北洛河流域植物多样性地理格局与环境因子关系
摘要
为揭示北洛河流域各地理单元植物多样性的组成结构及地理成分与环境因子关系，通过野外调查和历史文献及标本统计分析，确定并分析北洛河流域种子植物信息数据。结果：该区域内共有种子植物科属种。集中分布于大型科、较大科和单种属、小型属内。11个干流流经的地力单元植物相似性聚类分为5组。区域地理成分在属级水平上有15个分布区类型16个变型，以温带分布及其变型为主，并与热带分布及其变型联系紧密。植物SD值与温带成分显著正相关。区域内R/T值受海拔影响，随温度及降水从东南向西北递减。该区植物起源古老，分化程度高，物种多样性丰富，地理成分复杂，是重要的植物种子资源库。植物物种多样性地带性格局过渡明显，体现出这些类群的生态位需求。
01
研究方法
（1）数据获取
选取流域中上游典型地貌植被区干流所流经的定边县、吴起县、合水县、富县、黄陵县等11个县级地理样本单元。根据-年不同地貌植被类型划分，选择代表性林分类型，设置20m×20m（乔木）、10m×10m（灌木）和1m×1m（草本）的标准样地，记录样地中出现的物种名称。运用数理统计方法、构建研究区种子植物信息数据库，编制每个县的种子植物名录，确定各县种子植物组成及地力成分。
下载年均温、年均降水量和各地理单元的海拔平均值数据。
（2）统计分析
①采用Sorenson系数，进行等级聚类分析各县植物组成的相似性。计算公式为：
S=[2C/(A+B)]×%
式中S为各县物种相似性系数，A和B分别为两地全部物种数，C为两地共有物种数。
②植物种系分化度分析：用于评判区域植物丰富度。植物种系分化度越大，物种组成越丰富。计算公式为：
SD=n2/n1+n3/n1
式中n1、n2、n3分别表示植物物种的科、属、种的数量，SD值表示该植物的种系分化度。
③R/T值分析：R/T值是植物区系中热带成分（R）属与温带成分（T）属的比值，是衡量植物区系性质的指标。
02
结果与分析
（1）植物种类组成及相似性
北洛河流域种子植物共有科属种，其中，裸子植物有4科8属13种；被子植物有科属种，在数量上占绝对优势。被子植物种双子叶植物优势明显。
基于不同县级地理样本单元种子植物相似性Sorenson系数构建物种相似性欧氏距离矩阵，采用Ward法进行聚类分析，可以反映出各地多样性特征间的联系，为判断区域植物过渡属性提供科学依据。11个干流流经的地力单元植物聚类分为5种，G1：黄龙县；G2：华池县、吴起县；G3：甘泉县、志丹县；G4：洛川县、定边县；G5：富县、合水县、宜君县、黄陵县。
（2）植物科属构成多样性
①对研究区内植物以科作为分类单位进行统计，结果显示如下图。研究区内＞50种的大型科有6科，为菊科、禾本科、蔷薇科、豆科、唇形科和毛茛科。
②对区域内野生种子植物所属的中进行统计，结果显示，主要有单种属（含1种）、小型属（2-5种）、中型属（6-9种）、较大属（10-14种）和大型属（≥15种）5个类型。该区含≥15种的大型属有蒿属、薹草属、委陵菜属、柳属、堇菜属、铁线莲属、锦鸡儿属、黄芪属、萹蓄属、披碱草属，是该区的优势属。
该区的植物种类集中于小型属和单种属，在该区植物组成中占绝对优势。
（3）植物属的分布区类型
根据吴征镒等对中国种子植物属的分布区类型的划分，本研究区种子植物可以将其划分为15个分布区类型和16个变型。世界分布属植物在该区内为优势组成成分。除此之外，研究区内植物属的分布型包括热带成分、温带成分、古地中海成分、东亚成分及中国特有成分。温带成分优势较为明显。（原论文中统计表过长，仅截取部分表格信息）
（4）植物多样性与地理成分相关性
对该区的11个县科属组成、SD值、R/T值进行统计分析：该区内富县、合水县、黄龙县植物丰富度最高；洛川县、华池县、甘泉县的丰富度最低；宜君县、黄陵县、志丹县、吴起县、定边县植物丰富度居中。黄陵县、洛川县、黄龙县热带性质最强，华池县、定边县热带性质最低，这种分布模式是气候与环境共同作用的结果。
将各县的SD值、R/T值、R值与T值做相关分析发现：本研究区植物丰富度与温带成分显著正相关，热带成分与R/T值呈显著正相关。说明温带成分的多样性分布格局是导致流域内不同区域种系分化的基础。热带成分的渗入是导致各区域植物多样性差异的原因。温带成分更适合在此区域内生长发育，保持物种延续。
（5）R/T值与环境因子关系
通过将各地理单元R/T值与环境因子回归发现：该值随海拔升高呈现降低趋势，海拔是限制热带成分扩散分布的重要因素。该值随年均温、年降水量升高而增大，说明温度和降水是影响热带成分植物迁移的直接生态因子。
03
结论
黄土高原典型地貌植被区的北洛河流域有种子植物科属种。该区系的主体是被子植物的大型科和较大科，单种属和小型属。区域内植物起源古老，分化程度高，物种多样性丰富，组成复杂。
区域内植物分布区类型多样，有15个分布区类型和16个变型，以温带分布为主。
植物丰富度与温带成分呈现显著正相关，植物热带/温带分布格局受海拔影响，随温度及降水呈现由东南向西北递减的过渡性特征，与“寒冷忍耐假说”相关论断相同，反映了本流域植物多样性的地带性格局，这种分布模式是植物长期适应进化的结果，体现出类群的生态位需求。
田起隆,许小明,吕渡,王浩嘉,雷斯越,易海杰,贺洁,何亮,薛帆,邹亚东,王妙倩,冯学慧,张晓萍.北洛河流域植物多样性地理格局与环境因子关系.中国环境科学,,:1-14.
图文
罗媛宏
排版
罗媛宏
审核
王志杰
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