长白山西坡小叶章种群迅速扩张对火灾风险的影响

于德江，王晓东，费 龙，褚丽娟，吴正方

(1.长白山自然保护管理中心维东保护管理站，吉林长白山保护开发区管理委员会134504;2.长春师范大学城市与环境科学学院，吉林长春130032;3.东北师范大学地理科学学院，吉林长春130024)

长白山作为我国5A级旅游区［1］，每年吸引国内外游客2000多万［2］，对于本地和长吉图地区整体开发和经济社会发展有一定意义［3］。长白山又是我国重要的自然保护区和国际人与生物圈、人与地理圈、山地研究发起组织等十个国际组织评选的全球28个环境监测点之一［4］。有鉴于此，保护其生态环境、维系其生态系统的压力尤为突出。

对生态环境影响最为明显的是人为不慎或其他原因引发的火灾。火灾能够烧毁大片原始林地，使许多植物受损［5］，野生动物的生存环境也遇到威胁［6］，所以防火的问题极为重要。在气候变化与人为干扰增强的背景下［7］，长白山西坡生态系统也经历着深刻变化［8］，其中对火灾影响最明显的是小叶章种群的迅速扩张［9］。小叶章成为林下优势植物，并且向上侵入苔原［10］，向下深入到针叶林风灾区。种群的扩张与蔓延，使防火面对新的挑战、新的危机。

针对这种情况，本文以长白山苔原带下缘为研究区，利用数理统计等方法分析小叶章的扩张态势，认识其对火灾的影响，并提出积极应对措施。这对深入研究长白山生态系统的变动特征，增强对火灾的认识，以及提高自然保护水平有一定的启迪意义。

1 研究方法

1.1 以点带面方法

在生存环境最为恶劣的苔原带设点取样［11］，即在生长环境最差的垂直带进行分析，可以从侧面反映小叶章的扩张态势，反映长白山西坡火灾的孕灾特征。

1.2 样方调查法

2012年5－6月和9－10月采用样方调查法在长白山西坡苔原带下缘，沿着与岳桦林线边缘大约高出10m海拔的水平方向间隔100m取样，一共得到125个样方，样方的大小为10m×10m。用GPS测定样方的经纬度和海拔，用坡度仪测定坡度，调查内容为样方内各种苔原植物(灌木和草本)的名称、盖度(方格法与目测法相结合)、生长高度(用卷尺测量，精确到1cm)。

1.3 数据分析

对所有样方内苔原植物的种类、盖度、生长高度进行整理归纳，分别计算各种植物的频度和相对频度［12］、盖度［13］、生长高度［14］等生态指标，分析各种植物在群落中的地位，利用各种植物的长势来分析种群动态。

频度=某种植物的样方数目/总样方量

相对频度=某种植物的频度/所有植物频度总和

利用常规统计方法分析小叶章种群在苔原群落中的地位，应用常规统计方法计算各种植物盖度与高度的均值、变异系数和偏度等统计量，通过对比分析认识小叶章种群的生长特征，判断小叶章种群的发展态势。

2 结果与分析

2.1小叶章种群扩张特征

2.1.1 植物频度分析

从各种植物频度的统计结果可以看出，苔原带下缘共有16种植物，各种植物的频度存在显著差异(单个样本T检验:P＜0.05)，说明在这个带内各种植物的地位是不同的。小叶章的频度为0.85，相对频度为0.335，远大于第2位的光脉黎卢(频度0.42;相对频度0.165)，占有绝对优势。对植物频度的分析反映出小叶章扩张态势明显，排斥原有植物的趋势显著，表明即使在生境非常严酷的苔原带，小叶章的侵占能力也很强。

表1 各种植物频度统计表

2.1.2 植物盖度

从植物盖度统计分析结果可以看出小叶章的盖度最大(均值52.56%)，与其他各种植物存在显著差异(单个样本T检验:P＜0.05)，说明小叶章在苔原植物中优势地位非常明显(远大于第2位的光脉黎卢，均值:12.04%)。同时变异系数最小(0.29，倒数第2位是光脉黎卢，1.19)，偏度与峰度均为负值，表明小叶章扩张已经遍布苔原下缘，对原有植物的挤压是显著的，苔原带固有的笃斯越桔与仙女木由原来广泛分布的建群种演变为零星分布的稀有种(均值小。笃斯越桔:0.46;仙女木:0.11)，变异系数大(笃斯越桔:2.85;仙女木:38.27)，偏度与峰度值高(＞3)。这些分析表明小叶章通过盖度的优势已经呈现取代此地原有建群种的趋势。

表2 各种植物盖度数理统计表

2.1.3 高度分析

从植物生长高度统计分析结果可以看出小叶章的高度最大(均值0.86m)，与其他各种植物存在显著差异(单个样本T检验:P＜0.05)，说明小叶章在苔原植物中生长高度优势地位明显(大于第2位的光脉黎卢(均值0.58m))。变异系数最小(0.5)，偏度与峰度值很低，表明遍布苔原下缘的小叶章生长高度都较大，而苔原带固有的笃斯越桔(均值0.15m)与仙女木(均值0.03m)的生长高度显然无法与小叶章相比，这些分析表明小叶章通过生长高度的竞争优势排挤原先植物，实现盖度增加、领域突破，最后成为这里的优势种。

表3 各种植物生长高度数理统计表

01白花碎米荠(Cardamine leucantha) 0.04 0.15 3.75 4.89 21牛皮杜鹃(Rhododendron aureum) 0.07 0.11 1.57 3.69 15.31羊胡子苔草(Cares call－ inichos) 0.02 0.04 2.00 4.47 18.86高山芹(Angelica saxatile) 0.07 0.41 5.86 3.61 9.98小山菊(Dendranthema oreastrum Ling) 0.05 0.16 3.20 5.09 22.23笃斯越桔(Vaccinium uliginosum) 0.15 0.21 1.40 4.91 12.34宽叶苔草(Carex siderosticta) 0.31 0.31 1.00 5.89 20.01杉曼石松(Lycopodium annotinum) 0.16 0.18 1.13 4.9 7.2松毛翠(Phyllodoce caerulea) 0.02 0.01 0.50 0.16 0.18仙女木(Dryas octopetala) 0.03 0.02 0.67 0.21 0.41西伯利亚刺柏(Juniperus sibirica Burgsd) 0.31 0.43 1.39 3.31 7.04圆叶柳(Salix rotundifolia) 0.45 0.42 0.93 8.89 9.15长白棘豆(Oxytropis anertii) 0.22 0.17 0.77 9.67 9.

2.2 小叶章的极度扩张对火灾隐患的影响

2.2.1 小叶章生长方式对火灾的影响

小叶章是多年生的禾本科植物［15］，根系发达，茎中空，叶量较多且叶面积很大，叶片很薄，在春秋两季叶茎枯黄时着火点很低，另外多年生的根也使地面防火能力下降，很容易引起火灾。一旦起火，极易燃的茎叶很快就能使火势扩大，而且由于根部聚集着大量易燃物质，火势可以从地面一直向上延伸，增加了救灾难度，即使打防火墙，工作量也是非常大的。

2.2.2 小叶章的群落地位对火灾的影响

对小叶章种群态势的分析可以看出，即使是在生存环境最为严酷的苔原带，小叶章也凭借生长高度的优势排斥其他植物，成为广泛分布的优势种，在岳桦林下和针叶林风灾区这些生存环境相对优越的地域，小叶章更是迅猛扩张，高度几乎超过1米，密度极大，几乎将林下其他草本与灌木植物排挤殆尽，这样高密度、易燃植物的遍布存在无疑增加了火灾隐患，而且一旦起火，在小叶章的诱导下会迅速曼延，火速能超过每小时5公里向四处传播，如遇大风，更难以控制，过火面积会很大，不但损坏植物地上部分，也伤害地下部分，很难恢复。

2.3 采取的应对措施

2.3.1 深入研究小叶章种群迅速扩张的机理

小叶章种群迅速扩张的时间不长，目前还没有引起人们的广泛关注，对其扩张机理的研究更是处于起步阶段，没有一个相对完整全面的清晰解释，因此对小叶章引起火灾的预警方案很难给出相对完善科学的规划。只有对其机理进行科学准确的分析，才能采取切实可行的对策来克服小叶章迅速膨胀带来的火灾隐患。

2.3.2 采用现代方式对火灾的全部过程进行有效干预

现有防火救火和灾后重建的预案、人员、设施等严重滞后，所以应该提升设备水平，强化管理，实现迅速发现、迅速扑救的强大能力。

4 讨论

本文主要研究苔原带下缘地区，没有针对所有小叶章生存地带进行取样分析，使研究的局限性增加，同时对形成小叶章种群扩张的机理分析不足，只是提出一些假设。另外也只是提出应用现代化设施的想法，没有进行科学全面的论证。

总之，在面对长白山生态环境变化的情况下，我们应该积极求变，以便应对新的问题、新的考验，以现代科技武装自己，不断适应新的形势。

5 结论

(1)从对苔原植物的频度、盖度、高度等的分析可以看出小叶章种群扩张态势明显，对其他植物的排斥能力很强，抢占空间和生态位显现，已经成为针叶林带、岳桦林带和苔原带下缘的优势物种。

(2)小叶章种群的迅速扩张极大地增加了火灾隐患，特别是极易发生大火灾，增加观测、扑灭、重建的难度，对长白山西坡生态系统的威胁加大，增加保护站工作的强度与难度，这应该引起足够的重视。

(3)针对这种新情况，应以现代化手段的应用为突破口，切实改善保护站工作环境，增加必要的现代化设施，强化人员的培训，形成适应新情况的防护队伍、防护手段。

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