元谋干热河谷草本优势种与土壤因子的相关性

王 晨，吴世祥，杨 丹，2，胡翠华，刘守江，2

(1.西华师范大学国土资源学院，四川 南充 637009；2.西华师范大学嘉陵江流域研究所，四川 南充 637009)

优势种是对其所在生境有着较大影响的植物，对群落的环境与群落结构的形成有着明显的控制作用。重要值(Important Value)主要是衡量不同植物在植物群落中的地位和作用，是用综合数值的方式来体现不同植物重要性的差异[1]。

特殊、复杂的地理和气候环境造就了干热河谷植被的典型性和稀有性，同时失衡的水热配比条件加之不合理的人为活动及干扰导致了干热河谷生态系统的脆弱性。近年来，国内对元谋干热河谷植被的研究主要集中在植被恢复目标[2]、植被恢复功能区划[3]、植被恢复引种及筛选[4-5]的研究，而对于土壤的研究侧重于土壤理化性质[6]、土壤水分[7]、土壤水热变化[8]及水土流失状况[9]。对于草本优势种与土壤之间的关系研究较少，本文主要从土壤物理性质的角度探究其对元谋干热河谷草本优势种的影响，为进一步研究植被与土壤的关系及该地区植被保护及恢复提供参考。

1 研究区概况

研究区为云南省元谋县(图1)，地处101°35′—102°06′ E、25°23′—26°06′ N间，海拔980～1400 m。属于南亚热带季风干热气候区，气候炎热干燥，光热资源充足，年均温21.9 ℃，干湿季分明，湿季(5—10月)降雨量占年降雨量的90%，年均降水量615.1 mm，年蒸发量高达3569.2 mm，是降水量的5.8倍，年干燥度高达4.4[10]。土壤以燥红土分布最为广泛，保水性差，有效养分缺乏，植被以“河谷型半萨王纳”植被为主[11]。

图1 地理位置图

2 研究方法

2.1 样地调查及土壤理化性质测定

选择在干季进行植被样方调查。于2018年1月在沙地村、金雷村和苴林村，采用系统取样方法，根据海拔(996～1113 m)从样地底部到顶部设置面积1 m×1 m的草本样方41个(表1)，记录植物种的名称、盖度、高度等数量指标[12]，并使用土壤墒情速测仪测定土壤的湿度、温度和盐度；再以某一株植物为中心点将环刀(底面积20 cm2，高5 cm)圆心与中心点重合，向下取土层的原状土样，环刀编号为沙1、沙2以此类推，带回实验室。在实验室中称重得到土壤的鲜重，将土壤从环刀中放入铝盒，在105 ℃的烘箱内烘6～8 h，再称重得到土壤的干重。

表1 研究区草本样方基本情况

2.2 计算方法

重要值IV=(Dr+Fr+Cr)/3[1]，式中：相对密度(Dr)为某个物种的个体数与所有种个体数之和的比；相对频度(Fr)为某个种出现的样方数与所有种出现的样方数之和的比；相对盖度(Cr)为某个种的盖度与所有种的盖度之和的比。

土壤含水量(%)=(原土重-烘干土重)/烘干土重×100%=水重/烘干土重×100%，土壤容重(g·cm-3)=烘干土重/体积。

3 结果与分析

3.1 主要草本重要值

由表2可见，调查样地内草本植物13科21属21种，草本优势种按重要值(>0.1)大小依次为扭黄茅(Heteropogoncontortus(L.) Beauv.)、雀稗(PaspalumthunbergiiKunth ex Steud.)、三芒草(AristidaadscensionisLinn.)、孔颖草(Bothriochloapertusa(L.) A.Camus)。扭黄茅的重要值最高(0.225)，株数更是高达705株。由于扭黄茅须根发达，主要集中在5～30 cm土层中，分蘖力较强，喜热且抗旱，耐贫瘠土壤，在干热河谷的石砾质贫瘠红壤土上亦能良好生长。故扭黄茅是草本群落中最主要的优势种。

表2 主要草本植物重要值

3.2 优势植物指标与土壤指标相关回归分析

利用SPSS软件分析扭黄茅植被指标(株数、高度、盖度)与土壤指标(温度、湿度、盐度、容重、含水量)之间的相关性。由表3可以看出，扭黄茅盖度与土壤温度呈显著负相关(P<0.05)，相关系数为-0.319，与湿度、含水量显著正相关(P<0.05)，相关系数分别为0.386和0.370；株数与土壤含水量显著正相关(0.363)；高度与湿度、含水量都呈显著正相关，相关系数分别为0.319、0.331。

表3 扭黄茅指标与土壤指标Pearson相关性

*：*为0.05 水平(双侧)上显著相关；**为 0.01 水平(双侧)上显著相关。

图2 扭黄茅发育状况与土壤因子线性拟合图

利用SPSS软件对存在显著相关关系的扭黄茅生长发育状况(株数、高度、盖度)与土壤因子(温度、湿度、含水量)进行回归分析。由图2可知，随着土壤含水量的增加，扭黄茅的株数、高度呈现出增加的趋势，产生这种现象的原因可能是地表径流及地下水进入土壤中，土壤呈现饱和状态，可以满足植物生长最基本的需求，扭黄茅从土壤中汲取水分来促进自身的生长发育。随着湿度和含水量的增加，扭黄茅盖度呈现出增加的趋势，且斜率基本相同；而随着温度的不断升高，扭黄茅盖度呈现出逐渐减少的趋势。这与植物本身的生长习性有关，扭黄茅须根发达，易于吸收土壤中的水分，而土壤温度的升高，会导致植物生长的不适应性，从而植被盖度有所减少。

4 结论

由41个样地调查结果表明，样地内共有草本13科21种，扭黄茅为草本植物主要优势种，重要值远大于其它次要优势种，株数更是高达705株。作为干热河谷乡土植物，扭黄茅在一定程度上能拦截地表径流，减缓该地水土流失。在扭黄茅生长发育过程中，扭黄茅株数、高度、盖度均与土壤含水量显著正相关，高度还与土壤湿度呈显著正相关，盖度与土壤湿度、温度均显著相关，其余均没有明显的相关关系。随着土壤含水量的增加，扭黄茅的株数、高度呈现出增加的趋势；随着湿度和含水量的增加，扭黄茅盖度呈现出增加的趋势，而随着温度的不断升高，扭黄茅盖度呈现出逐渐减少的趋势。本文从土壤物理性质出发，探究了其与草本优势种扭黄茅间的相关性，可为以后的研究提供参考。