样地植物种类调查

2　样地植物种类调查

2.1　植物种类在样方中的出现频次

植物种类在样方中出现频次的高低，可以间接反映调查地区植物种类的丰富度。表3-3-7是调查样地各样方中出现的植物种类，计11科、21属、23种。本文所有图表中种类编号均与表3-3-7中的编号相同。

图3-3-6是以不同物种在样地中出现的频次表示的物种丰富度模式。从分析结果可以看出，塔里木河中游地区多数植物种类在样方中的出现频次较低。调查的23种植物中，有4种仅出现于1个样地中，占所有种数的17.39%，其中蓟(Cirsium sp.)和砂蓝刺头(Echinops gmelinii)仅出现于乌斯满断面的8号样地，猪毛菜(Salsolu sp.)和细叶西伯利亚寥(Polygonum sibiricum vur.　thomsonii)仅出现于乌斯满断面的11号样地。2种出现于2个样地中，占所有种数的8.69%，6种出现于3个样地中，占所有种数的26.08%。在调查样地中出现频次最高的是多枝柽柳(Tumurix rumosissimu)，在调查的3个断面的17个样地中均有出现，占样地总数的89.47%。其次为芦苇(Phrugmitescommunzs)，出现于3个断面中的12个样地，占样地总数的63.15%。再次为黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、胡杨(Populus euphruticu)，分别出现于11个样地中，占样地总数的57.89%。

2.2　样地与种类的分类

表3-3-8是应用TW INSPAN多元划分方法对19个样地和23种植物分类的运算结果。以此为基础进行样地与种类的划分。在划分过程中，首先把所有样地和种类分成0和1两大类，然后这两大类再各自划分成两类。以此类推，直至达到所要求的划分水平为止。选择最多划分水平为7，每次划分最多分类数为2，得到塔里木河中游地区样地与植物种类的TW INSPAN聚类图。

图3-3-7的右侧显示的是应用TW INSPAN划分出来的7个样地类型，除10号样地应属于乌斯满河口断面外，其余样地的分类均与实际断面的布设相吻合，分类结果基本符合实际情况。从分析结果可以看出，阿其河口断面的7个样地(不包括其中的10号样地)最早从3个断面的19个样地中划分出来，说明该断面与其他2个断面具有较大的相异性。该断面位于塔里木河中游地区的末段，地下水位较前2个断面深，土壤含水量低，平均为2.33%～12.94%，远低于其他2个断面的水平。该断面植物群落主要以多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、胡杨(Populus euphratica)和芦苇(Phragtnites communis)等种占优势，且多处于衰败状态。除此以外，还有其他常见种类，如骆驼刺(Allhagi sparsifolia)、花花柴(Karelinia caspica)和胀果甘草(Clyzyrrhiza inflates)等。

表3-3-7　塔里木河中游地区19个样地中植物种类

图3-3-6　以不同物种在样地中出现的频次表示的塔里木河中游地区物种丰富度模式

图3-3-7　塔里木河中游地区3个断面19个样地的TW INSPAN分类图

表3-3-8　塔里木河中游19个样地23种植物的TW INSPAN分类数

图3-3-8　塔里木河中游地区植物群落物种的TWINSPAN分类图

沙子河口断面和乌斯满河口断面的关系较为密切，位于调查区域的中、上段，水分条件相对较好，地下水位较浅，有些地段甚至尚存有大面积的积水，植被生长状况良好。主要以多枝柽柳(Tamarixramorissima)、胡杨(Populus　euphrutica)、刚毛柽柳(T.hispida)、黑果枸杞(Lycium　ruthenicum)、牛皮消(Cynunchum　sibiricum)、骆驼刺(Alhagis　parsifolia)等种类为建群种。

从图3-3-7的结果还可以看出，距河岸较远的样地与距河岸较近的样地亦明显的划分开来。如沙子河口断面距河岸较远的17，18，19号样地与距河岸较近的13，14，15，16号样地在第3划分水平处分开，反映出距河岸不同横向距离上样地间的差异。其中，17，18，19号样地地表几为风蚀光板地，胡杨与柽柳的长势极为衰败，除在柽柳灌丛基部可见少量芦苇残根外，地表无草本植物生长。其他断面亦有类似景观。

图3-3-8的右侧显示的是应用TWINSPAN对23种植物种类划分的结果。主要分为3个种类组(species　group)：组I有7种，包括种1，6，7，9，11、14，22；组II有6种，包括种2，3，5，10，12，16；组III有10种，包括种3，4，8，13，15，17，18，19，21，23。其中组III大多数种类在样地种的出现频次较低。由于TWINSPAN分类主要依据的是植物种类数据，因此对种类的划分不考虑环境因子的影响。

2.3　样地与种类的CCA排序

首先对野外采集的环境因子数据进行最大值标准化预处理，即每组实际测定值与该组中最大值之比(表3-3-9)，并对7个环境因子数据进行相关分析(表3-3-10)。

从7个环境因子相关分析的结果看(表3-3-10)，土壤含水量与地下水埋深呈显著负相关(－0.91126)，土壤电导率与pH值、地下水埋深与pH值、土壤含水量与海拔等呈较显著负相关，相关系数分别为：－0.65838、－0.64072、－0.51667。土壤电导率与地下水矿化度、地下水埋深与矿化度、土壤电导率与地下水埋深、海拔与地下水埋深等呈正相关，相关系数分别为：0.781364，0.698116、0.643468、0.539984。以上数据分析与实际观测情况较吻合。

以表3-3-9为CANOCO环境数据源(*.env)，以植物盖度等指标为CANOCO种类数据源(*.spe)，构成环境因子与种类数据矩阵，应用典范对应分析(Canon-ical correspondence analy-sis，CCA)方法对塔里木河中游地区19个样地和23种植物进行排序分析，得到CCA二维排序图(图3-3-9)。

表3-3-9　塔里木河中游地区最大值标准化后的环境因子数据

表3-3-10　塔里木河中游地区7个环境因子间的相关系数

图3-3-9　塔里木河中游植物群落的CCA二维排序图

图3-3-9中，“O”表示样地，“*”表示种类，其数字所代表的样地和种类与表3-3-7中的相同。在排序图中，环境因子用带有箭头的线段表示，连线的长短表示样地、植物种类分布与该环境因子关系的大小，箭头连线与排序轴的夹角表示该环境因子与排序轴相关性的大小，箭头所指的方向表示该环境因子的变化趋势。分析时，可以作出某一种类(或样点)与环境因子连线的垂直线，垂直线与环境因子连线相交点离箭头越近，表示该种(或该样点)与该类生境因子的正相关性越大，处于另一端的则表示与该类环境因子具有的负相关性越大。图3-3-8中，由于分辨率的原因，个别样地和种类，如样地8和样地9，种类12，13，18，22在图形中的“拥挤”现象而未在图中显示出来，但根据CANOCO.sol数据文件，样地8和9的位置在样地12的附近；种类12在种类5，6的附近；种类13，18在种类3的附近；种类22在种类9的附近。同时样地8，9的亦位置较为特殊，分别位于中部乌斯满河口断面的沼泽地带；而种类12，即牛皮消(Cynunchum sihiricum)，为寄生植物，主要缠绕于柽柳和黑果枸杞上生长，较为特殊。

植物种类与样地的分布格局在图中以点的形式表示出来，种类点与环境因子箭头共同反映出植物种类的分布沿每一环境因子的梯度方向的变化特征。第一排序轴、第一排序轴、第二排序轴(未在图中显示)的特征值分别为0.34640、2464　和0.1525。第一排序轴与地下水水位呈正相关(0.6620)，土壤含水量、海拔呈负相关(－0.6311、－0.4362)，第一排序轴与pH值呈正相关(0.6036)，与土壤电导率和矿化度呈负相关(－0.5521，0.4760)。

从图3-3-9中可以看出，样地12，13，16，17，18，19位于第一象限内，包括种类2，5，8，10，16等，样点主要分布于乌斯满河口和沙子河口断面。该地段土壤含水量较高，地下水位较浅，植被生长状况良好。随着地下水位的加深，在第二象限出现样地1，2，3，4，6，7，10，主要分布于阿其河口断面。该地段土壤含水量低，地下水位较深。主要分布有芦苇等植物。第一、二、四象限土壤含水量有增加的趋势，因此多数植物分布于该象限中。除此以外，pH值、土壤电导率、矿化度亦较强的影响着该地区植被的分布格局，多数样地与植物种类趋向于pH值、土壤电导率、矿化度降低的方向分布。

2.4　群落分布与环境因子之间的关系

植物群落和群落环境是矛盾的复杂统一体。为确定排序结果中排序轴的意义，从而了解决定研究地区植被分布的主导性因子，我们以植物覆盖度为指标，对所研究的19个样地23种植物的平均盖度与7个环境因子(海拔、土壤含水量、土壤pH值、总碱度、地下水埋深、矿化度、土壤电导率等)作了多元逐步筛选回归分析(图3-3-10，图3-3-11)。

图3-3-10　塔里木河中游地下水埋深与植被盖度之间的回归分析

图3-3-11　塔里木河中游土壤含水量与植被盖度之间的回归分析

结果表明：在影响塔里木河中游地区植物群落分布的环境因子中，19个样地和23种植物在CCA排序第一、第二轴上的位置与地下水位(W，P<0.01)和土壤含水量(W，P<0.002)的关系最为密切，它们之间显著相关，其逐步回归式如下：

X₁=－9.5991L+100.86　　　　R²=0.645　9 X₂=1.65W+43.011　　　　　　　R²=0.7646

式中：X₁，X₂分别为不同地下水位和土壤含水量条件下的植被覆盖度，L为地水位，W为土壤含水量。

因此，可以认为CCA排序第一轴是一个地下水位梯度变化轴，沿该轴的方向地下水位有增高的趋势。这种梯度变化趋势还表明，在大尺度研究范围内，地下水位是决定该地区植物群落类型分布的主导环境因子。CCA排序第一轴是一个土壤含水量梯度变化轴，沿该轴的方向土壤含水量逐渐增高。这种增高趋势相应地影响着植物生长的变化。同时，不同群落类型的分布格局还受所处环境的地形、地貌、温度、光照、植被覆盖度以及人类干扰等因素的影响，导致植被分布格局的复杂性和多变性。

前述分析表明，CCA排序第一、第二轴分别代表着地下水位和土壤含水量的递增趋势，这与该地区植物群落的分布生境条件是基本吻合的。