紫云县不同程度石漠化区域植物多样性研究

张 敏，陈世容

(1.贵阳市苗圃所，贵州 贵阳 550002；2.贵阳园景园林艺术工程有限公司，贵州 贵阳 550000)

紫云县不同程度石漠化区域植物多样性研究

张 敏，陈世容

(1.贵阳市苗圃所，贵州 贵阳 550002；2.贵阳园景园林艺术工程有限公司，贵州 贵阳 550000)

对贵州省紫云县石漠化区域不同程度石漠化区域植物种类组成进行抽样调查，在40个样方内共查得34科、61属、72种植物，其中，禾本科植物占33.33% ，是绝对优势种，单属、单种的科占总科数的76.47%；比较不同石漠化阶段的植物种类组成，结果表明：随着石漠化程度加深及石灰岩植被的生境向旱生化和岩生化发展，植物群落结构越来越趋于简单，到极重度石漠化阶段植物的科、属、种数比轻度石漠化阶段依次减少68.18%，69.23%和70.73%；从轻度、中度、重度到极重度石漠化阶段，植物的Margalef 丰富度指数、Shannon-Wiener 指数和 Pielou 均匀度指数都呈下降趋势，而Simpson 多样性指数却呈增加趋势，反映出原本多样化的物种逐渐被适应力更强的少数几个物种替代，并最终随着土壤流失，岩石裸露，只有少数低等植物生存的石漠化全过程。

紫云县；石漠化；植物种类组成；物种多样性

石漠化是在喀斯特脆弱生态环境下，由于人类大面积的陡坡开荒、不合理放牧、樵柴及乱采滥挖等社会经济活动影响，造成了人地矛盾突出、植被破坏、水土流失、土地生产能力衰退或丧失，地表呈现类似荒漠景观的岩石逐渐裸露的演变现象[ 1，2 ]。加上喀斯特石山区土层薄，基岩出露浅，暴雨冲刷力强，大量的水土流失后岩石逐渐凸现裸露，加剧了“石漠化”进程，并随着时间的推移，“石漠化”的程度和面积也在不断加深和发展[ 3-5]，给人类生存环境带来严重威胁。

植被、土壤覆盖率和基岩裸露率是衡量土地石漠化程度的重要标志,植物物种多样性是反映植被发育状况的重要测度值[ 6，7 ]。通过对不同程度石漠化植物物种多样性的研究，不仅可以系统地了解土地石漠化植被的演变过程，同时也可为岩溶山区的植被恢复、生态环境保护和石漠化治理提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

紫云苗族布依族自治县隶属贵州省西南部安顺市，地处E 105°55′～106°29′，N 25°21′～26°3′。全县面积2 283 km2，其中，石漠化土地约为440.842 9 km2。境内平均海拔1 000～1 300 m，属中亚热带湿润季风气候，年均气温15.3 ℃，无霜期288 d，年日照时数1 440 h，年均降水量1 337 mm[8]。

地层以二迭系和三迭系分布最广，是全国典型的喀斯特岩溶地貌，沉积岩和碳酸盐岩体形成众多的溶洞群，分布广泛，类型齐全，表层土层较薄，地力相对贫瘠，水土流失风险大。

1.2 调查样地与样方设置

根据诸多有关石漠化的分级标准(表1)[ 9-12 ]，在县境内选择轻度、中度、重度和极重度4个级别的石漠化区域作为调查样地，每个级别为一个样地，每一样地面积不少于10 hm2，由于受地形地貌影响，有的样地由几块不连片的小样地组成，但保证各小样地必须同质，且每一小样地面积不小于1 hm2。

根据样地面积大小、形状、均一性程度等分别按“z”字形或“十” 字形、“一”字形随机抽取10个草本样方，每样方面积为1 m×1 m，有灌木的地方样方面积扩大到5 m×5 m (灌木多为藤本和小灌木)，有乔木的地方样方面积扩大到20 m×20 m。按样方分别检查登记植物种类及每种植物的个体数量，现场暂不能确定名称的植物编号登记，并采集标本带回室内检索[ 13，14]。

表1 石漠化程度分级及其特征Table1 The classification and main featurewith different degrees of rocky desertification

1.3 采用的生物多样性指数及数据处理方法[ 15-18 ]

(1) Margalef 指数DMa

DMa=(S-1)/lnN

式中：S为群落中的总种数，N为观察到的个体总数。

(2)Simpson指数

式中：Pi种的个体数占群落中总个体数的比例。

(3)Shannon-Wiener 指数(以e为底)He′

He′=-∑PilnPi

式中：Pi=Ni/N。

(4)Pielou 均匀度指数Je

采用Excel2013 软件统计数据和计算多样性指数[ 19，20 ]。

2 结果与分析

2.1 不同石漠化区域的植物种类组成

(1) 石漠化区域植物种类组成 在紫云县石漠化区域内的40个调查样方中共查得34科、61 属、又72种植物，其中，禾本科植物含17属、24种，菊科6属、8种，豆科4属、4种，蔷薇科3属、3种，莎草科1属、2种，茜草科2属、2种，凤尾蕨科1属、2种，卷柏科1属、2种，其余26个科均为单属、单种。禾本科植物的属数和种数分别占总属、种数的61.28% 和33.33%；菊科植物的属数和种数分别占总属、种数的9.84% 和11.11%，单属、单种科的科、属、种数分别占总科、属、种数的76.47%，42.62% 和36.11%。调查表明，禾本科植物是该石漠化区域的绝对优势种，菊科植物为亚优势种；单属、单种的科数比例较大(表2)。

表2 不同程度石漠化土地植物种类和数量组成Table2 The composition of plant species and quantity with different degrees of rocky desertification

(2)石漠化区域及区域之间和植物种类组成比较

① 整体与各级别之间植物种类组成比较。将不同程度石漠化区域作为一个整体，并与各级别石漠化区域比较：轻度石漠化的科、属、种数比该石漠化区域科、属、种数依次减少35.29%，36.07% 和43.05%；中度石漠化为47.06%，45.90% 和54.17%；重度石漠化为67.64%，65.57% 和69.44%；极重度石漠化为79.41%，80.33% 和83.33%(图1)。

图1 紫云县不同石漠化阶段植物科、属、种组成Fig.1 he composition of plant family,genus and species with different degrees of rocky desertificationin Ziyun County

②各级别之间植物种类组成比较。 从4个不同程度石漠化级别分析，轻度石漠化区域中含22科、39属、41种，中度含18科、33属、33种，重度含11科、21属、22种，极重度含7科、12属、12种。从轻度、中度、重度到极重度石漠化，植物科数依次递减18.18%，38.89% 和36.36%，属数依次递减15.38%，36.36% 和42.86%，种数依次递减19.51%，33.33% 和45.45%。

③2个石漠化极端之间植物种类组成比较。 轻度与极重度进行比较，科、属、种数减幅很大，依次减少68.18%，69.23% 和70.73%。比较结果表明，随着石漠化程度递增，植物科、属、种数均呈递减趋势，到极重度石漠化基本以抗逆性和嗜钙性较强的低等植物为主。

2.2 不同石漠化区域的植物物种多样性

植物群落的物种多样性是反映群落发育水平的重要指标之一[ 21 ]。紫云县石漠化区域植物的Margalef 丰富度指数、Shannon-Wiener指数和 Pielou 均匀度指数在石漠化过程中都呈下降趋势，而Simpson多样性指数却呈增加趋势(表3)。

表3 不同级别石漠化土地植物物种多样性指数Table3 The plant species diversity index with different degrees of rocky desertification

Shannon-Wiener 指数(He′)、丰富度指(DMa)和Pielou 均匀度指数在石漠化的不同阶段下降程度不同。从轻度石漠化到极重度石漠化，丰富度指数从7.799 2 降到2.942 5，降幅为62.27%；Shannon-Wiener 指数从3.296 9下降到2.169 9，降幅34.18%；Pielou 均匀度指数从0.642 8 降到0.543 2，降幅15.49%。分析表明，随着石漠化程度加重，植物物种丰富度越来越少，多样性越来越低，均匀性越来越差。

Simpson 指数是对多样性反面集中性的度量[21]。在紫云县4 个石漠化发展阶段的调查样地，从轻度到中度、重度、极重度石漠化，Simpson 指数从0.860 6 递增至0.951 0(表3)。Simpson 指数值愈大，表明物种的多样性愈低。因此，在石漠化发展过程中，物种的多样性越来越少，到极重度石漠化就发展到最低状态。

结果表明(表3)，多样性指数变化真实地反映了紫云县土地石漠化从量变到质变发展的全过程，即：随着水土流失、基岩裸露率增加、植被覆盖率下降，使得石质荒漠化景观不显著的灌草地或坡耕地逐渐沦为以石垄地为主的石质荒漠景观，也就是说使原本多样化的物种逐渐被适应力更强的少数几个物种替代，并最终随着土壤的流失，岩石裸露，只有少数低等植物生存。

3 讨论与结论

关于石漠化分级，目前已有6级和4级2套方案，前者包括：无石漠化、潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化、重度石漠化和极重度石漠化，后者只有轻度石漠化、中度石漠化、重度石漠化和极重度石漠化。此次，研究考虑到紫云县无石漠化和潜在石漠化土地植被发育较好，在实际工作中不易辨识，且工作量和难度较大，加之前者的后4个级别与后者的4个级别内涵基本相同，故采用后者定义紫云县石漠化程度分级更切合实际。由于受地形地貌影响，各级石漠化土地常成镶嵌分布，且面积大小不等，因此，如何抽样是本研究的核心技术。据此，在坚持石漠化分级标准的同时采用每一样地总规模不小于10 hm2的前提下，将同一样地分化为若干小样地，但小样地最小面积不小于1 hm2，保证了抽样的代表性。

(1)在紫云县石漠化区域的40个调查样方中共查得34科、61 属、72种植物，其中，禾本科植物是该石漠化区域的绝对优势种，菊科植物为亚优势种；单属、单种的科数比例高达76.47%。

(2)轻度、中度、重度和极重度4个石漠化阶段植物科、属、种数呈递减趋势，各阶段减幅不同，极重度石漠化阶段和该石漠化区域比较，植物科、属、种数分别减少了79.41%，80.33%和83.33%，极重度和轻度比较，植物科、属、种数依次减少68.18%，69.23% 和70.73%。

(3)紫云县石漠化区域植物的Margalef 丰富度指数、Shannon-Wiener指数和 Pielou 均匀度指数在石漠化过程中都呈下降趋势，而Simpson多样性指数却呈增加趋势，反映出紫云县土地随着水土流失、基岩裸露率增加、植被覆盖率下降，使得原本为石质荒漠化景观不显著的灌草地或坡耕地逐渐沦为以石垄地为主的石质荒漠景观的质变过程。

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Study on the plant diversity of vegetation under different rocky desertification degrees in Ziyun County

ZHANG Min,CHEN Shi-rong

(1.InstituteofPlantNurseryofGuiyangCity,Guiyang550000,China；2.GuiyangLandscape
ArtandEngineeringCo.,Ltd.,Guiyang550000,China)

40 sampling plots were selected to investigate the plant compositions in rocky desertification regions with different degrees in Ziyun County,Guizhou Province.There are 34 families,61 genera and 72 species of plants and grasses are the absolute dominant species which account for 33.33%.The families with single species or genera account for 76.47%.Comparing the plant compositions of different desertification stages,results showed limestone vegetation habitats changed more xerophytic and rocky with the deepening of desertification degree,and plant community structure is getting simple.Comparing with that in the light degree rocky desertification stage,the plant families,genera and species had decreased by 68.18%,69.23% and 70.73% in very severe desertification stage,respectively.The plant Margalef richness index,Shannon-Wiener index and Pielou evenness index showed a downward trend,while the Simpson index increased along with the mild,moderate,severe and very severe desertification stage,which reflected that the original communities with higher biodiversity had replaced gradually by a few adapTablespecies,and finally only a few lower plants can survive in this region accompanying with soil erosion,rock baring in the whole process of rocky desertification.

Ziyun county;rocky desertification;vegetation composition;biodiversity

2014-10-10；

2014-11-10

深圳市“耐荫植物品种选育及管理技术研究”项目(X2220120831141454246)资助

张敏(1964-)，男，贵州省贵阳市人，工程师，从事野生地被植物驯化及城市公共绿地建设的推广研究工作。 E-mail：1606791208@qq.com

Q 16

A

1009-5500(2015)01-0078-06