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      喀斯特銻礦植被恢復(fù)區(qū)植物多樣性及群落穩(wěn)定性

      2023-02-04 15:00:12杜忠毓王劍武邢文黎陳光才
      環(huán)境科學(xué)研究 2023年1期
      關(guān)鍵詞:銻礦喀斯特喬木

      杜忠毓,王劍武,邢文黎,肖 江,薛 亮,侯 紅,陳光才*

      1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所,浙江 杭州 311400

      2. 浙江省森林資源監(jiān)測(cè)中心,浙江 杭州 310020

      3. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院,環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100012

      喀斯特是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,全球喀斯特面積約占陸地面積的15%[1]. 中國(guó)喀斯特地貌分布廣泛,約占國(guó)土面積的1/3. 貴州省是我國(guó)喀斯特生態(tài)系統(tǒng)分布的核心區(qū)域[2],同時(shí)也是我國(guó)能源礦產(chǎn)資源的集中區(qū),有42種礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量位居全國(guó)前十,如煤、磷、汞、鋁土礦、錳、銻、金、重晶石等資源[3-4].銻(Sb)是世界上重要的金屬礦,世界對(duì)銻礦及其化合物的需求量不斷攀升,我國(guó)已經(jīng)成為銻金屬生產(chǎn)大國(guó),產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的73%[5]. 長(zhǎng)期的銻礦開(kāi)采活動(dòng)及礦物和廢渣堆積對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了巨大威脅[6],造成地貌破碎、土壤結(jié)構(gòu)松散、植被嚴(yán)重退化、生物多樣性銳減、群落穩(wěn)定性下降等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題;含有重金屬污染的碎石堆渣及粉塵等通過(guò)地表水徑流、地下水滲流乃至大氣沉降等途徑向周邊乃至更遠(yuǎn)的環(huán)境傳輸,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,甚至通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體,威脅人類(lèi)的生存與發(fā)展[3,7]. 因此,銻礦生態(tài)破壞區(qū)植被恢復(fù)是喀斯特受損生態(tài)系統(tǒng)治理亟待解決的難題.

      植被恢復(fù)是采礦破壞區(qū)生態(tài)恢復(fù)的重要內(nèi)容,是修復(fù)礦區(qū)受損生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的有效途徑和重要保障[8]. 植被恢復(fù)可以很好地固定土壤重金屬,降低重金屬擴(kuò)散對(duì)環(huán)境危害的風(fēng)險(xiǎn),改善土壤物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力及破壞區(qū)的物種多樣性,可以使再生的生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到自我維持狀態(tài)[9],促進(jìn)破壞區(qū)具有更高的物種多樣性,群落結(jié)構(gòu)演替趨于復(fù)雜化[10],促進(jìn)植物群落向穩(wěn)定狀態(tài)演替. 物種多樣性能夠表征植物群落組成,常常與養(yǎng)分存儲(chǔ)、物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定等有緊密關(guān)系[11].喀斯特生態(tài)系統(tǒng)退化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)更脆弱,物種多樣性下降,植物群落趨于不穩(wěn)定狀態(tài). 人為干擾嚴(yán)重破壞了喀斯特地區(qū)植物群落的物種組成,直接影響植物群落的演替進(jìn)程[12]. 目前針對(duì)喀斯特地區(qū)開(kāi)展的大量研究主要集中在喀斯特退化地區(qū)土壤恢復(fù)[13-15]、植物群落結(jié)構(gòu)與演變[16-17]、土壤生物群落結(jié)構(gòu)[18-19]、植物適應(yīng)機(jī)制[20-23]、生物化學(xué)養(yǎng)分循環(huán)[24-25]以及國(guó)土規(guī)劃評(píng)價(jià)[26]等方面. 然而,針對(duì)喀斯特地區(qū)金屬礦開(kāi)采造成的生態(tài)受損區(qū)植被特征(如植物群落物種多樣性及其穩(wěn)定性方面)鮮有研究. 鑒于此,該研究以貴州晴隆大廠(chǎng)鎮(zhèn)銻礦植被恢復(fù)區(qū)為研究對(duì)象,分析喀斯特銻礦植被恢復(fù)區(qū)植物群落物種多樣性及其穩(wěn)定性特征,以期為喀斯特銻礦區(qū)植被恢復(fù)提供理論依據(jù).

      1 材料與方法

      1.1 研究區(qū)及樣地概況

      研究區(qū)位于貴州省黔西南布依族苗族自治州晴隆縣大廠(chǎng)鎮(zhèn)(25°33′N(xiāo)~26°40′N(xiāo)、105°05′E~105°25′E).該區(qū)喀斯特巖溶地貌發(fā)育強(qiáng)烈,地下有河床、溶洞、落水洞和巖溶干溝等. 氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,溫暖濕潤(rùn),年均氣溫為14.0~14.7 ℃,年降雨量約1 500 mm,降雨多集中在5-10月,占全年降雨量的80%以上,雨熱同期,無(wú)霜期約為350 d,熱量充沛,年均日照時(shí)數(shù)1 454~1 714 h. 土壤類(lèi)型以棕黃色石灰土為主. 主要植被類(lèi)型為亞熱帶常綠落葉闊葉混交林,主要喬木有亮葉樺(Betula luminifera)、鹽膚木(Rhus chinensis)、油桐(Vernicia fordii)、響葉楊(Populus adenopoda)、山蒼子(Litsea cubeba)等;主要灌木有珍珠莢蒾(Viburnum foetidum)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)、茅莓(Rubus parvifolius)、插田泡(Rubus coreanus)等;主要草本植物有芒(Miscanthus sinensis)、艾草(Artemisia argyi)、蕨(Pteridium aquilinum)、破壞草(Ageratina adenophora)等. 銻礦開(kāi)采已有60余年,堆渣量巨大,地上植被破壞較為嚴(yán)重. 銻礦堆渣區(qū)經(jīng)自然恢復(fù)后,喬木為亮葉樺(年齡范圍8~15年),灌木和草本植物主要有密蒙花(Buddleja officinalis)、苧麻(Boehmeria nivea)、茅莓、插田泡和芒、頭花蓼(Polygonum capitatum)、破壞草、艾草等[27].

      1.2 植被調(diào)查及樣品采集

      2021年9月在銻礦堆渣區(qū)經(jīng)自然恢復(fù)的4個(gè)植物群落(全部區(qū)域)設(shè)置16個(gè)10 m×10 m的大樣方,記為銻礦區(qū);在相距銻礦區(qū)20~50 km且以亮葉樺(年齡為8~15年)為建群種的3個(gè)自然群落設(shè)置11個(gè)10 m×10 m的大樣方,記為對(duì)照區(qū). 對(duì)共計(jì)27個(gè)大樣方進(jìn)行群落調(diào)查,在每個(gè)大樣方內(nèi)設(shè)置4個(gè)5 m×5 m的灌木樣方和3個(gè)1 m×1 m草本樣方調(diào)查灌木和草本植物;同時(shí)記錄海拔、坡度、坡向、經(jīng)緯度和郁閉度等基本信息,樣地具體信息見(jiàn)文獻(xiàn)[27]. 調(diào)查指標(biāo)包括:①對(duì)于喬木層,記錄樣方內(nèi)植物名稱(chēng)、株數(shù)、胸徑、高度、冠幅;②對(duì)于灌木層,記錄樣方內(nèi)植物種類(lèi)、高度、蓋度、冠幅、株叢數(shù);③對(duì)于草本層(包括藤本和蕨類(lèi)植物),記錄樣方內(nèi)物種名、物種數(shù)、高度、蓋度、株叢數(shù),并采用收獲法將草本植物按照物種收取地上生物量,帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行烘干稱(chēng)重備用.

      1.3 數(shù)據(jù)分析方法

      1.3.1物種多樣性

      喬木層、灌木層和草本層植物的重要值[28]分別根據(jù)式(1)~(3)進(jìn)行計(jì)算:

      式中,IV為重要值,RD為相對(duì)優(yōu)勢(shì)度,RA為相對(duì)多度,RH為相對(duì)高度,RC為相對(duì)蓋度,RAG為相對(duì)地上生物量. 為分析喬木層、灌木層和草本層植物物種豐富程度和多樣性的變化情況,該研究采用物種豐富度、Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算方法分別見(jiàn)式(4)~(7):

      式中,R為物種豐富度,S為樣方內(nèi)植物物種數(shù),H'為Shannon-Wiener指數(shù),Pi為第i個(gè)物種的重要值,D為Simpson指數(shù).

      1.3.2植物高度劃分

      為評(píng)估銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)樹(shù)木大小的分布情況,采用Kuijper等[29-30]的方法對(duì)樣方內(nèi)植物高度進(jìn)行劃分:<10 cm、11~25 cm、26~50 cm、51~75 cm、76~100 cm、101~130 cm、131~200 cm和>200 cm.

      1.3.3群落穩(wěn)定性

      采用改進(jìn)的Godron穩(wěn)定性測(cè)定法[31]分析群落的穩(wěn)定性. 其原理是:首先將群落所有物種(或喬灌草不同層片)的相對(duì)頻度按照大小進(jìn)行排序,然后將物種數(shù)的倒數(shù)和相對(duì)頻度進(jìn)行累積,用百分?jǐn)?shù)表示,以物種數(shù)倒數(shù)的累積百分?jǐn)?shù)(種倒數(shù)累積百分?jǐn)?shù))作為x軸、物種相對(duì)頻度的累積百分?jǐn)?shù)(種累積相對(duì)頻度)為y軸建立曲線(xiàn)圖,使其與直線(xiàn)y=100-x相交〔見(jiàn)式(11)〕,其交點(diǎn)(x,y)即為穩(wěn)定參考點(diǎn),交點(diǎn)坐標(biāo)與(20,80)的距離為歐氏距離,該距離越小,表示植物群落穩(wěn)定性越高,反之越不穩(wěn)定. 為更好地構(gòu)建擬合曲線(xiàn),該研究采用一元三次方程進(jìn)行擬合〔見(jiàn)式(10)〕[32].種倒數(shù)累積百分?jǐn)?shù)、種累積相對(duì)頻度分別用式(8)(9)計(jì)算:

      平滑曲線(xiàn)擬合方程:

      直線(xiàn)方程:

      式中,x為種倒數(shù)積累百分?jǐn)?shù),y為種積累相對(duì)頻度,RCi為第i個(gè)物種的相對(duì)頻度,ST為總物種數(shù).

      1.3.4統(tǒng)計(jì)分析

      采用Excel 2016進(jìn)行整理數(shù)據(jù). 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析前,檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正態(tài)分布及方差齊性. 檢驗(yàn)結(jié)果顯示,物種多樣性和植物高度數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布和方差齊性,因此采用Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)分析銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)物種多樣性的差異,用Dunn法進(jìn)行多重比較(α=0.05),并采用Bonferroni法對(duì)P值進(jìn)行校正. 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)不同植物高度的物種數(shù)間差異,采用wilcox.test函數(shù)執(zhí)行Wilcox秩和檢驗(yàn)進(jìn)行分析. 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)植物密度符合正態(tài)分布和方差齊性,因此采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)分析銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)植物密度間的差異,所有統(tǒng)計(jì)分析和繪圖均在R 4.0.5軟件中進(jìn)行,所有數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean±SE).

      2 結(jié)果與分析

      2.1 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)植物群落組成

      銻礦區(qū)統(tǒng)計(jì)的植物有22種,分屬于14科18屬,低于對(duì)照區(qū)植物(30科53屬68種)(見(jiàn)表1). 銻礦區(qū)物種以豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)、菊科(Compositae)、薔薇科(Rosaceae)和蕁麻科(Urticaceae)為主(2~4種)(見(jiàn)表2),且以被子植物的雙子葉植物為主,共計(jì)17種(11科13屬),占總物種數(shù)的77.27%;單子葉植物共計(jì)3種(1科3屬),占總物種數(shù)的13.64%;蕨類(lèi)植物最少,僅為2種(2科2屬),占總物種數(shù)的9.09%(見(jiàn)表1). 與銻礦區(qū)不同,對(duì)照區(qū)薔薇科植物在10種以上,菊科5~9種(見(jiàn)表2). 對(duì)照區(qū)被子植物的雙子葉植物共計(jì)55種,占總物種數(shù)的80.88%;單子葉植物6種,占總物種數(shù)的8.82%;裸子植物最少(2種,占2.94%)(見(jiàn)表1).

      表1 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)植物群落組成Table 1 Composition of plant community in Sb mining area and control sites

      表2 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)群落科內(nèi)數(shù)量排序Table 2 Rank order of plant species number of community in family in Sb mining area and control sites

      銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)均以草本植物為主(見(jiàn)表3). 其中,銻礦區(qū)草本植物16種,灌木植物5種,喬木植物1種;對(duì)照區(qū)草本植物33種,灌木植物17種,喬木植物18種. 這表明銻礦區(qū)植物群落灌木層和喬木層植被相對(duì)單一.

      表3 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)群落植物生活型Table 3 Plant life form of community in Sb mining area and control sites

      植物屬的分布差異較大,銻礦區(qū)植物僅為18屬,僅懸鉤子屬(Rubus)2種,其他屬僅為1種(見(jiàn)表4).對(duì)照區(qū)植物共計(jì)53屬,懸鉤子屬植物5~9種,白酒草屬(Eschenbachia)、鳳尾蕨屬(Pteris)、黃花捻屬(Sida)、莢蒾屬(Viburnum)、木姜子屬(Litsea)和楊屬(Populus)物種為2~4種(見(jiàn)表4).

      表4 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)群落屬內(nèi)物種數(shù)量排序Table 4 Rank order of plant species number of community in genus in Sb mining area and control sites

      2.2 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)的植物高度

      銻礦區(qū)植物高度在101~130 cm、131~200 cm和>200 cm的物種平均數(shù)顯著低于對(duì)照區(qū)(P<0.05)(見(jiàn)圖1). 銻礦區(qū)植物密度低于對(duì)照區(qū),銻礦區(qū)植物以亮葉樺(Betula luminifera)、苧麻(Boehmeria nivea)、密蒙花(Buddleja officinalis)、茅莓(Rubus parvifolius)、水麻(Boehmeria penduliflora)和插田泡(Rubus coreanus)為主,對(duì)照區(qū)植物主要有亮葉樺、油桐(Vernicia fordii)、楊樹(shù)(Populus simonii)、響葉楊(Populus adenopoda)和香樟樹(shù)(Cinnamomum camphora)等(見(jiàn)圖1). 這表明銻礦區(qū)植物高度總體偏低.

      圖1 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)群落樹(shù)木再生高度等級(jí)的平均物種數(shù)Fig.1 Average species number of the regeneration plant height classes in Sb mining area and control sites

      2.3 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)植物多樣性指數(shù)

      銻礦區(qū)喬木層和灌木層物種豐富度和Shannon-Wiener指數(shù)均顯著低于對(duì)照區(qū)(P<0.05)(見(jiàn)圖2),其中銻礦區(qū)喬木層和灌木層豐富度分別比對(duì)照區(qū)顯著降低了82.8%和89.5%,Shannon-Wiener指數(shù)分別比對(duì)照區(qū)顯著降低了100%和94.8%;銻礦區(qū)喬木層Simpson指數(shù)和灌木層Pielou指數(shù)均顯著低于對(duì)照區(qū)(P<0.05),分別比對(duì)照區(qū)顯著降低了100%和88.0%(P<0.05)(見(jiàn)圖2).

      圖2 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)群落物種多樣性指數(shù)Fig.2 Plant species diversity index of community in Sb mining area and control sites

      2.4 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)植物群落穩(wěn)定性

      銻礦區(qū)植物群落Godron穩(wěn)定性擬合曲線(xiàn)與y=100-x的交點(diǎn)到(20,80)的歐式距離為6.35,對(duì)照區(qū)為13.83,表明銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)植物群落均不穩(wěn)定.對(duì)于不同層片而言,銻礦區(qū)草本層穩(wěn)定性相對(duì)最高(見(jiàn)圖3和表5). 其他層片Godron穩(wěn)定性擬合曲線(xiàn)與y=100-x的交點(diǎn)到(20,80)的歐式距離由小到大依次為對(duì)照區(qū)草本層(9.05)、銻礦區(qū)灌木層(15.99)、對(duì)照區(qū)喬木層(21.44)和對(duì)照區(qū)灌木層(21.88)(見(jiàn)圖3和表5).

      表5 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)不同植物層片的Godron穩(wěn)定性Table 5 Godron stability of different plant layers in Sb mining area and control sites

      圖3 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)植物群落及不同植物層片Godron穩(wěn)定性的擬合曲線(xiàn)Fig.3 Godron stability simulated curves of plant community and different plant layers in Sb mining area and control sites

      3 討論

      3.1 銻礦區(qū)植物群落特征

      銻礦區(qū)植物種數(shù)低于對(duì)照區(qū),銻礦區(qū)共計(jì)22種植物,僅有14科18屬,且多為草本植物;對(duì)照區(qū)物種共30科53屬68種. 銻礦廢渣的堆放造成土壤重金屬含量增加、原有植被喪失,限制了植物根系從土壤中獲取養(yǎng)分,植物生長(zhǎng)受到抑制甚至死亡,導(dǎo)致銻礦區(qū)物種組成低于對(duì)照區(qū)[33]. 黔西北鉛鋅礦開(kāi)采后植被自然恢復(fù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)植物22種,分屬于13科21屬,灌木以醉魚(yú)草屬和懸鉤子屬為主[34],這與筆者所得結(jié)果相似. 醉魚(yú)草屬和懸鉤子屬物種對(duì)重金屬具有較強(qiáng)的抵抗能力,因而占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位[34]. 銻礦植被恢復(fù)區(qū)多以禾本科和菊科植物為主. 徐華偉[35]研究發(fā)現(xiàn),不同植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力不同,礦區(qū)植被組成以菊科為主,禾本科次之,其他科植物多為單種科,且個(gè)體數(shù)較少,這與筆者所得結(jié)果相似. 此外,謝永等[36]對(duì)鉛鋅礦廢棄地區(qū)的研究表明,菊科植物野艾蒿(Artemisia vulgaris)的重要值在自然演替11年時(shí)達(dá)到最高峰,為該群落的優(yōu)勢(shì)物種. 野艾蒿對(duì)重金屬的富集能力和轉(zhuǎn)運(yùn)能力極強(qiáng),如對(duì)鎘(Cd)的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)達(dá)3.992,對(duì)銅(Cu)的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為3.161[35]. 可見(jiàn)該種對(duì)重金屬耐性很強(qiáng),是礦區(qū)優(yōu)勢(shì)物種. 該研究中對(duì)照區(qū)植物高度>100 cm的物種數(shù)和密度均高于銻礦區(qū),表明對(duì)照區(qū)植物更新個(gè)體多于銻礦區(qū),物種組成豐富. 銻礦區(qū)自然恢復(fù)的植物更新能力較弱,銻礦開(kāi)采導(dǎo)致植物生境土層淺薄,重金屬的毒害作用及干旱的生長(zhǎng)環(huán)境引起幼苗幼樹(shù)死亡率上升、存活率下降,且脆弱的生境無(wú)法給植物幼苗提供生長(zhǎng)條件[37],因此導(dǎo)致植物群落幼苗、幼樹(shù)少,植物難以進(jìn)一步生長(zhǎng);此外,海拔和坡向、坡度等的差異均會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生一定影響,這可能是銻礦區(qū)植物高度顯著低于對(duì)照區(qū)的重要原因.

      3.2 銻礦區(qū)植物多樣性

      物種多樣性是植物群落重要的特征之一,不僅反映群落中物種的豐富程度和均勻程度,也在一定程度反映著群落物種組成的復(fù)雜程度,物種組成結(jié)構(gòu)會(huì)直接影響物種多樣性[29]. 銻礦區(qū)喬木層和灌木層物種豐富度和Shannon-Wiener指數(shù)均顯著低于對(duì)照區(qū),表明在銻礦區(qū)自然恢復(fù)過(guò)程中,群落物種組成的復(fù)雜程度依然很低. 稀土礦區(qū)廢棄地人工輔助恢復(fù)8年和11年后灌木層的Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)仍然顯著低于對(duì)照區(qū)[38],這與筆者所得結(jié)果一致. 銻礦區(qū)惡劣的生境條件阻礙植被恢復(fù)演替進(jìn)程,土壤保水保肥能力低、重金屬污染等問(wèn)題,導(dǎo)致植被定植困難或定植后因水土流失、養(yǎng)分難以供給、小生境環(huán)境不適而無(wú)法正常生長(zhǎng),此外重金屬毒害作用也導(dǎo)致植被死亡[38-39]. Belay等[40]研究表明,采石對(duì)植被和土壤屬性等均有不利影響,采石區(qū)木本植物的物種豐富度和多樣性顯著低于對(duì)照區(qū). 但也有研究表明,鉛鋅礦堆積區(qū)經(jīng)過(guò)自然恢復(fù)后,林下物種多樣性顯著高于對(duì)照區(qū)[41],這是由恢復(fù)年限和樣地選擇差異所致,上述研究中對(duì)照區(qū)距離鉛鋅礦堆積核心區(qū)僅100 m,這種偽對(duì)照區(qū)是造成與該研究不一致的重要原因[41].

      3.3 銻礦區(qū)植物群落穩(wěn)定性

      Godron穩(wěn)定性分析結(jié)果顯示,銻礦區(qū)群落、灌木層和草本層均處于不穩(wěn)定狀態(tài),表明該群落處于不穩(wěn)定的演替早期階段. 這與銻礦區(qū)惡劣的生境條件有關(guān),銻礦區(qū)土壤蓄水能力差,養(yǎng)分和水分極度匱乏,且受到銻、砷(As)等重金屬的危害,導(dǎo)致植被處于逆境脅迫狀態(tài)而難以更好地生長(zhǎng). 由于在局部可共享資源稀缺環(huán)境中生長(zhǎng),植物種間和種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇,致使群落穩(wěn)定性低[42]. 張琳等[43]對(duì)露天煤炭排土場(chǎng)南坡植物群落穩(wěn)定性的分析發(fā)現(xiàn),恢復(fù)2年的排土場(chǎng)植物群落Godron穩(wěn)定性明顯高于恢復(fù)7年和10年的植物群落,這與筆者所得結(jié)果相似. 銻礦區(qū)群落、灌木層和草本層穩(wěn)定性均高于對(duì)照區(qū),這可能是Godron穩(wěn)定性主要由群落中優(yōu)勢(shì)物種的比重決定,植物群落組成在一定程度上影響該群落的穩(wěn)定性[43]. 喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性決定了植物群落的不穩(wěn)定,唐靜等[44]對(duì)貴州獨(dú)山4個(gè)自然森林群落穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)這些自然森林群落均不穩(wěn)定. 該研究中對(duì)照區(qū)亮葉樺群落及不同層片均不穩(wěn)定,這與該群落演替階段有關(guān). 一般認(rèn)為,較高的物種多樣性是群落穩(wěn)定的基礎(chǔ)[45];越來(lái)越多的研究[46]表明,群落穩(wěn)定性與多樣性有時(shí)并不一致,甚至相反,這表明物種多樣性與群落穩(wěn)定性間的關(guān)系較為復(fù)雜,還有待進(jìn)一步研究. 該研究中,銻礦區(qū)物種多樣性顯著低于對(duì)照區(qū),盡管對(duì)照區(qū)和銻礦區(qū)群落均呈不穩(wěn)定狀態(tài),但穩(wěn)定性依然高于對(duì)照區(qū),表明不能僅用物種多樣性來(lái)評(píng)判植物群落的穩(wěn)定性. 因?yàn)樵谥参锶郝浣⒌脑缙?,物種多樣性會(huì)逐漸增加,尤其是占據(jù)不同生態(tài)位的功能群植物搭配生長(zhǎng)可以顯著提高植物群落的抵抗力,促進(jìn)植物群落向更高穩(wěn)定性階段發(fā)展;但隨著植物群落的演替以及空間和資源的匱乏,植物群落物種多樣性逐漸降低,但此時(shí)的植物群落結(jié)構(gòu)和組成仍然趨于穩(wěn)定,因此,物種多樣性可能僅能表征群落的某一方面或某一階段[46].

      4 結(jié)論

      a) 銻礦區(qū)植物共計(jì)14科18屬22種,低于對(duì)照區(qū)的30科53屬68種;豆科、禾本科和菊科植物均有2~4種,且以雙子葉植物為主(共計(jì)11科13屬17種),占總物種數(shù)的77.27%,除懸鉤子屬物種有2種外,其他均為1屬1種.

      b) 銻礦區(qū)植物以亮葉樺、苧麻、密蒙花、茅莓、水麻和插田泡為主. 銻礦區(qū)和對(duì)照區(qū)喬灌植物密度差異不顯著(P>0.05),但銻礦區(qū)的植物高度(101~130 cm、131~200 cm和>200 cm)均顯著低于對(duì)照區(qū)(P<0.05).

      c) 銻礦區(qū)喬木層和灌木層物種豐富度和Shannon-Wiener指數(shù)均顯著低于對(duì)照區(qū)(P<0.05),草本層均差異不顯著(P>0.05). 銻礦區(qū)灌木層和草本層物種單一,銻礦區(qū)物種組成簡(jiǎn)單,物種多樣性低且不穩(wěn)定.

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