残存
生物量下降。
图 1 不同调查期各坡位群落香根草种群盖度
F ig . 1 Vetiver populat ion cover age of differ ent
treatments in all sampling periods
注:大写字母表示 P < 0. 01水平差异较显著,小写字母表示 P
< 0. 05水平差异显著,下同
Note: Capltal cet ters r epresen t th e ext reme signif icant dif fer
ences at the 0. 01 laver; small letters repres ent the s ignificant dif fer
ences at the 0. 05 lever, the same as below
2. 4 土壤水分含量的特征分析
由表 6分析可知,在初夏, T2、T3、T 4处理各坡
位群落表土持水量均大于 T 1,表明刈割处理有利于
植被截流涵水功能的发挥。适度刈割促进香根草种
群的发展[ 15] ,从而提高植物群落拦截水土的能力。
但在秋季却较复杂。只有刈割处理的下坡位表层土
壤水分仍大于对照处理, 刈割处理的上坡位表层土
壤水分均小于对照处理, T2 和 T 3处理的中坡位表
层土壤水分仍小于对照处理。可能因为秋季香根草
生物量大,蒸腾量也增大,但刈割改变了植物群落的
荫蔽度,地表水分蒸发量也变大。此外,还受其他植
被的影响。因此,在生物和非生物因素双重影响下,
表层土壤持水规律复杂[ 16] 。而对深层( 20 cm 土层
以下)土壤含水量的影响有待进一步研究。
3 讨论
植物群落建植是其演替的基础, 早期状况直接
影响到护坡效果、演替的方向和进程。迄今,刈割处
理对野外原位生长的香根草群落的影响鲜有报道,
刈割处理对香根草的影响研究也往往只针对香根草
种群本身, 不涉及对植物群落中其他植物的影
响[ 1 5]。由本研究可知,人为控制群落演替方向与进
程是可行的,尤其是生境恶劣的工程边坡地上, 人为
控制措施可快速建植人工植被。但植物群落建植初
期香根草的优势并不明显,随着香根草在群落中的
优势地位确立, 其生态位变宽。可能因为香根草是
525
草 地 学 报 第 17卷
表 6 不同坡位土壤含水量 ( g/ kg)
Table 6 Soil w at er content at different locations o f slope, g kg- 1
坡位
Slop locat ion
2005夏 Summer, 2005
T 1 T 2 T3 T4
2006夏 Summer, 2006
T1 T 2 T 3 T 4
2006秋 Autumn, 2006
T1 T2 T 3 T4
坡面上位 T op 222. 2 245. 4 238. 7 234. 5 202. 8 249. 5 249. 4 228. 6 149. 7 116. 6 108. 1 109. 6
坡面中位 Middle 187. 7 209. 8 214. 2 212. 8 185. 6 234. 3 265. 7 231. 2 112. 6 106. 1 104. 3 129. 4
坡面下位 Bot tom 213. 6 211. 7 183. 5 244. 7 209. 5 224. 1 234. 8 230. 7 80. 8 102. 5 112. 9 124. 9
外来物种,建植初期适应性不如狗尾草、牛膝、小飞
蓬、一年蓬、野菊花等乡土杂草。其次, 适宜的刈割
频次至关重要。本研究中 2次刈割/年处理(分别在
4月上旬、6月上旬)总体效果优于对照处理( ck)、1
次刈割/年处理( 4月上旬)和 3次刈割/年处理(分
别在 4月上旬、6月上旬和 8 月上旬)。不但对群落
中香根草种群的发展最有利, 而且还能较好地协调
植物群落结构和土壤保水效果之间的关系。因此,
在护坡植被群落建植初期需要加强对人工草地的科
学管理,否则会影响到高质量的护坡植物群落的结
构。
演替是群落水平上植被在同一空间里随着时间
进行变化,主要表现在群落中植物组成种类及其数
量关系的变化[ 17] 。相对木本植物群落而言,草本植
物生长快,能在短期内成坪保水护土,群落演替更新
也相对较快。而本研究中, 尽管只在植物群落早期
阶段连续调查 2年, 但规律仍相对明显,表明该类型
植物群落表现特征不仅是简单的季相变化和年份之
间的波动。当然,本研究结果只是阶段性结论,对护
坡植物群落演替规律的认识还需进一步深入研究。
此外,研究期间由于坡面上高于 40 cm 的植物
较少,刈割对象主要为香根草,进而表明在水保方面
香根草起着关键作用。并且, 香根草与植物群落特
征值关系密切。因此, 在护坡植物群落建植初期可
以通过加强对香根草种群的科学管理, 提高植物群
落保水固土的生态效果, 实现护坡效果最佳与植物
群落结构优化的双重目标, 这在香根草护坡实践中
具有重要的现实意义。
4 结论
刈割有利于增加在群落中定居的物种数; 刈割
有利于增加群落多样性指数, 并表现出刈割频率高,
物种丰富度指数高的特点; 适度刈割可以提高群落
均匀度指数; 刈割频率低, 群落优势度指数高, 但 2
次/年群落优势度指数反而小于 3 次/年处理; 2次
刈割/年处理(分别在 4月上旬、6月上旬)综合效果
最佳。
参考文献
[ 1] 徐礼煜,方长久,万明,等. 香根草系统及其在中国的研究与应
用[ C] . 香港:亚太国际出版有限公司, 2003: 132
[ 2] Khater C, M art in A, Maillet J. Spontaneous vegetat ion dy
nam ics and restorat ion prospects for limes tone quarries in Leb
an on [ J] . Applied Vegetat ion S cience, 2003, 6( 2) : 199204
[ 3] 鄢燕,张锦华,张建国. 青藏公路沿线高寒草甸次生群落特征
及生态修复[ J] . 草地学报, 2006, 14( 2) : 156159
[ 4] 袁剑刚,周先叶,陈彦,等. 采石场悬崖生态系统自然演替初期
土壤和植被特征[ J] . 生态学报, 2005, 25( 6) : 15171522
[ 5] 黄昌通. 土壤学[ M ] . 北京:中国农业出版社, 2000: 102103
[ 6] 姜汉侨,段昌群,杨树华,等. 植物生态学[ M ] . 北京:高等教育
出版社, 2004: 4963
[ 7] 张耀生,赵新全. 高寒牧区中华羊茅人工草地退化演替的数量
特征研究[ J] . 应用生态学报, 2002, 13( 3) : 285289
[ 8] 张继义,赵哈林,张铜会,等. 科尔沁沙地植被恢复系列上群落
演替与物种多样性的恢复动态 [ J] . 植物生态学报, 2004, 28
( 1) : 8692
[ 9] 王震洪,段昌群,杨建松. 半湿润常绿阔叶林次生演替阶段植
物多样性和群落结构特征 [ J ] . 应用生态学报, 2006, 17 ( 9 ) :
15831587
[ 10] 王文颖,王启基. 高寒嵩草草甸退化生态系统植物群落结构特
征及物种多样性分析[ J] . 草业学报, 2001, 10( 3) : 814
[ 11] 王长庭,龙瑞军,王启基,等. 不同类型高寒草地群落物种特征
和均匀度的重要性[ J] . 草地学报, 2005, 13( 4) : 320323
[ 12] 陈子萱,田福平,牛俊义,等. 玛曲高寒沙化草地植物生态位特
征研究[ J] . 草地学报, 2007, 15( 6) : 525530
[ 13] 李军玲,张金屯,郭逍宇. 关帝山亚高山灌丛草甸群落优势种
群的生态位研究[ J] . 西北植物学报, 2003, 23 ( 12) : 20812088
[ 14] 戎郁萍,韩建国. 华北农牧交错带人工草地放牧系统植物补偿
性生长研究[ J] . 草地学报, 2005, 13(增刊) : 6266
[ 15] 刘金根,刘红霞, 陈卫平,等. 刈割对香根草生长发育的影响
[ J] . 草原与草坪, 2007, ( 4) : 8286
[ 16] 江洪,黄建辉,陈灵芝,等.东灵山植物群落的排序、数量分类与
环境解释[ J] . 植物学报, 1994, 36( 7) : 539551
[ 17] 任海,蔡锡安,饶兴权, 等. 植物群落的演替理论[ J ] . 生态科
学, 2001, 12( 4) : 5967
(责任编辑 李 扬)
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