同蒲铁路两旁植被多样性及环境梯度分析

马军红

(永济市林业局，山西 永济 044500)

同蒲铁路是贯穿于山西省各个城市之间的南北铁路干线，全长865 km.随着铁路周围环境的改变，沿线植被不可避免地受到一定程度的影响。而同蒲铁路所处的地理、气候条件独特，生态环境十分脆弱，一旦遭到扰动、破坏，很难恢复(吴钦孝等，1993)。笔者对同蒲铁路两侧的植被类型和环境梯度进行多样性分析，了解铁路周围的环境概况，并且制订出一系列措施来调控、监测和保护环境。

1 研究区概况和研究方法

1.1 研究区概况

1.1.1 气候

山西省地处中纬度地区，属暖温带、温带大陆性气候，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷少雪。年均温3℃ ～14℃，昼夜温差大，降水主要集中在6月至8月。由于受境内复杂地形的影响，气候带的垂直分布东西差异比较明显，总体表现为热量自东向西递增，降水则自东向西递减。

1.1.2 植被

铁路旁植被由高到低依次有:山地草甸、山地常绿针叶林、山地落叶阔叶林、落叶阔叶灌丛、灌草丛、栽培植被以及草甸。常绿针叶林的主要树种有油松、侧柏等;落叶阔叶林的主要树种有桦、杨、山柳、山榆、槐、辽东栎等;落叶阔叶灌木主要有沙棘、绣线菊、胡枝子、荆条、榛子、酸枣等;多年生草本植物种类最多，有白羊草、狼尾草、大油芒、芨芨草、早熟禾等140多种。

1.1.3 铁路

同蒲铁路是贯穿山西省中部的南北铁路干线，以太原市为界，分为北同蒲和南同蒲。北同蒲铁路由京包线上的大同车站向南引出，跨越桑干河、滹沱河及汾河3个流域，穿过云中山和舟山等分水岭。南同蒲铁路位居太行山脉中段与太原盆地东部。

1.2 研究方法

1.2.1 样地选择

沿同蒲铁路两侧植物进行调查，依据调查对象的类型确定13个(洪洞2个，霍州2个，灵石2个，忻州1个，代县3个，山阴1个，应县1个，怀仁1个)具有代表性的样地为调查点，记录各样地中植物的种类、高度、盖度、株丛数及物候期，同时记录生境因子如海拔、年降水量、年均温度等。

1.2.2 群落调查

在各样地调查点进行植被调查，采用随机取样法进行常规群落学调查，每个样地选6个～8个样方，每个样方大小为1 m×1 m，主要调查铁路两旁植物物种数与个体数，用于计算各个植物物种多样性指数。同时记录群落内植物种类、群落盖度和每种植物的分盖度、高度等，并登记样地立地条件，包括地理位置、海拔、坡度、坡向，了解铁路两旁植被的人工恢复措施及自然恢复期间的人为干扰情况等。

1.2.3 生物多样性计算与分析

群落的物种多样性指的是群落中物种的数目和每一物种的个体数目。利用Gleason丰富度指数公式计算群落物种多样性:

1)物种丰富度指数(Margalef指数):N0=S.

式中:S——群落中物种数。

2)多样性指数:

Simpson指数:D=1－Σ(Ni/N)2，

Shannon-Wiener指数:H=－∑Ni/Nln(Ni/N).

3)物种均匀度指数(Evenness指数):E=H/ln S.

2 结果与分析

2.1 植被多样性分析

2.1.1 乔木层植物多样性指数分析

通过生物多样性公式计算乔木层物种多样性指数，见表1.

表1 乔木层物种多样性指数比较

由表1可以分析出，乔木层 Shannon-Wiener(H)和Simpson(D)多样性指数相对稳定，均为0;Evenness(E)均匀度指数与Margalef(N0)丰富度指数相对没有变化，均为1.表明这两个样方内乔木层物种数相对较多，但物种间的均匀度较低，优势种明显，群落演替较为稳定。

2.1.2 灌木层植物多样性指数分析

通过生物多样性公式计算灌木层物种多样性指数，见表2.

表2 灌木层物种多样性指数比较

由表2可以分析出，同蒲铁路两侧植被从南到北，灌木层物种丰富度指数成阶段性增长，在样方2出现转折，其后的样地出现递减。在样方8，11和12出现丰富度指数最低值1，均匀度指数也是最小值0.说明这3个样方内灌木层物种数目相对较少，但物种间的均匀度较高，优势种不明显。

2.1.3 草本层植物多样性指数分析

通过生物多样性公式计算草本层物种多样性指数，见第22页表3.

表3 草本层物种多样性指数比较

由表3可以分析出，同蒲铁路两侧植被，草本层Shannon-Wiener(H)和Simpson(D)多样性指数变化相对较为稳定，而Evenness(E)均匀度指数与Margalef(N0)丰富度指数变化相对较大。Margalef，Simpson，Shannon-Wiener指数的峰值均在样方13出现，但对于相应的Evenness指数却处于一般水平，说明这个样方物种数量相对较多，多样性相对较高，但物种间的均匀度不高，优势种明显，群落演替较为稳定。丰富度指数在样方5和样方6出现了两个小的峰值，分别是2和3，但均匀度指数却是两个偏大值，分别为0.833 9和0.952 8，表明这两个样方内的草本层物种数相对较少，但物种间的均匀度较低，优势种明显。

2.1.4 植被随海拔及温度等变化分析

植被随海拔及温度等变化的物种多样性指数比较，见表4.

表4 不同样方物种多样性指数比较

从表4可以看出，从南到北，物种多样性随海拔梯度的升高而减少。各生态类型区物种丰富度与平均海拔有较为显著的相关关系。南面从洪洞到灵石，海拔由400 m～500 m增加到800 m，灌木层物种多样性指数基本上呈下降趋势。随后在北面，海拔开始上升，从900 m增加到1 000 m，灌木层物种多样性指数也呈现下降趋势，最后降低到最低指数0.可以看出，海拔是影响同蒲铁路两旁灌木层植被多样性指数变化的一个重要因素。随着海拔梯度的升高，草本层物种多样性指数下降的程度不明显。年均降水量和年均温度对灌木层、草本层多样性指数的影响与上述结果正好相反。

2.2 植被环境梯度分析

同蒲铁路两旁的样方带之间，不论是温度还是年均降水量，其变化幅度均较大。从年均温度的变化来看，差值达到5℃，而年均降水量差值为225 mm.这些生境因子的大幅度变化决定了铁路沿线各生态类型区之间植被分布的不同。在洪洞和霍州的样地，年均降水量分别为520 mm和600 mm，年均气温为样地中的最高值12℃，故物种丰富度大;随着年均温和年均降水量的减少，其物种丰富度及多样性指数呈下降趋势;在山阴、应县、怀仁样地中，物种数达到最小值。由于其受人类活动的影响不断加剧，人为干扰生境的程度不断加强，物种丰富度及多样性下降。可以看出，生态环境的优劣对植被分布特征的影响是不容忽视的。同时，人类活动对植被的分布也有影响。

3 结论

同蒲铁路两旁的植被由于地形地貌、气候、海拔、温度等不同，其生态环境各有特点。根据其特点，将其分为南北两部分:

1)不同植物群落演替阶段，草本层物种多样性指数变化相对较为稳定，而均匀度指数与丰富度指数变化相对较大;各样地灌木层物种多样性指数总体上有缓慢递增趋势;乔木样地的物种多样性指数基本无变化，而均匀度是最大值1;同一群落内物种多样性比较，基本上是草本层＞灌木层。

2)从南到北物种多样性随着海拔梯度的升高而减少，海拔对同蒲铁路两旁灌木层植被多样性有着较大程度的影响。

3)降水量、温度、湿度等环境因素都是决定植物生长种类和生长势的重要因素。人类活动同样对植被分布及物种多样性产生重要影响。通过人为措施，对降水量进行调控，改善植被小生境，更好地满足植被生长的需求。

4 建议

1)根据同蒲铁路沿线各地不同的生态结构，在树种选择上坚持因地制宜、利于养护，优先考虑乡土树种和抗旱、耐瘠薄树种。

2)铁路边坡处理可有效防止水土流失，减少雨水对铁路周边地区的冲刷，保护铁路两旁的植被。

3)增强环保意识，加强管理，综合治理。

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