辽西地区优势树种群落分布与环境关系研究

2017-04-05杨超辽宁省林业调查规划院辽宁沈阳110122

防护林科技 2017年6期

关键词：辽西排序群落

杨超(辽宁省林业调查规划院，辽宁沈阳 110122 )

辽西地区优势树种群落分布与环境关系研究

杨超
(辽宁省林业调查规划院，辽宁沈阳 110122 )

辽西地区多为半干旱地区，土壤退化，环境问题较为严峻。为更好地了解种群与环境分布关系，本文调查了辽西地区的环境与植被状况、国内外群落与环境关系研究的方法技术发展趋势与特点，并对辽西地区优势树种分布与环境关系研究的分析方法做了展望。

辽西地区；数量分析；排序；群落与环境关系

植物群落主要由生态系统中的植物组成，在生态系统中不断发展变化且主要与环境有关：群落中树种的生长发育状况、种类、分布特点受环境的制约，同时，又反过来改变着环境本身[1]。现在世界环境问题不断加剧，植物群落特征和环境因子的关系研究逐渐成为植物生态学的研究热点[2-4]，从而从生态学方面探究改善环境的方法。

辽西地区除沿海部分区域外，大多为半干旱地区，低山丘陵，土壤相对贫瘠，水土流失较严重，自然灾害频发，植被物种数量及种群密度由南至北呈递减趋势[5]。因此，研究辽西地区植物群落、优势种群与环境的关系问题，可以在针对环境问题制定实施策略时提供一定的理论基础。

1 辽西地区的主要植被类型

辽西是一个沿海地区，包含了辽宁西部地区五市，即锦州、朝阳、阜新、葫芦岛、兴城和盘锦的一部分(辽河以西部分)。付英梅2012年提到辽西有林地面积162.2万hm2，森林覆盖率达32.1%，并且分地域、垂直和人为活动三方面研究了辽西的植被分异规律，阐述了不同环境和地区的主要树种[5]。

周葆果和谭振军2007年对辽西进行抽样调查其植被类型，主要包括12个天然植被的主要类型，其中，乔木林类型包括9个[6]。

孔繁轼2006年在对原有的植被历史了解的基础上，初步探讨了该地区的主要植被类型，同时也将其分为12个主要类型，其中以乔木为主的植被类型有6个[7]。

周永斌与杜宪2013年对辽西北地区的植物群落进行调查，并得出结论：加杨、野生山里红、家榆是该群落的优势种[8]。

2 植被数量分析发展

植物群落的数量分类和排序研究能较好地解释植物群落的空间分布与环境因子之间的关系[9]。所以，20世纪50年代，开始在植被生态学的领域引入数量生态学[10]。

数量生态学，也称植被定量分析或植被分析，指运用数学方法研究植被、植物群落与环境三者之间生态关系的科学，包括排序、分类等复杂的多元统计分析方法[11]。国外在运用数量分析方法研究植被分布与环境因子方面有较多报道[12，13]。

数量分类与排序在20世纪70年代在我国开始进行研究，并大量引入国外的先进成果。阳含熙等[14]编写的《植物生态学的数量分类法》中比较全面地介绍了数量的分类与排序方法。1989年李博等[15]翻译了由Hugh G . Gauch , Jr .编写的《群落生态学的多元分析》,进一步补充了由Robert H . Whittaker主编的《植物群落排序》[16]与《植物群落分类》[17]。

3 植被群落排序的研究进展

张峰等[10]在《我国植被数量分类和排序研究进展》中指出排序的目的：解释植被或其分布与环境关系。

关于植被群落与环境因子关系的研究，在生态学上主要应用的是排序方法，即将样方或植物种排列在一定的空间，使得排序轴能够反映一定的生态梯度。国内外不断对排序进行研究，在技术上取得了很大的成果。庾晓红等[18]和张峰等[10]对我国植被数量分析方法进行分研究，并详细总结了近几年的研究成果,主要有以下几种：

3.1 加权平均排序

加权平均排序技术最早由Whittaker[19]开始使用，其计算方法简单，后被许多学者进行使用，并做了改进。但是，其权重的选择具有一定的主观性，使其进一步发展受到局限。

3.2 极点排序

极点排序主要是两个样方以一种特殊的角色作为排序轴的两个极点，由Bray和Curyis提出[20]。该方法简单容易操作，被广泛使用，但它端点选择有一定的主观因素。

3.3 主分量分析(PCA)

主分量分析最早由Pearson[21]和Hotelling[22]提出，后最先被Goodall[23]引入生态数据分析上面。PCA无须考虑短点的选择、权重等主观因素，结果更符合实际，但其计算量大、复杂，必须借助计算机进行操作。

3.4 对应分析(CA)或相互平均分析(RA)

Hill[24，25]将CA写入论文中，后被生态学家所熟知，并开始使用。CA结果一般较PCA更优，尤其在样本很均匀时，但其弓形效应的存在影响精确度。

3.5 除趋势对应分析(DCA)

为改进CA技术,Hill与Gauch[26]提出一种新的特征向量排序技术。在大量的使用中发现DCA结果更能客观地反映群落与环境关系，且又开发了国际通用软件DECORANA，计算操作较方便。

3.6 典范对应分析(CCA)

Braak[27]为进一步修正CA而提出了典范对应分析法，其实是将CA与多元回归相结合的一种方法。由于它是基于CA而提出的，所以仍然存在弓形效应。

3.7 除趋势典范对应分析(DCCA)

1987年Braak又将CCA与DCCA相结合提出了除趋势典范对应分析，从而消除了弓形效应[11]。该方法广泛应用与现在的群落与环境关系调查中。

4 群落排序的应用

2007年贾晓妮与程积民[28]等对DCA、CCA、DCCA排序方法在中国草地植被群落中的应用作总结，并对3种方法的特点进行了比较，得出结论：DCCA与聚类分析结合能更好地说明群落间关系，DCCA与CCA能更好地分析群落与环境关系。

赵从举等[9]应用DCCA技术对准格尔盆地典型地段进行植物群落及其与环境因子的关系研究，说明了群落分布与土壤、海拔、地势等环境因子的相互影响。

白玉宏等[29]在对山西接骨木群落与环境关系调查中使用国际通用的Canoco 4.5软件进行CCA排序分析，并通过CanoDraw绘制排序图，发现接骨木主要的分布范围为中高海拔的阳坡及半阳坡。

简敏菲与徐鹏飞等[30]利用Canoco for Windows 4.5 软件进行DCCA排序技术分析了安河鄱阳湖的群落与环境因子关系。其中环境因子包括了水土中的重金属，如Cu、Pb、Cd等，及其pH。

在研究群落与环境关系时，有许多学者仅针对环境中的部分因子研究其与群落的影响。如宋创业[31]与李伟[32]主要调查了群落与土壤因子的相互关系。

5 优势树种分布与环境关系

在生态学中，研究优势树种的分布问题对于揭示群落的分布有重要的意义，从而能够更好地利用与保护植被，且优势树种的分布也与环境存在密切的关系。因此，许多学者对区域内的优势树种与环境关系进行了研究。

王孝安[33]对安西荒漠地区优势树种分布进行了调查，并通过DCA排序调查了优势种与环境的关系，从而将5种优势种进行了抗旱性与耐盐性排序。

邵方丽与余新晓等[34]在北京山区防护林，通过计算重要值与树种组成确定了该地区的5种优势树种，并对其应用DCCA排序法进行与环境关系的分析。

6 展望

群落与环境之间的相互关系研究主要应用数量分析与排序技术进行分析研究。在辽西地区，群落与环境因子的影响研究较少，今后需要大量的调查与分析。在方法与技术上，将多种分类与排序技术进行结合，来分析两者之间的关系是一种趋势。同时，面对信息技术不断发展的今天，从取样到分析等过程都应与信息网络等一系列先进的技术紧密结合，并且研究与开发相关软件以减少工作量、提高精确度。

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