东灵山地区植物群落类型及多样性研究.docx
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东灵山地区植物群落类型及多样性研究
东灵山地区植物群落类型及特点研究
可以看得出来,无论是文字还是图表作者都经过了精心的考虑和设计,全文内容准确,图表精美,文字流畅,引文得当,是一份非常优秀的实习报告。
成绩:
98
00213035 资源环境与城乡规划管理 陈秀欣
1.前言:
8月6日至8月13日,在北京东灵山地区我们完成了植物地理野外实习.此次实习是对植物地理学课上所讲内容的巩固与提高.实习中要求认识北京地区常见野生植物;掌握植物标本的采集,压制,记载,定名的基本方法;掌握植被野外调查的基本方法-样地法,中心点四分法和样线法.实习中我们注意观察思考了东灵山植物群落特征、环境要素与植被的关系、东灵山植被分布特点以及植物地理学在现实生活中的一些应用.
2.区域自然地理概况:
2.1位置:
实习区位于北京市门头沟区清水镇境内,与河北省涿鹿县接壤.东灵山位于北京市区西北约100km处,属于五台山向东延伸的支脉,太行山系.地理位置在东京115°26′-115°30′,北纬40°00′-40°02′.最高峰海拔2303m,最低海拔为1000m,相对高差为1300m左右.[1]
2.2地貌状况:
受构造的影响,该区地貌类型多样,山地以中山为主,还有低山和丘陵.河谷由一个个断线盆地构成,河谷内有一个个2-3级堆积阶地.地貌最显著的特点是岭谷相间和成层性.
图1:
东灵山地形图
2.3岩性:
受构造的影响,该区岩性多样,东部主要是震旦纪白云质灰岩,西部森林公园所在地一带为花岗岩,而中部东灵山主峰一带为安山岩,在河流阶地上有黄土堆积.
2.4气候及土壤状况:
该区为暖温带半湿润大陆性季风气候.受百花山雨影区的影响,实习区降水量偏低.在海拔1800m以上,气候湿润,植被以草甸为主,分布着草甸土;海拔800-1800m之间为半湿润偏湿气候,以森林和落叶灌丛为主,分布着棕壤,海拔800m以下为暖温带落叶阔叶林区域的地带性土壤-褐土.
2.5植被状况:
东灵山地区的森林群落,主要是由落叶栎类组成.在山沟等地比较湿润的局部地区有椴属、小叶白蜡、核桃楸、槭属、青杨等落叶阔叶杂木林;在高海拔是山杨及桦木类次生林;中海拔及低山还有油松、白皮松、侧柏、杜松、赤松(赤松分布在辽东和山东半岛!
)、华山松等针叶林类型;低山及干旱山坡、岗地有以荆条为主的灌丛,其它如黄栌、黄刺玫、绣线菊、鼠李、溲疏、山梅花、蚂蚱腿子等也很常见.[1]
3.研究方法:
此次研究主要是通过野外调查取样及翻阅植物志来完成.取样时间是2004年8月6日至8月13日,取样地点集中在东灵山区附近。
我们用样方法共调查样地7个,分别为蒙古栎林、鬼见锦鸡儿灌丛、林缘草甸、桦林、小叶鼠李三裂绣线菊灌丛、虎榛子灌丛、荆条灌草丛。
用中心点四分法调查了松树峪,用样线法调查了亚高山草甸.(1)样方:
样方面积森林群落是10mⅹ10m,灌丛是4mⅹ4m,草甸是1mⅹ1m.对于乔木层主要调查了树高、枝下高、冠幅、胸径、基径、物候相;灌木层主要调查了物种丛数、覆盖度、高度、物候相;攀缘植物调查物种多度、攀缘高度、物候相、被攀缘物种;草本层主要调查了物种多度、盖度、叶层和生殖层高度、物候相.(2)中心点四分法取长度200m,点20个,测距10m,记录每个象限中与中心点距离最近的乔木个体,记录植物名,该个体到中心点距离以及该个体胸径、基径和灌幅.计算每个物种的密度、相对密度、优势度、相对优势度、频度和相对频度以及该物种重要值.其数据整理情况见附1.(3)样线法在基线上取点4个,以这些作为样线起点,从每个起点开始各拉一条10m样线,在每条样线上每隔1m确定一个取样点.记下取样点上接触到的植物、种名、沿样线所截长度,垂直于样线最大宽度.计算每个种相对密度、相对盖度、相对频度和重要值.其数据整理情况见附2.
4.研究结果和分析:
4.1东灵山植物群落类型:
东灵山的植被可以划分为5个植被型,29个群系,[2]
表1:
东灵山植被型及群系[4]
4.1.1种群空间结构 种群的空间结构主要有3种类型,分别为均匀型,随机型和集群型.我们在实习中常见到的是随机型和集群型.随机型的代表是蒙古栎林样地中的蒙古栎种群,集群型的代表是虎榛子蒙古栎灌丛样地中的虎榛子种群,它们的水平投影简图如下:
图2:
种群空间结构-蒙古栎 图3:
种群空间结构-虎榛子
4.1.2群落物种、种类组成特征 这里主要列表显示一下实习中所调查样方的情况,东灵山地区植物群落中植物种类丰富,充分代表了亚热带落叶阔叶林的特征.但从各层物种丰富程度来看是草本层多于灌木层多于乔木层.但对于群落来说,从重要值角度来看森林群落一般是乔木的重要值较高,灌木群落和草本群落由于仍处于演替阶段所以有的群落中灌木、草本植物的重要值也相对较高.
表2:
样地种群多样性分析
蒙古栎林
鬼见锦鸡儿灌丛
林缘杂类草草甸
桦林
三亚绣线菊-小叶鼠李灌丛
虎榛子蒙古栎灌丛
荆条-野古草灌草丛
优势种
蒙古栎
鬼见锦鸡儿
棘皮桦
三亚绣线菊、小叶鼠李
蒙古栎
虎榛子
山杏
荆条
山杏
各层植物种类数
乔木层
1
无
无
4
无
1
无
灌木层
7
1
1
4
3
5
1
藤本植物
4
无
无
5
无
2
无
草本层
20
29
24
28
29
26
18
4.1.3群落动态:
群落并非处于一成不变之中,在不同的时间尺度上,群落都在发生变化.表3给出了调查中所遇到的样方群落季相情况.另外,人类活动也会对植物群落造成一定的影响.比如,由于放牧、修建公路等人为影响会对植物群落造成影响;人工造林也是一种改造形式,东灵山区常见的人工林是油松林和落叶松林.
表3:
调查样方群落季相统计
蒙古栎林
鬼见锦鸡儿灌丛
林缘杂类草草甸
桦林
三亚绣线菊-小叶鼠李灌丛
虎榛子蒙古栎灌丛
荆条-野古草灌草丛
季
相
蒙古栎,果期,黄绿色调
鬼见锦鸡儿处在果期,黄绿色
花期为主的杂类草,黄绿色
黄绿色调桦林
暗绿色三亚绣线菊-小叶鼠李灌丛
虎榛子,暗绿色,果后期为主;
蒙古栎,黄绿色,果期;
山杏,黄绿色,营养期
荆条,花期,黄绿色;山杏,营养期,黄绿色
4.1.4群落演替状况:
对于旱生演替群落来说,演替速度在地衣、苔藓阶段最快慢,草本群落和灌木群落演替阶段最快,进入森林群落演替阶段后又开始变满.我们所调查的样方中,有的处于草本、灌群落演替阶段,有的处于森林群落演替阶段.对于几个群落的立木更新情况的统计见表4.从表中数据可以明显看出森林群落立木更新的株数和生长情况明显优于草灌木群落.这也正显示了草灌木群落向森林群落逐渐演替的一个动态过程.
表4:
立木更新数据
蒙古栎
桦林
虎榛子灌丛
荆条-野古草灌草丛
山杏
蒙古栎
五角枫
五角枫
棘皮桦
黄花柳
蒙古栎
蒙古栎
山杏
山杏
株
数
50cm以下
11
1
50cm-100cm
1
1
4
2
100cm-200cm
1
2
1
4
1
1
1
200cm以上
2
1
1
1
起源
实生
萌生
实生
实生
萌生
实生
实生
实生
实生
实生
4.2东灵山区植物群落生活型:
见表5,这一生活型谱具有明显的垂直变化趋势,地下芽植物随着海拔的升高而增加,高位芽植物则随海拔升高而降低.亚高山锦鸡儿灌丛和硕桦林的地面芽与地下芽植物比例相同,且居优势;亚高山草甸没有中高位芽,小高位芽和地上芽植物;亚高山锦鸡儿灌丛无高位芽植物,而中低山的山杏、荆条、三桠绣线菊灌丛则有高位芽植物;硕桦林、部分油松林和落叶松林缺乏小高位芽植物;辽东栎林、黑桦林、落叶松林、山杏灌丛和荆条灌丛群落内基本上没有一年生植物.[1]
表5:
东灵山植被生活型组成 [1]
群落
海拔
(m)
中高位芽
小高位芽
矮高位芽
地上芽
地面芽
地下芽
一年生
鬼见锦鸡儿灌丛
2303
0.00
4.76
4.76
0.00
42.86
42.86
4.76
亚高山草甸
2130
0.00
0.00
5.88
0.00
52.94
23.53
17.65
荆条灌丛
850
7.14
7.14
28.57
0.00
28.57
28.57
0.00
三桠绣线菊灌丛
850
3.85
7.69
30.77
0.00
34.62
19.23
3.85
4.3东灵山植被空间结构:
4.3.1坡向分异:
山体内部在同一海拔高度范围内,由于坡向不同,水热组合状况不同,使同一垂直带或亚带内的植物群落有很大差别.最主要的例子是低山山杏、荆条、三桠绣线菊灌丛,在阴坡分布在海拔800-1200m,而在阳坡可达1400m.
4.3.2垂直结构:
从森林顶部到底部依此出现乔木层,灌木层,草本层.从表?
中可以明显看出随着海拔高度的升高,乔木层数量减少,覆盖度下降,灌木层草本层高度大体上呈下降趋势.随着海拔高度升高,温度降低,紫外线照射增强,所以植物高度逐渐降低,耐寒性植物种类增加,植物颜色鲜艳,即使是同一种植物我们在山顶和山下所观察的个体差别也比较大.
表6:
群落各层片特征(注:
高度采用生殖层数据计算)
蒙古栎林
鬼见锦鸡儿灌丛
林缘杂类草草甸
桦林
三亚绣线菊-小叶鼠李灌丛
虎榛子蒙古栎灌丛
乔木层
高度
9.75m
7.75m
盖度
50%
40%
灌木层
高度
1.23m
0.35m
0.6m
1.65m
0.61m
0.94m
盖度
40%
80%
1%
23%
30%
25%
藤本植物
高度
0.3m
1.72m
盖度
<1%
<1%
草本层
高度
0.9m
0.39m
0.55m
0.58m
0.5m
0.76m
盖度
18%
60%
~100%
50%
60%
70%
图5:
群落草本层高度、乔木层盖度随海拔变化示意图
4.3.3水平结构:
群落内水平方向上的不一致性成为群落的镶嵌性,其表现为群落内部划分为一个个小的斑块,在每个斑块内不同植物的数量比例,郁闭度,生产力等方面都不相同.这里以三桠绣线菊,小叶鼠李,绒毛绣线菊灌丛为例.从图6中可以看出样地基本上可以划分为三个斑块.A斑块以三桠绣线菊,小红菊为主伴有少量远东芨芨草;B斑块有
绒毛绣线菊,小叶鼠李,伴有大量远东芨芨草和枪草,并由少量小红菊;C斑块有小叶鼠李和少量远东芨芨草,其整体覆盖度不如斑块A,B.
图6:
群落水平结构
5.讨论:
5.1不同生境条件对植物生长的影响:
5.1.1土壤:
山地土壤类型由低海拔至高海拔依次分布着山地褐土、山地棕壤、山顶为草甸土.受土壤酸碱度,腐殖质含量,含水量和厚度的影响,植被分布类型有很大差别.低山阳坡不及30cm,以山杏,荆条为主;低山阴坡土层厚30-50cm以灌丛为主,也有森林;棕壤厚落叶阔叶林分布很多.
表7:
样地土层状况
蒙古栎林
鬼见锦鸡儿灌丛
林缘杂类草草甸
荆条-白羊草灌草丛
三亚绣线菊-小叶鼠李灌丛
虎榛子蒙古栎灌丛
土层厚度
0.4m
0.4m
0.6m
0.2m
0.1m
0.3m
土壤类型
薄层山地棕壤
山地草甸土
山地棕壤
褐土
石灰性棕壤
黄土母质褐土
5.1.2阳光:
由于植物所受光照条件不同导致其生长情况不同.阴阳坡的影响是一个很好的例子.东灵山下海拔800-1200m的阴坡有中低山山杏、荆条、三桠绣线菊分布,在阳坡可达到1400m.[3]根据调查数据,处于林窗与非林窗的两个蒙古栎林群落灌木层,草木层覆盖度是不一样的.一组处于林窗状态乔木层40%,灌木层60%,草本层40%;二组乔木长势较第一组好,乔木层50%,灌木层40%,草本层18%.这就是由于高大的乔木阻挡了进入群落内部的阳光导致底层植物长得不好,林窗的存在使得大量阳光得以进入群落下部因此一组灌木层和草本层长的好覆盖度较二组大.
图7:
蒙古栎林1各层覆盖度 图8:
蒙古栎林2各层覆盖度
5.1.3温度与水分:
在热量梯度上从暖至冷,大致排列有:
人工油松林-荆条灌丛-辽东栎林-黑桦林-杂木林-三桠绣线菊灌丛-山杏灌丛-人工落叶松林-白桦林-硕桦林-亚高山草甸-鬼见锦鸡儿灌丛.在水分梯度上,中山带大致有三桠绣线菊灌丛-荆条灌丛-山杏灌丛-人工油松林-辽东栎林-杂木林-桦木林.热量主要是由最热月均温和最冷月均温决定,温度是由年均降水量,土壤水分决定.不同的干湿状况生长有不同的植物种类,如三桠绣线菊与山杏指示中山偏旱生境;西叶苔草为亚高山偏旱生境;二叶五鹤草,毛榛指示中山偏湿生境.[3]
5.1.4地形
表8:
蒙古栎林坡度分析
一组
二组
三组
四组
坡度
18°
18°
23°
30°
土层厚
0.25m
0.4m
0.2m?
0.65m
由于坡度不同,对土壤厚度有一定影响,如图所示.(第三组数据可能测量有误,制图时将其进行了处理)不同的土层厚度会影响土层含水量,腐殖质含量等,这将进一步影响植物种类以及其生长情况.根据调查蒙古栎林的数据显示一组蒙古栎平均基径12.92m,二组蒙古栎平均基径18.2m,三组蒙古栎平均基径17.94m,四组蒙古栎平均基径18.1m.出
去其它一
些因素的影响外可以看出土层越厚对植物生长越有利.
图9:
土层厚与坡度的关系
5.2东灵山地区植被分布特点总结:
5.2.1东灵山垂直带谱:
从东灵山下部至上部,植被依此分布有次生灌从(多为荆条、绣线菊、山杏等)、落叶阔叶林、亚高山草甸.中低山山杏、荆条、三桠绣线菊灌丛生长环境为:
坡度15-35度,气候温暖,干燥,土壤为山地褐土.植被以较耐旱,喜温暖的灌丛为主;中山辽东栎林生长环境为:
坡度15-35度,气候温凉,水分中等偏旱,土壤为棕壤.乔木层植物以辽东栎林为优势种,灌木层发育较好,种类较丰富,地被层以草本占绝对优势,苔藓不发育;中山辽东栎林生长环境为:
坡度20-30度,气候温凉,水分中等偏湿,土壤为山地棕壤.灌木层发育较好,种类较丰富,地被层以草本占绝对优势,苔藓不发育;中
图10:
东灵山地植被垂直分布示意图
山黑桦林,白桦林生长环境为:
坡度15-30度,气候温凉,水分中等偏湿,土壤为山地棕壤.乔木层植物在海拔低处一般以黑桦为主,较高处以白桦为主,灌木层发育较好,种类较丰富,地被植物比较繁茂;亚高山硕桦林生长环境为:
坡度15-35度,气候寒冷,水分中等偏湿,土壤为草甸棕壤.乔木层种类较黑桦与白桦林少,灌木种类也极少;亚高山草甸生长环境为:
坡度10-30度,气候寒冷,水分中等较湿,土壤为山地草甸土;亚高山灌丛生长环境为:
坡度20-25度,气候寒冷,水分偏旱,土壤为山地草甸土.[4]
5.2.2东灵山植被特点:
(1)坡度集中在15°-35°,植被带宽广程度居中.即不像青藏高原植被带的宽广,但也能较好的反映各植被带内物种种类以及群落特点.
(2)植被带基本含盖了暖温带落叶阔叶林特点,没有亚高山针叶林带.对于水平地带性反映程度不是很好.种类以北温带分布为主,由于其植物种类的丰富对于暖温带有一定的代表性.(3)代表暖温带植物生活型谱主要特征的地面芽植物在东灵山地区植物群落中表现稳定,不随山地海拔高度的变化发生较大的波动,显示了地带性强大的约束力.(4)受植物自身生长条件的限制山地分布阴阳坡均有所不同.如中山辽东栎林多居于阳坡、半阳坡,而中山杂木林、黑桦、白桦林、亚高山硕桦林主要居于阴坡、半阴坡.
5.2.3东灵山植被演替情况:
由于人类活动影响,东灵山植被次生林较多.比如,落叶阔叶林的白桦林,一般认为是华北落叶松林破坏后的次生林.栓皮栎林和槲栎林也没有见到.山地植被中有人工油松林与人工落叶松林.植物群落中有干冷条件下的亚高山锦鸡儿灌丛,干暖条件下的中低山荆条灌丛,湿冷条件下的亚高山硕桦林,湿暖条件下的中心黑桦林.根据北京地区古植物研究的结果,中山演替系列大致为:
灌丛-辽东栎疏林-辽东栎林;灌丛-桦木林-杂木林;亚高山的演替系列大致为草甸,灌丛-桦木山杨林-亚高山针叶林.[3]
5.2.4东灵山植被垂直分布与其它暖温带森林的比较:
中国的暖温带落叶阔叶林分布于北界沈阳-丹东一线,南界秦岭-淮河一线,东界沿海,西界甘肃东部;属于明亮的夏绿林,没有山毛榉属的种类;分为3个植被亚型,8个群系组,29个群系。
暖温带落叶阔叶林区域,从南到北山地纵横,如图10所示,从北到南有军都山,五台山,关弟山,霍山,中条山,伏牛山,秦岭主峰的太白山,这些山地一般海拔在2000m以上,可以看出植被分带现象.受海拔影响,在东灵山没有见到成片亚高山针叶林.受温度,降水影响,暖温带南部的森林群落有极少量常绿阔叶林小高位芽植物,北部地区缺乏藤本植物,地上芽植物越往南越少,一年生植物北部多于南部.华北暖温带相对干燥,落叶阔叶林是以小型叶植物占优势.
图11:
中国暖温带落叶阔叶林比较[5]
6.结论:
通过实习中的观察与实地操作,我们对东灵山周围植物群落的分布和基本特征都有了一定的了解.将书本上所学与实际紧密结合了起来,比如对于种群结构、群落季相、优势种和附属种的概念有了深刻认识.东灵山地区的植被情况总结如下:
(1)东灵山地区植物种类丰富,对暖温带落叶阔叶林有一定的代表性.
(2)东灵山地区植物群落生活型谱特征符合暖温带植物生活型谱基本特点,即地面芽植物所占比例较大.
(3)各森林类型乔木层物种丰富度均较低,灌木层和草本层物种丰富度较高。
大多数森林类型中,物种丰富度的结构是:
草本层多于灌木层,灌木层多于乔木层。
(4)所有森林类型中,环境因子与物种多样性关系不是很明显,坡位、坡向、阳光、土壤存在一些影响。
(5)由于海拔高度影响东灵山在垂直方向上有植被分带现象,但缺少亚高山针叶林.
参考文献:
[1]蒋有绪等 1998林业出版社 中国森林群落分类及其群落学特征 231-232
[2]刘鸿雁 2004东灵山植物地理野外实习指导 6
[3]江洪、黄建辉等1994东灵山植物群落的排序、数量分类和环境解释,植物学报,36(7):
539-551
[4]马克平 陈灵芝等1998北京东灵山地区植物群落多样性的研究 生态学报18
(1)
[5]陈灵芝等1997科学出版社 中国森林多样性及其地理分布79
后记:
感谢刘鸿雁老师和汪劲武老师给了我们这次难忘的植物地理野外实习.在老师们的悉心讲解下我们将书本所学知识与实际很好的结合了起来.我们在实习中注意思考了植树造林对于涵养水源的作用;公路两侧护坡的问题;植被对于防风固沙的作用;人类活动对于植物群落的影响等问题.另外,我们认识了北京地区常见的200余种植物,对一些可入药,有毒等植物也有了一定了解,也了解了一些虫媒花的传粉方式.实习中我们也发现大量植被遭到破坏,我们真正的感到保护环境,保护大自然中绿色的重要;实习中同学们之间的情意也让人难忘,在此也要感谢所有给予过我帮助的同学.
附1:
样线法数据统计
相对密度
相对盖度
相对频度
重要值
扁蓿豆
13.70%
0.41%
2.5%
16.61%
峨冠草
1.37%
4.08%
2.5%
7.95%
小红菊
2.74%
0.82%
2.5%
6.06%
轮叶马先蒿
10.82%
8.98%
10%
29.8%
歪头菜
5.48%
1.64%
5%
12.12%
拳参
2.88%
15.51%
10%
28.39%
地榆
16.85%
21.22%
22.5%
60.57%
硬质早熟禾
1.37%
6.12%
2.5%
9.99%
雪白委陵菜
8.36%
7.76%
10%
26.12%
石竹
8.36%
6.53%
7.5%
22.39%
瓣蕊唐松草
4.79%
5.31%
5%
15.1%
狼毒
2.74%
2.04%
2.5%
7.28%
百苞筋骨草
0.82%
4.90%
2.5%
8.22%
火绒草
3.42%
2.04%
2.5%
7.96%
北柴胡
1.37%
6.53%
5%
12.9%
苔草
5.07%
3.27%
5%
13.34%
岩青兰
3.83%
2.86%
2.5%
9.19%
附2:
中心点四分法数据统计
相对密度
密度
×10-5
优释读
×10-4
相对优势度
频度
相对频度
重要值
春榆
0.025
1.95
1.62
3.57%
0.1
3.4%
9.47%
山定子
0.0875
6.825
1.19
2.62%
0.2
6.8%
18.17%
北京丁香
0.1
7.8
2.07
4.56%
0.4
13.6%
28.16%
核桃楸
0.225
0.1775
8.39
18.49%
0.45
15.3%
56.29%
蒙古栎
0.0875
6.825
7.28
16.05%
0.35
11.9%
36.7%
棘皮桦
0.075
5.85
2.99
6.59%
0.2
6.8%
20.89%
五角枫
0.1375
1.07
10.50
23.14%
0.49
16.7%
53.59%
小叶椴
0.025
1.95
2.39
5.27%
0.1
3.4%
11.17%
大叶白蜡
0.125
9.75
2.85
6.29%
0.25
8.5%
27.9%
旱柳
0.025
1.95
2.15
4.75%
0.1
3.4%
10.65%
山杨
0.075
5.85
2.03
4.47%
0.15
5.1%
17.07%
黄花柳
0.0125
9.75
1.91
4.22%
0.05
1.7%
7.17%
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- 关 键 词:
- 灵山 地区 植物群落 类型 多样性 研究
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