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Analysis of Bryophytes Diversity Features in Various Successional Stages of a Karst Rocky Desertification Ecosystem

喀斯特石漠生态系统不同自然演替阶段中苔藓植物多样性特征分析



全 文 :植物科学学报  2014ꎬ 32(6): 577~585
Plant Science Journal
    DOI:10􀆰 11913 / PSJ􀆰 2095-0837􀆰 2014􀆰 60577
喀斯特石漠生态系统不同自然演替阶段
中苔藓植物多样性特征分析
籍 烨ꎬ 张朝晖∗
(贵州师范大学ꎬ 贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室ꎬ 贵阳 550001)
摘  要: 以“空间代替时间”方法研究了贵州喀斯特石漠地区植被自然恢复演替过程中各演替阶段苔藓植物的群
落特征及苔藓植物物种 α和 β多样性指数ꎮ 研究结果表明: 该区共有苔藓植物群落 21 种ꎬ 并以美灰藓(Euro ̄
hypnum leptothallum)为优势物种ꎮ 苔藓植物 α多样性指数随演替阶段的发展ꎬ 表现出先下降、 再反弹(藤刺灌
丛阶段)、 最后再次降低的变化趋势ꎮ 苔藓植物 Pielou 均匀度指数的大小表现为: 苔藓群落阶段(0􀆰 9392)> 乔
灌丛阶段(0􀆰 8675)>藤刺灌丛阶段(0􀆰 8651)>草灌丛阶段(0􀆰 7677)>草丛阶段(0􀆰 7676)ꎮ β多样性指数(So ̄
renson多样性指数)分析表明ꎬ 苔藓植物群落随着演替阶段的发展ꎬ 相同种类的数目随之减少ꎬ 群落间相似性系
数也逐渐降低ꎮ 虽然苔藓植物群落在草丛阶段和藤刺灌丛阶段的相似性高于草丛阶段和草灌丛阶段之间的相似
性系数ꎬ 但总的相似性系数却呈现下降趋势ꎮ 该研究结果可为喀斯特石漠生态系统演替的研究提供依据ꎮ
关键词: 苔藓植物ꎻ 喀斯特石漠地区ꎻ 自然演替ꎻ 物种组成ꎻ α多样性指数ꎻ β多样性指数
中图分类号: Q949􀆰 35  文献标识码: A          文章编号: 2095 ̄0837(2014)06 ̄0577 ̄09
      收稿日期: 2014 ̄01 ̄10ꎬ 退修日期: 2014 ̄02 ̄28ꎮ
  基金项目: 国家自然科学基金项目(31160042)ꎻ 贵州省国际科技合作项目(黔科合外 G字 2013 ̄7016号)ꎮ
  作者简介: 籍烨(1987-)ꎬ 女ꎬ 硕士研究生ꎬ 研究方向为工业与城市生态学(E ̄mail: jiye0518@ 126􀆰 com)ꎮ
  ∗通讯作者(Author for correspondence􀆰 E ̄mail: academiclife@126􀆰 com)ꎮ
Analysis of Bryophytes Diversity Features in Various Successional
Stages of a Karst Rocky Desertification Ecosystem
JI ̄Yeꎬ ZHANG Zhao ̄Hui∗
(Key Laboratory for Information System of Mountainous Area and Protection of Ecological Environment of
Guizhou Provinceꎬ Guizhou Normal Universityꎬ Guiyang 550001ꎬ China)
Abstract: Using ‘space replacing time’methodꎬ we studied the characteristics of bryophyte
communitiesꎬ as well as the α diversity and β diversity indices of bryophytes in various
successional stages in a karst rocky desertification region in Guizhou. Results showed 21
bryophyte communitiesꎬ with Eurohypnum leptothallum the dominant species in this area. For
successional stagesꎬ the α diversity index gradually changedꎬ first showing a downward
trendꎬ then rebounding in the lianas and boscage stageꎬ and at last continuing to decline. The
Pielou index indicated bryophyte community stage ( 0􀆰 9392 ) > arbor and shrubs stage
(0􀆰 8675) > lianas and boscage stage (0􀆰 8651) > herbosa and boscage stage (0􀆰 7677) >
herbosa stage (0􀆰 7676) . For successional stagesꎬ the β diversity index (Sorenson index)
showed consequent reduction in the number of the same speciesꎬ and between communities
the similarity coefficient gradually decreased. The similarity of bryophyte communities between
the herbosa stage and lianas and boscage stage was higher than that of the herbosa stage
and herbosa and boscage stageꎬ but the total similarity coefficient showed a declining trend.
This research can provide the basis for the study of succession in karst rocky desertification
ecosystems.
Key words: Bryophytesꎻ Karst rocky areaꎻ Natural successionꎻ Species compositionꎻ α diver ̄
sity indexꎻ β diversity index
    喀斯特石漠即石质荒漠ꎬ 没有动植物或动植物
极其贫乏的一种恶劣生态环境[1]ꎬ 这一地区的生
态系统普遍具有生境基岩裸露、 土体浅薄、 水分下
渗严重、 生境保水性差等特征[2]ꎬ 对植物种类成
分有强烈的选择性[3]ꎮ 苔藓植物是群落演替的先
锋植物[4]ꎬ 它分布广泛ꎬ 适应性强ꎬ 可在恶劣条
件下生存ꎬ 是生态系统演变关键的拓荒者之
一[5ꎬ6]ꎮ 生长在岩石表面的苔藓植物能分泌一些酸
性物质ꎬ 逐步溶解岩面ꎬ 促进岩石表面碳循环速
率ꎬ 富集营养元素ꎬ 为其它植物种子的萌发、 生长
提供物质基础[7]ꎮ 苔藓植物结皮具有较强的抗风
蚀、 水蚀及抗干扰的特性ꎬ 为其它维管植物的定居
和生长提供了有利的条件[5]ꎬ 其在群落演替中具
有不可替代的作用ꎮ 目前大多数有关喀斯特植被自
然演替的报道都始于草本植物群落阶段[8ꎬ9]ꎬ 针对
苔藓植物群落演替方面的研究较少[10ꎬ11]ꎬ 而对苔
藓植物物种多样性的研究主要集中于森林植
被[12-16]ꎬ 有关喀斯特石漠地区不同自然演替阶段
中的苔藓植物多样性研究罕见报道ꎮ 因此ꎬ 探讨各
演替阶段苔藓植物的群落组成及发展规律ꎬ 可为喀
斯特石漠生态系统各演替阶段研究提供依据ꎬ 对喀
斯特石漠地区的植被恢复具有重要意义ꎮ
1  研究区概况
研究地区位于贵州省贵阳市花溪区青岩镇龙井
村(北纬 26°20′30􀆰 3″ ~26°20′31􀆰 6″ꎬ 东经 106°
39′20􀆰 2″~106°39′22􀆰 2″)ꎮ 海拔 1106 ~1114 mꎬ
气候属亚热带季风湿润气候ꎬ 年均温度 14􀆰 9℃ꎬ
年均降水量 1100~1200 mmꎬ 无霜期 270 dꎬ 年日
照时数 1354 h[17]ꎮ 本地区属于天然喀斯特地貌ꎬ
地表结构以石芽为主ꎬ 岩性碳酸盐ꎬ 平均裸露岩石
面积达 65%ꎮ 自然植被在小范围内形成了演替的
系列群落ꎬ 以苔藓植物群落及草本、 藤本群落为
主ꎬ 有草本植物 16科 18 属 18 种ꎬ 藤本植物 6 科
7属 7种ꎬ 灌木 6科 7属 8种ꎬ 乔木仅朴树(Celtis
sinensis)一种ꎮ 本区的苔藓植物长势良好ꎬ 为研
究喀斯特地区不同自然演替阶段的苔藓植物群落提
供了有利条件ꎮ
2  研究方法
2􀆰 1  野外调查及采样
于 2013年 3月和 9 月ꎬ 分别对贵阳市花溪区
青岩镇龙井村的石芽分布区进行实地考察和采样ꎮ
在龙井村内设置 1 个 10 m × 10 m 的大样地ꎬ 根
据“空间序列代替时间序列” [18]的方法ꎬ 对本次采
样区中生长的不同年龄植被进行分析ꎬ 并利用优势
种原则对植物进行演替阶段的划分ꎬ 即在上述大样
地内依据石芽所生长的植被类型ꎬ 划分为: 仅有苔
藓覆盖的石芽ꎻ 苔藓与草本植物覆盖石芽ꎻ 苔藓与
草本植物、 低矮灌木覆盖石芽ꎻ 苔藓与草本、 藤本
植物及小型灌木覆盖石芽ꎻ 苔藓与草本、 藤本植物
及灌木、 小型乔木覆盖石芽ꎮ 再依据这 5种石芽植
被类型ꎬ 划分为: 苔藓群落阶段、 草丛阶段、 草灌
丛阶段、 藤刺灌丛阶段、 乔灌丛阶段 5个主要演替
阶段(表 1)ꎮ 每个演替阶段即为一个小样地ꎬ 在每
个小样地内设置 3个 1 m ×1 m的小样方ꎬ 每个小
样方内用 10 cm×10 cm金属样框随机取样 10个ꎬ
共采集苔藓植物样品 150 份ꎬ 装入采集袋中带回
实验室ꎬ 样地中与苔藓植物伴生的其它植物也一并
采样带回ꎮ 记录苔藓植物群落的盖度、 生境、 取样
点经纬度、 海拔等数据(表 1)ꎮ
2􀆰 2 标本鉴定
运用 HWG ̄1型双筒解剖镜、 SMARTe ̄320 一
体化数码显微镜及 OPTPro软件对苔藓植物标本进
行观察和拍照ꎬ 并参照«中国苔藓志» (第 1、 2、
4、 6、 7、 8、 10卷) [19-25]及«中国生物物种名录»
(第 1卷) [26]进行分类鉴定ꎮ
其它与苔藓植物伴生的维管植物标本参照«中
国高等植物图鉴» (第 1、 2、 4、 5 册) [27-30]、 «贵
州植物志»(第 1、 4、 5、 7、 9卷) [31-35]、 «贵州蕨
类植物志» [36]、 «贵州野生草本花卉» [37]以及«贵
州野生木本花卉» [38]进行分类鉴定ꎮ
875 植 物 科 学 学 报 第 32卷 
表 1  样地划分(演替阶段)及其生境
Table 1  Environmental features of sampling sites
样地编号
Sampling
location
number
主要演替阶段
Main successional stages
环境特征
Environmental features
经纬度
Longitude
and latitude
海拔
Elevation
(m)
1 苔藓群落阶段Bryophyte community stage
仅有苔藓覆盖的石芽
Bare clint with a few bryophytes covered
26°20′30.3″Nꎬ
106°39′20.3″E 1106
2 草丛阶段Herbosa stage
苔藓与草本植物覆盖石芽
Clint with symbiotic bryophytes and herbs
26°20′30.5″Nꎬ
106°39′20.2″E 1109
3 草灌丛阶段Herbosa and boscage stage
苔藓与草本植物、低矮灌木覆盖石芽
Clint with symbiotic bryophytesꎬ herbs and small bushes fallow
26°20′31.3″Nꎬ
106°39′20.4″E 1107
4 藤刺灌丛阶段Lianas and boscage stage
苔藓与草本、藤本植物及小型灌木覆盖石芽
Clint with symbiotic bryophytesꎬ lianas and bushes fallow
26°20′31.5″Nꎬ
106°39′22.2″E 1114
5 乔灌丛阶段Arbor and shrubs stage
苔藓与草本、藤本植物及灌木、小型乔木覆盖石芽
Clint with symbiotic bryophytesꎬ herbsꎬ lianasꎬ shrubs and
small arbors
26°20′31.6″Nꎬ
106°39′21.3″E 1112
2􀆰 3  群落划分及命名
将上述 2􀆰1中 10 cm ×10 cm金属样框内的全
部苔藓物种记为一个苔藓群落ꎬ 利用优势种原则对
苔藓植物群落进行命名[39-41]ꎮ 与苔藓植物伴生的
其它高等植物也利用优势种原则进行群落命名ꎮ
2􀆰 4  数据分析
2􀆰 4􀆰 1  α多样性测度
α多样性是反应群落内部物种数和物种相对多
度的一个指标ꎬ 主要表明群落本身的物种组成和个
体数量分布的特征[42]ꎮ 丰富度指数(S j)表示的是
k个地区中第 i 个地区植物区系成分的综合系数ꎬ
是比较分析多个地区植物区系成分丰富程度的方
法ꎻ S j 指数越大ꎬ 表示这一地区植物区系越丰富ꎬ
相反ꎬ 则越贫乏[43]ꎮ Shannon ̄Wiener 指数是用来
描述种的个体出现的紊乱和不确定性ꎻ 不确定性越
高ꎬ 多样性也就越高ꎮ Simpson 指数显示出稀有
物种所起的作用较小ꎬ 而普遍种所起的作用较大ꎻ
指数越高ꎬ 所指示的群落多样性也就越高ꎮ Pielou
指数是指一个群落或生境中全部物种个体数目的分
配状况ꎬ 它反映的是各物种个体数目分配的均匀程
度[44]ꎮ 各计算公式如下:
(1)物种丰富度指数[43]:
S j =∑

j=1
X ij-X ij
X ij

式中ꎬ X ij为 k个样地中第 i个样地 n个分类单
元中的第 j个分类单元数据ꎻ X ij为 k 个样地中 n个
分类单元第 j个分类单位的数据平均值ꎻ n 为分类
阶层数ꎮ
(2)Shannon ̄Wiener指数[45]:
H′ =∑

i=1
Pi lnPi ꎻ
(3)Simpson指数[46]:
P =1-∑

i=1
Pi 2 ꎻ
(4)Pielou均匀度指数[47]:
Jh = H′ / lnS ꎮ
(2) ~(4)式中ꎬ Pi = Ni / Nꎬ Ni 为第 i 个物种
的盖度ꎬ N为 S个物种的盖度之和ꎬ S为每个植被
样地内的所有苔藓物种数ꎮ
2􀆰 4􀆰 2  β多样性测度
β多样性(Sorenson 多样性指数)是指物种与
物种的多度沿群落内部或群落间的环境梯度从一个
生境到另一个生境的变化速率与范围ꎮ 主要用以表
明群落内或群落间环境异质性的大小对物种数和相
对多度的影响[42]ꎮ Sorenson 多样性指数[48]计算
公式为: Cs = 2C / (a + b)ꎮ 式中 C 为两个阶段
苔藓植物的共有种ꎬ a和 b分别为两个阶段苔藓的
物种数ꎮ
2􀆰 5  数据处理
使用 Excel 软件对数据进行处理ꎬ 并运用
SPSS 19􀆰 0软件进行统计分析ꎮ
3  结果与分析
3􀆰 1  研究区内不同自然演替阶段苔藓植物物种组成
经调查统计和物种鉴定ꎬ 共记录到样地中苔
975  第 6期              籍 烨等: 喀斯特石漠生态系统不同自然演替阶段中苔藓植物多样性特征分析
藓植物群落物种 9 科 18 属 29 种ꎬ 其中ꎬ 藓类植
物 8科 17 属 28 种ꎬ 苔类植物仅圆叶异萼苔(Het ̄
eroscyphus tener)1种ꎬ 这些苔藓植物物种是喀斯
特石漠生态系统中的重要组成部分ꎮ 各自然演替阶
段苔藓植物物种组成详见表 2ꎮ
3􀆰 2  各自然演替阶段苔藓植物群落组成
3􀆰 2􀆰 1  苔藓植物群落阶段
为喀斯特石漠生态系统演替阶段的早期ꎬ 植被
以苔藓植物为主ꎬ 生长于完全裸露的石芽表面ꎬ 覆
盖度仅为 5%ꎮ 苔藓植物生活型以矮丛集型占主
导ꎬ 群落类型有: 垂蒴真藓—花状湿地藓群落
(Bryum uliginosum—Hyophila nymaniana Com.)、
弯叶真藓原变种—黑扭口藓群落(Bryum recurvu ̄
lum var. recurvulum—Barbula nigrescens Com.)、
美灰藓—圆叶异萼苔群落(Eurohypnum leptothal ̄
lum—Heteroscyphus tener Com.) 、 美灰藓群落
(Eurohypnum leptothallum Com.)、 银叶真藓—毛
尖青藓群落(Bryum argenteum—Brachythecium
表 2  不同自然演替阶段苔藓植物物种组成
Table 2  Familyꎬ genus and species of bryophyte communities in various successional stages
物种
Species
出现阶段
Emerging
stage
物种
Species
出现阶段
Emerging
stage
曲尾藓科 Dicranaceae
    曲柄藓属 Campylopus
        辛氏曲柄藓 Campylopus schimperi 1
大帽藓科 Encalyptaceae
    大帽藓属 Encalypta
        大帽藓 Encalypta ciliata 1ꎬ 5
丛藓科 Pottiaceae
    大丛藓属 Molendoa
        高山大丛藓云南变种 Molendoa sendtneriana
  var. yunnanica 3
    小石藓属 Weissia
        皱叶小石藓 Weissia longifolia 5
        小口小石藓 Weissia brachycarpa 4
        拟阔叶小石藓 Weissia platyphylloides 2ꎬ 4
        短叶小石藓 Weissia semipallida 2
    反纽藓属 Timmiella
        反纽藓 Timmiella anomala 2
    湿地藓属 Hyophila
        卷叶湿地藓 Hyophila involuta 1ꎬ 2ꎬ 3
        花状湿地藓 Hyophila nymaniana 1
        四川湿地藓 Hyophila setschwanica 1ꎬ 3ꎬ 4
    扭口藓属 Barbula
        黑扭口藓 Barbula nigrescens 1ꎬ 2ꎬ 3ꎬ 4ꎬ 5
    小墙藓属 Weisiopsis
        小墙藓 Weisiopsis plicata 4
真藓科 Bryaceae
    真藓属 Bryum
        银叶真藓 Bryum argenteum 1ꎬ 2ꎬ 3ꎬ 4ꎬ 5
        丛生真藓 Bryum caespiticium 1ꎬ 2
        弯叶真藓原变种 Bryum recurvulum var.
  recurvulum 1ꎬ2
        垂蒴真藓 Bryum uliginosum 1ꎬ 2ꎬ 3ꎬ 4
牛舌藓科 Anomodontaceae
    牛舌藓属 Anomodon
        小牛舌藓全缘亚种 Anomodon minor 1ꎬ 2
羽藓科 Thuidiaceae
    羽藓属 Thuidium
        短肋羽藓 Thuidium kanedae 2ꎬ 3ꎬ 4ꎬ 5
青藓科 Brachytheciaceae
    褶叶藓属 Palamocladium
        褶叶藓 Palamocladium leskeoides 2ꎬ 3ꎬ 4
    青藓属 Brachythecium
        灰白青藓 Brachythecium albicans 1
        小青藓 Brachythecium perminusculum 1ꎬ2
        毛尖青藓 Brachythecium piligerum 1
        羽枝青藓 Brachythecium plumosum 1ꎬ2ꎬ4ꎬ5
    长喙藓属 Rhynchostegium
        狭叶长喙藓 Rhynchostegium fauriei 3
灰藓科 Hypnaceae
    毛灰藓属 Homomallium
        毛灰藓 Homomallium incurvatum 3ꎬ 4
    美灰藓属 Eurohypnum
        美灰藓 Eurohypnum leptothallum 1ꎬ 2ꎬ 3ꎬ 4ꎬ 5
    灰藓属 Hypnum
        钙生灰藓 Hypnum calcicola 5
地萼苔科 Geocalycaceae
    异萼苔属 Heteroscyphus
        圆叶异萼苔 Heteroscyphus tener 1
    注: 1ꎬ苔藓群落阶段ꎻ 2ꎬ草丛阶段ꎻ 3ꎬ草灌丛阶段ꎻ 4ꎬ藤刺灌丛阶段ꎻ 5ꎬ乔灌丛阶段ꎮ 下同ꎮ
    Notes: 1ꎬ Bryophyte community stageꎻ 2ꎬ Herbosa stageꎻ 3ꎬ Herbosa and boscage stageꎻ 4ꎬ Lianas and boscage stageꎻ 5ꎬ Arbor
and shrubs stage. Same below.
085 植 物 科 学 学 报 第 32卷 
piligerum Com.)、 四川湿地藓—辛氏曲柄藓群落
(Hyophila setschwanica—Campylopus schimperi
Com.)、 小青藓—美灰藓群落 ( Brachythecium
perminusculum— Eurohypnum leptothallum Com.)、
小牛舌藓全缘亚种—花状湿地藓群落(Anomodon
minor— Hyophila nymaniana Com.)ꎮ 银叶真藓、
黑扭口藓及美灰藓为本阶段苔藓植物群落的优势
种ꎬ 其它苔藓植物有卷叶湿地藓、 丛生真藓、 灰白
青藓等ꎮ
3􀆰 2􀆰 2  草丛阶段
为喀斯特石漠生态系统演替的第二阶段ꎬ 在此
阶段ꎬ 草本植物开始出现ꎬ 有柄石韦是此阶段的优
势植物ꎬ 高度为 3 ~5 cmꎬ 叶片较厚ꎬ 扭曲并皱
缩ꎬ 卷曲成筒状ꎬ 根状茎细长横走ꎬ 并且根系较
浅ꎬ 均生在石芽表面及石芽裂隙处ꎬ 并与苔藓植物
相互交织ꎮ 此时ꎬ 群落物种种类开始上升ꎬ 覆盖度
达到整个石芽的 20%ꎮ 有柄石韦—美灰藓群落
(Pyrrosia petiolosa — Eurohypnum leptothallum
Com.)是此演替阶段的优势群落ꎬ 此外还有绛三
叶—黑扭口藓群落(Trifolium incarnatum—Barbula
nigrescens Com.)ꎮ 苔藓植物群落类型有: 羽枝
青藓—小牛舌藓全缘亚种群落 ( Brachythecium
plumosum—Anomodon minor Com.)、 褶叶藓群
落(Palamocladium leskeoides Com.)、 小青藓群
落(Brachythecium perminusculum Com.)、 美灰
藓群落(Eurohypnum leptothallum Com.)、 黑扭口
藓—垂蒴真藓群落(Barbula nigrescens— Bryum
uliginosum Com.) 及短肋羽藓群落 ( Thuidium
kanedae Com.)ꎮ 美灰藓、 银叶真藓和黑扭口藓
仍为本阶段苔藓植物的优势种ꎬ 其它苔藓植物有短
叶小石藓、 拟阔叶小石藓、 反扭藓等ꎮ
3􀆰 2􀆰 3  草灌丛阶段
此阶段二年生或多年生草本植物及低矮灌木相
继出现ꎬ 群落物种组成继续增多ꎬ 覆盖度达到
30%ꎬ 出现了插田泡—有柄石韦—美灰藓群落
(Rubus coreanus — Pyrrosia petiolosa — Euroh ̄
ypnum leptothallum Com.)、 南天竹—野菊—黑扭
口藓群落 (Nandina domestica — Dendranthema
indicum—Barbula nigrescens Com.)、 小叶平枝
栒子—抱茎苦荬菜—有柄石韦群落 (Cotoneaster
horizontalis var. perpusillus— Ixeridium sonchifo ̄
lium—Pyrrosia petiolosa Com.)ꎮ 苔藓植物群落类
型有: 美灰藓群落 ( Eurohypnum leptothallum
Com.)、 短肋羽藓—垂蒴真藓群落 ( Thuidium
kanedae—Bryum uliginosum Com.)、 高山大丛藓
原变种群落(Molendoa sendtneriana var. yunnani ̄
ca Com.)、 褶叶藓—美灰藓群落(Palamocladium
leskeoides — Eurohypnum leptothallum Com.)、
美灰藓—银叶真藓群落(Eurohypnum leptothallum
—Bryum argenteum Com.)ꎮ 美灰藓和黑扭口藓
为本阶段的优势种ꎬ 其它苔藓植物有毛灰藓、 狭叶
长喙藓、 小口小石藓等ꎮ
3􀆰 2􀆰 4  藤刺灌丛阶段
此阶段为喀斯特石漠生态系统演替的第四阶
段ꎬ 藤本植物逐渐占据优势ꎬ 覆盖度达到 50%ꎬ
以南天竹—何首乌—井栏边草—美灰藓群落
(Nandina domestica — Polygonum multiflora —
Pieris multifida—Eurohypnum leptothallum Com.)、
小叶平枝栒子—铁线莲—野胡萝卜—羽枝青藓群落
(Cotoneaster horizontalis var. perpusillus— Clema ̄
tis florida—Daucus carota— Brachythecium plu ̄
mosum Com.)、 小构树—铁线莲—美灰藓群落
(Broussonetia kazinoki—Clematis florida—Euro ̄
hypnum leptothallum Com.)为优势群落ꎬ 苔藓植
物群落类型有: 美灰藓群落(Eurohypnum lepto ̄
thallum Com.)、 短肋羽藓群落 ( Thuidium kane ̄
dae Com.)、 羽枝青藓群落(Brachythecium plu ̄
mosum Com.)、 四川湿地藓—拟阔叶小石藓群落
(Hyophila setschwanica—Weissia platyphylloides
Com.)、 褶叶藓群落 (Palamocladium leskeoides
Com.)ꎮ 优势种为美灰藓、 黑扭口藓、 短肋羽藓ꎬ
其它苔藓植物有小口小石藓、 毛灰藓、 小墙藓等ꎮ
3􀆰 2􀆰 5  乔灌丛阶段
本阶段中小型乔木开始出现ꎬ 以朴树—插田
泡—尖叶菝葜—羽枝青藓群落(Celtis sinensis —
Rubus coreanus — Smilax arisanensis — Brachy ̄
thecium plumosum Com.)、 马桑—小叶平枝栒
子—铁线莲—美灰藓群落(Coriaria sinica—Coto ̄
185  第 6期              籍 烨等: 喀斯特石漠生态系统不同自然演替阶段中苔藓植物多样性特征分析
neaster horizontalis Dcne. var. perpusillus —
Clematis florida—Eurohypnum leptothallum Com.)
为优势群落ꎬ 植物覆盖度达到 70%ꎮ 苔藓植物群
落类型有: 钙生灰藓群落 ( Hypnum calcicola
Com.)、 美灰藓群落 ( Eurohypnum leptothallum
Com.)、 羽枝青藓群落(Brachythecium plumosum
Com.)、 短 肋 羽 藓 群 落 ( Thuidium kanedae
Com.)ꎮ 优势种有美灰藓、 钙生灰藓、 羽枝青藓ꎬ
其它苔藓植物有皱叶小石藓、 拟阔叶小石藓、 垂蒴
真藓等ꎮ
3􀆰 3  各演替阶段苔藓植物 α多样性测度
演替是群落结构趋于复杂化、 多样性增加、 功
能完善和稳定性增加的过程[49ꎬ50]ꎮ 植被恢复是生
态系统重建的第一步ꎬ 植物多样性的恢复是植被恢
复的重要内容与标志ꎬ 群落组织结构的变化用多样
性指数变化反应[51]ꎮ 龙井村采样区(大样地)的 5
个采样点(小样地)分别代表植物群落的 5 个主要
演替阶段(苔藓群落阶段、 草丛阶段、 草灌丛阶
段、 藤刺灌丛阶段、 乔灌丛阶段)ꎬ 利用物种丰富
度指数、 Shannon ̄Wiener 指数、 Simpson 指数以
及 Pielou 均匀度指数分别计算 5 个采样点(小样
地)内各演替阶段苔藓植物物种多样性指数变化ꎬ
并加以比较ꎮ
3􀆰 3􀆰 1  Shannon ̄Wiener 指数、 Simpson 指数、 丰
富度指数变化趋势
相关性分析结果显示ꎬ 喀斯特石漠地区石芽生
态系统自然演替阶段苔藓植物的 Shannon ̄Wiener
指数(H′)与 Simpson指数(P)在 0􀆰 01水平上极显
著相关ꎬ Shannon ̄Wiener指数(H′)与物种丰富度
指数(S j)在 0􀆰 05水平上显著相关ꎬ Simpson 指数
(P)与丰富度指数 ( S j ) 之间的相关性也达到
0􀆰 817ꎮ 这充分证明ꎬ 随着演替阶段的发展ꎬ 各指
数间的变化趋势互相吻合(图 1)ꎮ 从图 1 可看出ꎬ
3个指数在第一阶段均表现为逐渐下降ꎬ 又分别在
第四阶段(藤刺灌丛阶段)出现反弹ꎬ 到第五阶段
(乔灌丛阶段)再次下降ꎮ 出现这种现象的原因是
由于在石漠生态系统自然演替的第一阶段(苔藓群
落阶段)ꎬ 裸露的石芽表面仅覆盖苔藓植物ꎬ 苔藓
植物生活空间相对充足ꎬ 各苔藓群落物种较多ꎬ 繁
-1 00.
-0 50.
0 00.
0 50.
1 00.
1 50.
2 00.
2 50.
3.00
1 2 3 4 5
()*+,
Various successional stagesS
ha
nn
on
-W
ie
ne
r!
"
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.
%
&

!
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Sh
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no
n-
W
ie
ne
r i
nd
ex
Sp
ec
ie
s
ric
hn
es
s
,
0 74.
0 76.
0 78.
0 80.
0 82.
0 84.
0 86.
0 88.
0 90.
0 92.
0.94
Si
m
ps
on
!
"
Si
m
ps
on
in
de
x
Shannon-Wiener Shannon-Wiener index!"( )
%&!"( )Species richness
Simpson Simpson index!"( )
图 1  各演替阶段苔藓植物群落多样性指数比较
Fig􀆰 1  Diversity index comparing bryophyte
community in succession stages
殖旺盛ꎮ 随着植被自然演替进一步向前发展ꎬ 到第
二阶段时(草丛阶段)ꎬ 大多数物种为草本植物ꎬ
苔藓植物与草本植物之间形成相互竞争的关系ꎬ 生
存空间相对减小ꎬ 因此苔藓植物多样性指数开始下
降ꎬ 尤其到演替的第三阶段(草灌丛阶段)ꎬ 各种
杂草和丛生类植物相继出现ꎬ 各种群间竞争更为激
烈ꎬ 形成了苔藓植物与草本植物和灌丛竞争生长的
局面ꎬ 且苔藓植物和草本植物逐渐被灌丛植物所替
代ꎮ 此时ꎬ 苔藓植物的多样性指数继续下降ꎮ 随着
植被自然演替的不断进行ꎬ 到藤刺灌丛阶段时ꎬ 由
于藤本植物缠绕在灌丛中ꎬ 植物叶片的遮挡对地面
苔藓植物的生长更加有力ꎬ 此时苔藓植物多样性指
数出现反弹ꎮ 到演替后期(乔灌丛阶段)ꎬ 出现了
小型乔木ꎬ 再加上藤本植物逐渐减少ꎬ 苔藓植物上
方的遮蔽物减少ꎬ 使苔藓植物物种和盖度下降ꎬ 多
样性指数呈现下降趋势ꎮ
3􀆰 3􀆰 2  Pielou指数变化
在苔藓群落阶段ꎬ 裸露的石芽表面仅生长苔藓
植物ꎬ 并且苔藓植物的种类繁多ꎬ 分布集中ꎬ 均匀
度指数最高(图 2)ꎬ 到了草丛阶段ꎬ 以有柄石韦为
优势物种的草本植物开始出现ꎬ 原来苔藓植物相对
稳定的生活状态被打乱ꎬ 种群竞争激烈ꎬ 均匀度指
数开始下降ꎮ 随着植被自然演替的发展ꎬ 先后经过
了草灌丛阶段、 藤刺灌丛阶段以及乔灌丛阶段ꎬ 各
种高等植物相继出现并形成演替现象ꎬ 生活环境逐
渐改善ꎬ 苔藓植物种类在演替过程中和其它高等植
285 植 物 科 学 学 报 第 32卷 
图 2  各演替阶段苔藓物种 Pielou􀆳s均匀度指数
Fig􀆰 2  Pielou􀆳s index of bryophytes
in various succession stages
物的竞争逐渐趋于平稳ꎬ 均匀度指数也逐渐上
升ꎬ 群落中物种个体的分布也更加均匀并达到稳
定阶段ꎮ
3􀆰 4  各演替阶段苔藓植物 β多样性测度
通过分析比较各演替阶段 Sorenson 多样性指
数可见(表 3)ꎬ 第一演替阶段和第二演替阶段的苔
藓群落相似性最高ꎬ 随后逐渐下降ꎻ 第二阶段和第
四阶段的苔藓植物群落相似性高于第二阶段和第三
阶段ꎬ 随后也同样出现下降趋势ꎻ 第三阶段和第四
阶段苔藓群落相似性高于第三阶段和第五阶段ꎮ 这
说明苔藓植物群落随着演替阶段的进行ꎬ 相同种类
的数目随之减少ꎬ 群落间相似性系数也逐渐降低ꎮ
表 3  不同演替阶段 β多样性指数比较
Table 3  β diversity index of bryophytes in
various succession stages
演替阶段
Successional stages 1 2 3 4 5
1 1 62.50% 42.86% 41.38% 40.00%
2 1 53.85% 59.26% 43.48%
3 1 69.57% 42.11%
4 1 40.00%
5 1
4  结论
研究区内苔藓植物群落物种由 9 科 18 属 29
种组成ꎮ 其中ꎬ 藓类植物有 8 科 17 属 28 种ꎬ 苔
类植物仅圆叶异萼苔 1种ꎮ 样地内共发现苔藓植物
群落 21种ꎬ 构成了喀斯特石漠地区石芽生态系统
中的重要组成部分ꎮ
随着植被自然演替阶段的发展ꎬ 苔藓植物贯穿
于演替的各个阶段ꎬ 其中美灰藓的数量最多ꎬ 说明
美灰藓相比其它苔藓物种更适合生长在严重干旱的
环境中ꎬ 可考虑对此类苔藓进行繁殖ꎬ 这对喀斯特
地区石漠生态系统的恢复具有重要意义ꎮ
苔藓植物 Simpson 指数、 Shannon ̄Winner 指
数、 丰富度指数之间相关性显著ꎬ 且变化趋势十分
吻合ꎬ 即随着演替阶段的发展ꎬ 均呈现先下降、 随
后出现反弹(藤刺灌丛阶段)、 最后再次降低的变
化趋势ꎮ 这一现象表明随着植被演替的进行ꎬ 先锋
物种苔藓植物的生活环境逐步改变ꎬ 物种数逐渐减
少ꎮ 而伴随苔藓植物共同生长的新生物种逐渐增
多ꎬ 优势种逐渐出现ꎬ 更适合生存的苔藓植物优势
物种脱颖而出ꎮ 一个群落逐渐被另一个群落所取
代ꎬ 形成了植物群落随时间变化由一种类型转变为
另一种类型的生态过程ꎬ 并逐渐形成向稳定的顶级
群落发展的动态演变过程ꎮ
随着群落演替的发展ꎬ 苔藓植物群落 Pielou
均匀度指数的大小表现为: 苔藓群落阶段
(0􀆰 9392)>乔灌丛阶段(0􀆰 8675)>藤刺灌丛阶段
(0􀆰 8651) > 草灌丛阶段 ( 0􀆰 7677) > 草丛阶段
(0􀆰 7676)ꎮ 表明植物群落形成年代越早ꎬ 均匀度
也越大ꎬ 变化趋势也更加稳定ꎬ 苔藓植物群落中物
种个体分布也更加均匀ꎮ
虽然草丛阶段和藤刺灌丛阶段间的相似性系数
高于草丛阶段和草灌丛阶段之间的相似性系数ꎬ 但
各演替阶段的相似性系数总体上均表现为下降的趋
势ꎬ 即出现群落间演替阶段间隔越远、 各物种间相
同种类也越少ꎬ 相似性系数也越小的现象ꎮ
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(责任编辑: 张 平)
585  第 6期              籍 烨等: 喀斯特石漠生态系统不同自然演替阶段中苔藓植物多样性特征分析