植物多样性研究范文

植物多样性研究篇1

关键词：植物； 多样性； 保护

中图分类号：Q948

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12017403

1引言

伴随着全球自然生态环境的持续恶化，森林对自然环境的保护和修复功能日益凸显，健全的森林生态系统对自然环境的修复起着至关重要的作用。植物多样性丰富程度是反映森林生态系统是否健全的重要标志，主要包括4个层次的内容：遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性[1]。漕涧林场辖区地处被认为是世界3个生物多样性热点地区交汇带上，即喜马拉雅地区、中国西南山地、印度―马来的交汇带上[2]，林区内山高谷深，坡度较陡，隐域环境众多，植物多样性丰富，还有许多地区的植物多样性还未得到充分认识。为更好的发挥森林的生态效益，对林区植物多样性进行深入调查和抢救性保护成为生态文明建设的关键环节。

2研究地自然概况

2.1自然地理概况

漕涧林场位于云南省大理州西部云龙县境内，在大理、保山、怒江三地州交界处，东经98°58′～99°15′，北25°29′～26°04′之间，林区最高海拔3655.9 m，最低海拔2300 m，辖国有林面积21731 hm2，是中国地势第一阶梯向第二阶梯过渡带的边缘位置（图1），林区河谷切割深刻，全为山地，气候冷凉，最冷月为1月，年平均温度8.8℃，雨量丰沛，年平均降雨量1500～2000 mm之间，属温凉性气候带，利于植物生长，森林覆盖率84.85%。

2.2生态区位概况

漕涧林场林区位于横断山脉南缘滇西纵谷区，“三江并流”世界自然遗产区末端，澜沧江和怒江的分水岭上。林区西隔怒江与高黎贡山部级自然保护区相望，东临澜沧江与云龙天池部级自然保护区毗邻，林区位置见图2，分属怒江和澜沧江流域，印度洋和太平洋水

系，处在喜马拉雅地区、中国西南山地、印度―马来等3个被公认为世界生物多样性热点地区的交汇带核心区，林区生态区位尤为重要，林分结构完整，植物种类丰富。

3植物多样性保护背景

3.1林区植物多样性现状

漕涧林场林区范围内森林植被类型多样，从海拔2300 m的集体林交界处到海拔3655.9 m的山顶，植被类型包括：Ⅰ暖性阔叶林（2300～3000 m）、Ⅱ暖性针叶林（2300～2800 m）、Ⅲ温凉性针叶林（2600～3000 m）、Ⅳ寒温性针叶林（3000～3655.9 m）、Ⅴ竹林（2500～3655.9 m）[3]。云南省范围内分布的野生植物种类中有1/3以上物种在林区内有天然分布，目前已查明的木本植物种类达74个科283种，其中大量分布的有杜鹃花科（Ericaceae）植物分布31个种、蔷薇科（Rosaceae）植物分布29个种、樟科（Lauraceae）植物分布17个种、槭树科（Aceraceae）植物分布10个种、壳斗科（Fagaceae）植物分布9个种、山茶科（Theaceae）植物分布9个种、木兰科（Magnoliaceae）植物分布8个种、松科（Pinaceae）植物分布8个种、五加科（Araliaceae）植物分布8个种、忍冬科（Caprifoliaceae）植物分布8个种、冬青科（Aquifoliaceae）植物分布7个种、桑科（Moraceae）植物分布7个种。林区内分布有滇藏木兰（Magnolia campbellii（Hook.f.et Thoms）D.L.Fu）、长喙厚朴（Magnolia rostrata W.W.Smith）、云南红豆杉（Taxus yunnanensis Cheng et L. K. Fu）、云南榧木（Torreya fargesii Franch.var.yunnaneasis（Cheng et L.K.Fu）N.Kang）、水青树（Tetracentron sinense Oliv）、十齿花（Dipentodon sinicus Dunn.）、领春木（Euptelea pleiosperma Hook.f.et Thoms）、延龄草（Trillium tschonoskii Maxim）、云南黄连（Coptis teeta Wall）等多种国家Ⅰ、Ⅱ级保护的野生植物，其中被划入《中国植物红色名录》的受威胁植物种类在林区有40种之多[4]，这些濒危物种在林区内均长势良好。漕涧林场林区位于世界杜鹃花科植物的中心分布区域，林区内集中分布有31个杜鹃花科植物品种，云南的名花，即山茶花、杜鹃花、玉兰花、报春花、百合花 、龙胆花、兰花、绿绒蒿，在林区内都能寻到踪迹。林区内良好的生态环境和多样的森林类型，为野生动物提供了良好的栖息繁衍场所，林区鸟兽资源较为丰富。

3.2林区植物多样性保护的意义

漕涧林场林区与被誉为“世界生物多样性最丰富地区”的高黎贡山部级自然保护区仅一江之隔，由于过渡地带独特的自然地理位置和气候条件，形成了林区内物种分布的奇特布局，各种珍稀濒危植物在林区呈“斑块状”分布在林区各个位置，形成各自稳定的森林生态系统。近年来，由于气候干旱，火灾频发和交通便利，林区人为活动频繁，畜害严重等各种因素，导致部份物种出现分布范围缩小，自然更新困难，群落逐渐衰退的趋势。为保护森林生态系统的安全稳定，对林区植物多样性进行保护显得尤为重要，它不仅是生态环境保护的基础，还是实现森林生态、经济和社会效益不断提升的前提，也是林场最终实现可持续发展战略的根本保证。

4植物多样性保护的研究方法和保护措施

4.1植物多样性保护的研究方法和关键步骤

4.1.1植物多样性保护的研究方法

在研究区内对林分群落结构和植物种类进行样地调查，在每个林班内沿海拔梯度选择样地，每100 m海拔区间内设3个样地，针对乔木群：在20 m×25 m样地内设置5个2 m×2 m灌木样方和5个1 m×1 m草本样方；针对灌木群落：在10 m×10 m样地内设置5个2 m×2 m灌木样方和5个1 m×1 m草本样方；针对草本群落：在10 m×10 m样地内设置5个1 m×1 m样方做草本调查[5]；灌木和草本样方位置均设置在样地4角和中心位置。通过群落调查，对样地中乔木进行每木检尺，详细记录乔、灌、草种类和数量，以重要值为基础，计算出各个群落的多样性指数。

相对多度=（一个种的个体数量/全部种的个体数量）×100%，

频度=（某物种出现的样方数/样方总数）×100%，

相对频度=（一个种的频度/全部种的频度之和）×100%，

相对优势度=（一个种的基面积之和/全部种的基面积之和）×100%，

重要值=相对多度+相对频度+相对优势度[6]，

多样性指数： S=出现在样地的物种数，

Pielou指数（均匀度指数）：J=（-∑PilogPi）/logS，

Simpson指数（优势度指数）：D=1-∑〔Ni（Ni-1）/N（N-1）〕，

Shannon-Weiner指数（H′）：H′=-∑PilogPi。

式中，Ni为第i个物种的重要值，N为群落（样地）中所有物种重要值之和，S为物种i所在样方的物种总数，既丰富度指数。运用Sigmaplot软件对多样性指数进行回归分析，统计分析植物种类及分布范围，找出种群分布及群落演替规律，分析导致种群退化的原因，有针对性的加以保护。不同种群保护方法见表1。

4.1.2植物多样性保护关键步骤

第一步：设施和硬件配置。要更好的保护好林区植物多样性，对珍稀植物的跟踪观测和苗木扩繁培育必不可少，配备相关的观测设备和育苗设施等硬件是做好保护工作的前提。

第二步：人才队伍建设。培养一支热爱林业工作，有多样性保护经验的专业技术人才队伍，定期开展相关技术培训，是做好保护工作的关键。

第三步：植物多样性调查与规划。对林区植物多样性进行系统调查分析，并合理规划保护范围，制定保护措施，是做好植物多样性保护的基础。

第四步：构建植物多样性信息平台。信息平台建设是系统开展遗传、物种、生态及景观多样性研究的基础，也是实现植物多样性规划与保护的重要途径[7]。

4.2植物多样性保护措施

4.2.1种质资源保存

采集种子对植物遗传资源进行存储，可以在最大限度上对植物的多样性进行保护。采集植物种子，依托设施齐备的科研院所进行种子保存，是植物多样性保护最经济最直接的方法。

4.2.2加强宣传教育

植物多样性保护中必不可少的一个重要环节，就是加强全民的保护意识，通过各种宣传手段和科普活动，宣传植物多样性保护和人民生活的密切联系，强化群众的保护意识。加强监督和法律体系建设，通过政府引导，在全社会营造保护生态环境的氛围，让植物多样性保护意识扎根在群众心中。

4.2.3就地封育保护

针对林区范围内更新情况正常，种群生长稳定的珍稀保护树种，通过封山育林和划定保护区域的方式，采取就地保护，主要植物种类包括：滇藏木兰、贡山厚朴、水青树、十齿花、领春木、小果垂枝柏、苍山冷杉、云龙箭竹和槭树科、杜鹃花科等植物种群。

4.2.4建园迁地保护

针对林区内种群数量较少，易遭受人、畜破坏的珍稀植物种群，以及观赏价值、药用价值较高，易遭到人为采挖的植物，结合林场管护站点分散在林区的便利条件，采取建园迁地保护的方法，通过育苗种植扩大种群数量，在分布区管护站附近集中建园进行迁地保护。主要植物种类包括：云南黄连、延龄草、云南大百合、绿绒蒿、黄花独蒜兰等植物种群。

4.2.5濒危植物人工繁育保护

针对林区内野外种群数量稀少、更新困难的濒危植物种群，通过人工育苗繁殖，进行迁地保护和野外回归种植，扩大野外种群数量，提高种群稳定性，主要植物种类包括；红豆杉、榧树等保护等级较高的植物。

2017年6月绿色科技第12期

5结语

植物作为全球生物多样性中至关重要的一部分，在维持生态系统基本功能方面发挥着关键作用。由于植物多样性自身面临的生存危机，在现代林业生态建设中，植物多样性保护已经成为森林生态系统稳定和健康发展的前提。根据林场多年来的保护经验和成效分析：加强基础调查数据收集、建立植物多样性信息共享平台、针对林区环境特征采取常规方法和探索新技术相结合的保护方法，针对林区植物多样性动态跟踪分析和濒危物种评估结果制定科学的保护措施，是做好植物多样性保护工作的关键环节。植物多样性保护工作，是一个需要全社会共同参与的长期而艰巨的历史任务，只有改变观念、细化责任、强化落实，才能推动植物多样性保护工作的有序开展，政府和相关职能部门要强化主体责任，制定严格的监管措施，提高全社会的保护意识，才能最终抓好植物多样性保护工作，更好的服务于生态文明建设，实现植物多样性和生态环境互相促进的良性循环。

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植物多样性研究篇2

关键词 绿化植被；植物；动物；多样性；相关性；河南郑州；河南新乡

中图分类号 Q948.12+2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）15-0179-02

随着我国城镇化进程的不断加快，城市规模和人口在迅速增加，使本来就已经脆弱的城市自然生态系统受到进一步的威胁。人们关注城市经济和社会生态的过程中，却又往往忽视城市自然生态，但本质上来讲，自然生态是一个城市其他生态的基础，只有良好的自然生态，才能维持一个城市系统的可持续发展[1-3]。尽管城市自然生态系统过多打上了人为的烙印，但是像任何自然生态系统一样，城市生态系统物种的多样性是维持一个城市良好自然生态的基石；丰富多样的动植物种类可以使城市自然生态系统具有更强的稳定性和自我协调能力，使一个城市的经济运行成本降低，同时也会城市社会环境更加和谐和具有活力与竞争力[4-5]。因此，一个城市生物的多样性带来的不仅是城市自然环境的持续发展，同时也促进了经济和社会环境的优化和良性循环。

植物不仅是所有动物物质和能量的最终提供者，而且也为其自身和其他生物提供了栖息地和信息交流的场所[6]。因此，一个城市的植被和城市的物种多样性的程度是密切相关的。不同类型植被其生物多样性可能有或多或少的区别，因而研究城市绿化过程中不同植被类型和生物多样性之间的相互关系，对于创建生态城市，促进自然、社会与经济的和谐和持续发展具有重大意义。同时通过这种研究可以使人们在进行城市绿化和园林建设时做到遵循自然规律，最大限度地发挥城市绿化的生态、经济和社会效益。本研究对新乡市和郑州市不同地点不同植被类型的生物多样性的进行了调查研究，并初步探讨了影响这些不同植被类型之间生物多样性的因素和他们彼此之间的相关性。

1 材料与方法

1.1 城市绿地植被类型划分和研究地点

在所研究的植被类型中，乔木层的盖度均大于60%，灌木和草本层的盖度均大于50%。根据植被组成的不同，将城市绿地划分为以下6种植被类型：乔木+灌木+草本（A），乔木+灌木（B）、乔木+草本（C）、乔木（D）、灌木+草本（D）、灌木（F）、草本（G），将裸地或硬化地面设置为（CK）。在郑州市和新乡市的不同绿化区域选择了研究地，每个特征植被类型面积不小于1 hm2。郑州市研究地点包括人民公园、碧沙岗公园、森林公园、郑州大学老校区、河南农业大学校区、河南博物院、京珠高速绿化带和绿城广场；新乡市研究地点包括人民公园、森林公园、滨河公园、市政府广场、河南科技学院校区、河南师范大学校区、平原大学新校区和东环路绿化带等。

1.2 观测方法与数据处理

对植物种类每2个月测定1次，连续观测1年（2011年11月至2012年11月），采用最小面积法；对于动物种类，每2个月观测1次，连续观测1年（2011年11月至2012年11月），采用总体计数法和样方计数法[7]。为了统计和讨论的方便，一般缺少某个层的植被类型中，该种类型的种类数目统一设置为0。其中动物种类的观测分别在6：00—7：00、11：00—13：00和18：00—20：00进行。在特征植被类型中，所有观测点和样地的选择都采取随机抽样方式进行确定。所获得的观察数据用SPSS 11.0进行相关的统计处理和分析。

2 结果与分析

2.1 城市绿化植被类型中不同植物种类之间相关性

在自然界较少受人为干预的生态系统中，乔木、灌木和草本植物种类一般呈递增趋势，并且它们之间具有明显的正相关[6-8]。然而，根据所调查的数据，城市植被类型中，不同植物种类的多样性却不具有该种相关性。如表1和图1所示，虽然A～D类型乔木种类差异很小，但是其灌木和草本种类有明显的差异，E～H类型也有类似的结果。同时也表明不同植物种类之间一般没有明显的相关性。主要原因是城市绿化植被是一个很大程度受到人为干扰的系统，特别是在植物种类的选择上，一般被人们进行了强制性的选择，因此一个植被类型中的植物种类都被固定选择为几种植物种类如表1的B、D、C、F类型等。在所有研究的有草本层的植被类型中，总的植物种类都受到草本种类的很大影响（图2），这表明在选择或保留了草本层的植物类型中，由于草本植物生长的周期短、生活力强、植株矮小和植株密度大等原因，因此人工选择剔除困难，导致草本种类数目相对于其他种类植物更容易在一个人工干扰的环境中生存。另外表明，特定草本植物种类的人工选择和保留需要经常剔除和清理其他不需要的草本植物种类，否则达不到相应园林观赏要求。

2.2 城市绿化植被中不同动物种类的相关性

在城市不同绿化植被中，不同类型动物种类的相关性有以下2种情况，首先是鸟类和两栖、爬行和哺乳类以及昆虫类的数目没有明显相关性（表1），散点图类似图1。昆虫与两栖、爬行和哺乳类之间却有一定的相关性（图3）。而且其中任何一种动物种类数目都对总的动物种类数目变化产生较强的影响（其散点图类似图3）。说明在不同动物种类之间的相关性明显大于不同植物种类之间的相关性。因为动物本身的活动性导致了其种类较少受到人为选择，而只是间接受到人为对植物种类选择的影响，所以在昆虫与两栖、爬行和哺乳动物之间存在一定的相关性，并且所有动物种类都对总数目产生一定程度的影响。然而，鸟类多样性和其他动物多样性没有相关性，原因很可能是因为它们具有很强的活动范围和其对林冠层栖息的特殊要求导致的。

2.3 城市绿化植被中动植物之间多样性的相关性

在城市绿化植被中，不同动物种类和植物种类数目之间的关系一般并没有明显的相关性，但是昆虫种类以及两栖、爬行和哺乳动物种类的数目与草本种类数目之间有一定的正相关性（图4）。导致这些相关性的原因很可能是昆虫对草地生物和栖息地的依赖性以及两栖、爬行和小型哺乳动物对昆虫食物的依赖形成的，另外两栖、爬行和小型哺乳动物也没有鸟类那样方便和迅速的活动能力。鸟类种类和乔木种类数目之间有比较特殊的对应关系，在有乔木层的植被类型中，鸟的种类要远大于其他无乔木的植被类型，但是乔木种类的数目和鸟的种类数目没有明显的正负相关性（表1、图5），说明鸟类对乔木层有特殊的依赖性。尽管有些鸟类的食物来源不在林冠层，由于它们方便灵活的活动能力，因此它们可以很方便地去周围其他植被类型的地方觅食。鸟类和乔木种类之间这种特殊的关系说明乔木在维持（上接第180页）

鸟类物种多样性中的核心地位（表1、图5）。

3 结论与讨论

由于过度人为地对城市绿化地植物种类的选择，已经使城市绿地不同植物种类多样性的相关性完全破坏。因此，目前的城市绿化中应该在绿化种类的选择和搭配上更多的遵循生态学原则，而不是只为观赏去选择或保留植物种类。

乔木绿化在城市生态多样性维持中起着重要作用[2]。乔木首先是绝大多数鸟类的栖息繁殖场所，同时也为许多其他动植物种类提供了特殊的生态环境。而且也是人们进行休闲和锻炼的优良场所，它不像草本和灌木种类，乔木不需要经常更新，浇灌、修剪和除杂，节省了大量的劳力和经费。草本植物尽管和动物较大相关性，但是主要表现在对昆虫种类的影响上，而且部分有时是害虫；同时草本的经营费用比较高；在生态效益上，草本对城市空气粉尘、噪音和其他污染的净化能力都比乔木和灌木要差，因此在一个城市的绿化中，应尽可能地避免大面积的单纯草地绿化，除非一些需要开阔的广场。

城市绿地植被的生态效应研究目前并不深入，而且它又有很强的地域特色，因此更深入、详细和具体的研究是必须的，这样才能为我国不断扩大的城镇建设和创建和谐生态城市提供理论和实践上的指导，为城市社会和经济可持续发展打下坚实的自然生态基础。

4 参考文献

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植物多样性研究篇3

关键词：金樱子（Rosa laevigata Michx）；AM真菌；侵染率；多样性

中图分类号：Q948.122.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）09-2044-04

金樱子（Rosa laevigata Michx）属蔷薇科多年生野生攀援植物，是一种珍贵的资源药用植物，又名糖橘子、蜂糖罐、刺梨子、山石榴等，广泛分布于西南、华中、华南地区，尤以贵州分布广、产量高。金樱子含有丰富的营养物质（维生素、氨基酸、矿物质等）和活性成分（多糖、黄酮、皂甙、甾体化合物、三萜类物质及其衍生物），其皂甙含量可达17.29%，具抗氧化、降低血脂血压、抗菌消炎、增强免疫力等广泛药理作用[1]。其干燥果实入药，为中药“金樱子”，具固精缩尿、涩肠止泻等功效[2]，用于治疗遗精滑精、遗尿尿频、崩漏带下、久泻久痢。金樱子也是三金片、金鸡胶囊、壮腰健肾丸、金樱子糖浆、古汉养生精、首乌片等重要中成药的主要原料药材之一[3]。金樱子不仅药用价值极高，而且风味独特，可开发出具营养、保健功能的产品，如饮料、果酒、果脯、天然色素等产品。

喀斯特生境岩石出露率高、土层浅薄、土被不连续、水分渗漏性强，造成植物根系生存空间狭小[10]。AM真菌菌丝高度分枝，庞大的菌丝体系形成菌丝桥，将植物联系起来，实现营养物质的再分配和循环。菌根依赖性植物在生长竞争、生态类群分化中占据明显优势[11，12]。贵州茂兰国家自然保护区是典型喀斯特地形环境下惟一幸存下来的一片分布集中、原生性强、相对稳定、绝无仅有的喀斯特森林，为AM真菌丰富的物种多样性与分布创造了得天独厚的生态条件。本研究以喀斯特典型地区——茂兰部级自然保护区森林为采样地点，研究药用植物金樱子根系和土壤AM真菌的种类组成及多样性，并获得优势AM真菌菌种。研究结果将有助于揭示喀斯特地区药用植物AM真菌的多样性与独特性，对于菌根技术在石漠化地区的应用具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

2010年10月初在贵州茂兰部级自然保护区喀斯特森林里，采用五点取样法采集金樱子根际土壤[13]。首先去除10 cm厚表层土，挖10～20 cm深的土壤剖面，收集根际土壤1～2 kg，装入塑料袋中；同时剪取金樱子的新鲜幼嫩根系，FAA溶液固定。土样置于阴凉处，根样置于4 ℃冰箱，保存备用。

1.2 样品鉴定

1.3 AM真菌多样性指数测定及计算

1.4 数据分析

采用DPS统计软件进行方差分析。

2 结果与分析

金樱子根段采用碱解离-酸性品红染色法处理，可观察到根皮层组织细胞间及细胞内存在大量的AM真菌菌丝和泡囊，未见菌丝圈（图1）。菌丝在皮层细胞中延伸分枝，菌丝顶端膨大形成泡囊。金樱子的菌根侵染率为51.6%，说明AM真菌能够与金樱子形成良好的共生关系。

3 小结与讨论

喀斯特森林的金樱子根际土壤中分离的AM真菌多样性丰富，优势种为枫香球囊霉、纯黄球囊霉、明球囊霉、棒孢球囊霉，均为球囊霉属真菌；最常见种为网状球囊霉（G. reticulatum）、波状无梗囊霉 （A. undulata）、孢果无梗囊霉（A. sporocarpia）、聚生球囊霉（G. fasciculatum）、蜜色无梗囊霉（A. mellea）、双型球囊霉（G. ambisporum）；常见种6种；少见和偶见种26种，说明在喀斯特森林生态系统中金樱子与AM真菌能很好地形成共生关系。球囊霉属是一类适应性很强的广谱生态型，多出现在中性和碱性土壤中，而无梗囊霉属则在酸性条件下频度高。金樱子根际以球囊霉属真菌为优势属，可能和喀斯特森林中基岩及土壤富钙、偏碱性有关。

AM真菌通过侵染形成菌根能够直接或间接地影响植物的次生代谢过程[16，17]，且有明显的种属差异。喜树幼苗接种透光球囊霉（G. diaphanum）、幼套球囊霉（G. etunicatum）、蜜色无梗囊霉和光壁无梗囊霉（A. laevis） 有利于提高喜树碱含量，地表球囊霉（G. versforme）对喜树碱含量影响不明显，而木薯球囊霉（G. manihot）却降低了喜树碱的含量[7]。接种AM真菌可增加白芷不同部位的总香豆素含量，尤以接种土著AM真菌的植株白芷根部形态最为良好[18]。金樱子中的AM真菌资源丰富，优势种较多。将其中的优势种制成AM真菌菌剂对金樱子幼苗进行接种，观察AM真菌对金樱子幼苗的接种效应及对幼苗次生代谢产物的响应，阐明AM真菌对金樱子次生代谢产物的影响，将有助于其药用价值的利用。

致谢：感谢青岛农业大学菌根生物技术研究所刘润进老师及实验室全体成员的帮助与支持。

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植物多样性研究篇4

1引言 生物多样性是全球三大环境问题之一，关于生物多样性的研究自20世纪90年代起已经成为一个热点问题[1]。生物多样性是指生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和；生物多样性是维持生态系统结构和功能稳定的物质基础，也是表征生态系统结构和功能的重要测度指标[2,3]。研究表明，全球气候变化和人类活动的干扰已经对生物多样性产生影响，物种的物候、行为、分布和丰富度、种群大小和种间关系、生态系统结构和功能都已发生了不同程度改变，甚至导致了物种灭绝[4]。 草地生态系统是陆地上分布最广的生态系统类型之一，也是我国最大的陆地生态系统[5]，它拥有丰富的动植物资源、种类组成复杂、生物多样性高[6,7]。草地生物多样性是生物多样性的重要组成部分[8]，草原生态系统多样性的研究受到了人们的高度重视。YongfeiBai等对内蒙古典型草原长达24年的研究表明，1月-7月的降水量变化是影响草地生物量年际波动的主要因素，草地植物地上生物量与多样性间是有相关性的[9]；PRTELM.等对欧洲北部草地多样性变化进行分析，认为草地植物多样性取决于放牧情况，因此应合理利用草地资源[10]；A.J.Rook等则认为牧场放牧活动影响草地植物物多样性的机制主要是通过牲畜的践踏和采食活动来传递的[11]。 内蒙古温性草原是我国生物多样性的关键地区，也是亚洲中部干旱区生态系统和生物类别最丰富、古老，地带性分异最为复杂的地区[12]。近年来，由于人类活动加剧，如超载过牧、毁草开荒、滥采药材等，使得草原生态系统的退化现象非常严重，草原物种多样性也在迅速下降[13,14]。李金华等从退化演替与恢复演替、植物群落的物种多样性、种群繁殖特性、升值分配对策、植物组织养分分配和碳素循环以及生产力等方面综述了放牧活动对草原植物的影响[14]。许中旗等对锡林郭勒盟典型草原区的研究表明禁牧不能改变典型草原的主要物种组成、但在一定时间内可以提高典型草原的物种多样性[15]。宋创业等对浑善达克沙地植物群落物种多样性与土壤因子的关系进行分析表明，分布在流动-半流动沙丘的植物群落物种丰富度指数和物种多样性指数最低、生态优势度指数较高，生物物种均匀度指数与土壤pH值以及全氮含量显著相关[16]。单贵莲等研究了围封年限对典型草原群落结构及物种多样性的影响，结果表明围封对于草原植物多样性恢复有明显的积极作用，并认为14年是较适宜的围封年限。 总结既有研究可发现，目前研究人员对于中国北方典型草原物种多样性问题高度重视，但是既有大多数研究重点着眼于通过站点尺度的控制性实验来分析放牧活动对于草地植物多样性的影响；对于天然环境中的不同草地利用强度下的草地植物物种多样性没有展开研究。此外，2000年后，在我国北方典型草原区开展了大规模的生态保护和建设工程项目，具体如“草原三牧”（禁牧、休牧和轮牧）以及退耕还林还草等。因此，对比分析草地持续利用区的植物多样性以及生态工程区的植物多样性，进而分析生态工程的成效研究，这也是一个需要进一步深入的课题。 针对上述问题，本文选取锡林郭勒盟正镶白旗典型草原为研究区域，结合野外考察和室内计算指标，分析了草地植物物种多样性随着土地利用类型的变化和利用强度的增加而呈现出的变化规律。这不仅可以丰富我国北方草原植物物种多样性的研究，也可为我国北方草地生态系统适应性和草地恢复和生物多样性保护提供科学依据。 2研究区概况、野外调查和评价方法 2.1研究区概况 研究区正镶白旗位于蒙古高原东南缘、内蒙古自治区锡林郭勒盟的西南部（图1）。地理坐标为42°05′-43°15′N，114°05′-115°37′E，海拔高度在1200~1400m之间。该区年均气温1.9℃，年降水量为314mm，年蒸发量为2126mm，属于典型的干旱、半干旱的大陆气候。主要植被以禾本科、菊科植物为主，属于中国北方典型干旱草原。自20世纪60年代开始，开荒种地、超载放牧等不合理的土地开发利用导致植被遭到毁灭性破坏，草场开始退化、农田沙化，严重影响到了当地人民的生存与发展。2000年，本区被列为京津风沙源治理工程的重点旗县之一。 2.2野外调查 植物多样性数据来自于研究组于2011年夏季开展的野外植物群落学调查。考虑到要近几十年来的人类活动[17,18]对研究区草地植物多样性的重要影响，野外调查意选择了较少受到人类干扰的样地作为背景样地；继而利用中国科学院刘纪远等研制的中国LUCC时空数据平台[19]，根据土地覆盖类型及其变化、草地覆盖程度及其变化、距离道路和居民点远近等信息在室内地图上确定样地位置和类型。对草地利用强度分级的具体过程是：依据1980s-2005年中国土地利用与土地覆被动态数据，当草地覆盖度降低一个级别，则视为轻度利用和轻度退化；若降低两个级别，则是其为轻度利用和轻度退化；由草地直接转变为裸土地、沙地、盐碱地等类型的则视为重度退化。对草地利用强度的分级最终需要通过现场勘察及与当地居民交流后确定。植物样方调查中，首先使用GPS确定位置和高程信息；继而根据国家草原样方调查规范，在每个样地做3个1m×1m的详细样方，针对灌木，则要做5m×10m的灌丛样方。同时在该样地周围随机选取7个1m×1m的频度样方。本次调查共采集6个典型样地、60个样方，剔除一个植被结构单一的草地样地、本文共使用了5个样地、50个样方数据（见表1）；调查内容包括“四度一量”，即草群高度、物种高度，物种盖度、物种多度、物种频度以及生物量等指标。 2.3研究方法 物种重要值（IV）反映了植被群落中植物的优势度，可以反映群落中不同植物的相对重要性及植物的最适生境。由于所样地涉及的物种数量较多（最高可以多达20余种），为了避免冗杂，本文只选取了重要值位于前五的植物进行分析比较。生物多样性评价可以在群落、样带和大陆等三个尺度上展开，由此分别对应了α多样性、β多样性和γ多样性等三类指标。刻画群落尺度的α多样性指标主要关注局域均匀程度下的物种数目，因此也被称为生境内的多样性（within-habitatdiversity）。具体包括Margalef丰富度指数，Shannon-wiener多样性指数以及Pielou均匀度等三个参数来描述研究样带的植物多样性分布规律。研究还选取使用了β多样性指数中的相似度指数来刻画不同利用强度（退化）水平下的群落之间的相似性：CSI=2C/(A+B)（7）式中C为A、B样方共有的物种数；A为A样方物种数；B为B样方的物种数；而CSI为样方群落相似度指数。#p#分页标题#e# 3结果分析 3.1植物物种数量变化 正镶白旗的植物群落样方调查共发现10科29种植物。根据植物种属关系，将样方内的物种进一步归类到禾本科、菊科、豆科以及杂类草类等4种类型。从研究区植物物种总数量变化看，草地植物物种数量呈现出随着利用强度增加而逐渐下降的趋势。从具体植物科目数量变化来看，随着草地利用强度的增加，优良物种的数量逐渐降低，杂草类、有毒有害草、不可食牧草种类逐渐增加：禾本科与菊科植物随着利用强度的增加而逐渐减少；豆科植物则先增加后减少。在生态工程区植物中数量则介于中度利用与重度度利用样地数量之间（图2）。 3.2植物物种多样性特征 从草地利用强度驱动下的物种重要值变化规律来看（图3），本区建群种羊草（Leymuschinensis）与克氏针茅（StipakryloviiRoshev）的物种重要值随着利用强度的增加而逐渐降低、其在群落中的位置逐渐被原有伴生种、杂类草物种或有毒有害物种或所替换。从植物群落α多样性上看（表2），轻微与中度消耗样方中各多样性指标值较高，而背景样方较低，即：Margalef丰富度指数在中度与轻度利用样地中最高、背景样方次之、生态工程区是最低；Shannon-wiener多样性指数则在生态工程区最高、中度与轻度利用样地次之、背景样地最低；Dielou均匀度指数则在生态工程区最高、中度与轻度利用样地次之、背景样地最低。在生态工程区中，虽然羊草是绝对建群种，但余下重要值较高的均为适口性差的物种，如二裂委陵菜（Potentillabifurca），或喜食性很低的篦齿蒿（PectinateNeopallasiaherb）以及杂类草等。至于重度利用样地，植物几乎全被牲畜所不采食的物种——篦齿蒿所覆盖；在此样地中，由于仅有一种植物，因此无法计算体现物种多样性的其它指标。 3.3植物群落相似性分析 对研究区群落相似度指数的分析表明（表3），轻度与中度利用草地植物群落相似度指数最高、其次是背景与中度利用草地植物群落。这表明在植物群落的退化过程中，轻度退化和中度退化之间没有明显的界线；也就是说，在典型草原区，草地由轻度退化类型向中度退化类型转变过程非常容易；反之，若进行合理的保护，中度退化草地也可较为容易地恢复到轻度退化水平。另一方面，就生态工程区草地群落结构与其它3种草地（背景样地、轻度利用草地和中度利用草地）群落结构的相似度对比而言，它与背景样地之间的相似度指数最高，即生态工程区草地群落结构与背景群落结构最为相似，这表明生态工程样地中一旦撤出人类活动，草地植被群落结构将迅速向区域背景演化，也表明生态保护和建设工程取得了初步成效。 4讨论 4.1物种数量的指示意义 草原放牧活动对于草地植物物种的多样性特征具有重要影响。处于生长期的禾本科的针茅、羊草是牲畜最为喜食的优质牧草，因此随着放牧强的增加，其数量（株树、密度）会逐渐减少，草高也发生相应的变化；以冷蒿为主要代表的菊科植物也是牲畜较为喜食的优良牧草，其数量随着利用强度的变化表现出与禾本科植物相一致的变化规律；以棘豆等为代表的豆科植物，因其木质化程度较高而不被牲畜喜食，因此牲畜的采食量也较小，加之豆科植物本身的抗逆性较强，生长迅速等特点，其数量会随着利用强度的增加而增加。同时，由于抗践踏性较强，适口性差的蔷薇科（Rosaceae）委陵菜属（Potentilla）的植物数量会随着放牧强度的加强而增加，有毒有害草种、杂类草种的数量会逐渐增加。因此不同科属物种的数量变化规律，可以在一定程度上反映草原利用程度、草地生态系统的退化程度和水平。 4.2物种多样性的指示意义 一般认为随着草地放牧强度增加、草地生态系统发生相应退化，其物种丰富度和植物多样性呈下降趋势[20-22]。但本文表明草地植物多样性高低并不能完全指示草地生态系统的所处状态。随着草地利用强度的升高，各区域草地群落的原有建群种逐渐被其伴生种或者有毒有害草、杂类草等所替换，或者建群种变得低矮、稀少并混有大量其他杂类草，而往往上述现象会增加草地群落的群落多样性。因此并不能单单从物种多样性一个指标来判定区域草地生态系统是否退化。本次野外调查和分析表明，锡林郭勒盟轻度利用草地群落α多样性指数均比其他样方高；但是从其物种重要度来看，研究区轻微消耗草地群落中重要值最高的是退化指示种阿氏旋花（ConvolvulusammanniiDesr.），重要值较高的是一年生牧草猪毛菜（HerbaSalsolaeCollinae）。因此，未来可以考虑进一步草地盖度、高度、密度以及群落物种的种数、群落多样性指标以及物种重要值，尤其是结合区域草地群落建群种物种重要度以及草地优质可食牧草的重要度和多样性指标，开展对草地生态系统的稳定与健康水平的定量研究。 5结论 本文基于野外实地调查数据，并结合历史时期土地利用与土地覆被数据，对内蒙古自治区正镶白旗典型草原区开展了不同土地利用强度下的植物多样性变化分析，主要结论如下： （1）草地植物物种数量随着利用强度的增加而降低；但从其物种科目来看，优良牧草禾本科和杂草类植物数量呈现出先减少后增加再减少的变化趋势、菊科植物则呈现出持续下降的变化规律；豆科植物则呈现出现增加后减少的变化规律。生态工程区中，不论是其物种总数还是各个科目物种数都是最少的。 （2）草地植物物种重要值在不同利用强度下的分布特征是，羊草与克氏针茅等建群种的重要值在背景样方中最高，随着利用强度的增加逐渐降低，伴生种以及杂类草的重要值则逐渐增加。在生态工程区，虽然羊草的物种重要值最高，但其杂类草的重要值也较高。 （3）从群落群落α多样性指数的分布来看：Margalef丰富度指数在中度与轻度利用样地中最高、背景样方次之，生态工程区则最低；Shannon-Wiener多样性指数在轻度与中度利用样地中最高、生态工程区次之、背景样地最低；Pielou均匀度指数则在生态工程区最高、轻度与中度利用样地次之、背景样地最低。#p#分页标题#e# （4）研究区不同利用强度下的草地群落间的相似度指数分析表明，轻度与中度利用水平下的群落结构最为相似，这说明两者之间很容易转变；而生态工程区与草地背景样方群落结构较为相似，说明研究区生态工程区草地群落结构迅速向区域背景演化，生态工程取得了初步成效。 需要指出的是，本研究基于中国土地利用与土地覆被时空数据平台开展了土地利用强度的分级工作，同时在研究中也是基于典型利用样地开展了物种多样性的研究。显然，这是一种在宏观层面的土地利用强度分级，也是一种统计分析研究。因此，在未来研究中，如何将宏观层面的分级研究与局地尺度的农牧户利用强度调查成果结合，如何开展基于空间采样基本原理和方法的植物样地统计学分析，这将是本研究进一步定量化、精确化的重要研究内容。致谢：中国科学院地理科学与资源研究所甄霖研究员、闫慧敏副研究员、黄河清研究员，以及杜秉贞、龙鑫、曹小昌、吴睿子、刘彤、杨方兴、贾静等同学参与了野外考察，对本文研究亦有贡献。

植物多样性研究篇5

关键词：城市环境；园林植物；生态适应性；植物配置

1 关于植物耐荫性的研究

对于园林植物或者任何一种植物来讲，耐荫性就是指其在光照条件不足的情况下的生存能力，这是植物适应环境而保持自身系统的平衡和维持生命活动的一种变化。根据城市的实际情况来选择耐荫的园林植物是保证绿化效果的重要措施。当前，随着对植物耐荫性研究的不断成熟，已经可以将植物分成四大类：强阳性植物如杨树、强耐荫性植物如杉树以及耐半荫植物如翠云草和不耐荫植物如薰衣草。这样划分的依据是植物的耐荫机理不同：植物的光因子是植物制造能量进行光合作用的重要因子，在光照条件不足的情况，有的植物能够通过调整自身的叶绿体运动、改变叶片的构造等来提高对有限的光能的利用率，使其能够维持正常的生理活动，而有的植物则不能够做到这一点。

时至今日，我国在对园林植物耐荫性的研究方面已经取得了一定的成就，尽管如此我们还是要看到在这方面上存在的问题：①大多数的研究理论的基础是一些相互独立的指标研究结果，这样的情况致使很多植物真正的耐荫性不能够得到客观的反映。②很多研究的研究对象是室内的观叶植物，而非园林植物。③缺乏对其耐荫性机理的分子水平的研究。

由此可见，当前针对植物耐荫性的研究已经取得了一定的成就：根据耐荫性的不同划分了植物的分类，明确了植物耐荫性的原理。但是要想推动这方面研究更好的发展就必须要切实的解决当前所存在的问题，只有这样才能够推动植物生态适应性研究的发展。

2 对植物抗寒性的研究

植物的抗寒性就是指植物抵抗和忍受低温的能力。对于植物来讲，当环境温度下降至植物所能抵抗的最低温度之后，就会使其生物膜发生变化，使膜脂从液晶态转变成为凝胶态，脂肪酸链变成有序排列，致使膜因为厚度和外形的改变而产生龟裂，最终导致了膜内的基质和离子失衡，引发了游离酶和膜结合酶的反应速度失衡。这样的情况会使植物产生代谢紊乱等情况。

当前，对植物抗寒性的研究主要采用的是：研究细胞膜透性法和田间鉴定法等。在研究细胞膜透性时，一般采用的是电导法或电阻法等。电导法的工作原理是：当植物组织在经过冰冻处理之后，会因质膜受损而使内溶质外渗增加，如果外渗物质就较少，那么测定的电导值也会较小，则可以认定植物具有较强的耐寒性，反之植物的抗寒性就较差。电阻法则是通过植物组织导向性的高低来测定其电介质的渗出量，以此来判定植物的抗寒性。

3 对植物抗污染性的研究

伴随着对植物抗污染能力的研究，我们发现，不同植物的叶片对大气污染物的吸附程度不同。例如，通过“离子选择电极法来测定桑叶吸附氟能力”这一实验我们可以发现，大气中氟化物的暴露剂量对植物所吸附的氟的总量有十分显著的正效应，而降雨则有负效应。通过将植物的吸污能力和抗污能力的组合，我们可以更好地对绿化植物进行筛选，为园林绿化建设打下良好的基础。

尽管当前的抗污染研究已经取得了一定的成果并能够应用到实际操作中，但是我们还是不能够忽视其存在的问题：在实际种植过程中，这些植物将会面临着外界各个因素的共同侵袭，其生长情况与研究的结果有着一定的差距。因此，要想更好的选取抗污染能力强的植物，就必须要加强对这方面的研究。

4 对植物抗旱性的研究

水是植物体内的主要组成部分，在植物遇到干旱的情况时，植物会通过减少水分蒸腾和保持水分吸收来维持生理活动所需要的水量，继而植物会通过渗透调节和细胞壁弹性的变化来维持彭压，以此来保障植物能够在干旱的条件下继续生长。根据植物的抗旱性不同，我们可以将其分为四类：强耐旱性植物，如夹竹桃、仙人掌、加纳利海藻等；半耐旱性植物，如山杨等；湿生植物，如柳树等；水生植物，如荷花等。当前，对植物抗旱性的研究应该主要集中在植物的分子水平、遗传基因等微观方面，因为植物的抗旱能力是由细胞的原生质的耐脱水能力决定的。

5 结语

在园林植物生态适应性的研究方面，除了要对其抗寒性、耐荫性和抗污染性这些共性因素进行研究之外，还要对其抗盐碱性、抗旱性以及抗风性等进行研究。只有这样才能够切实的改善我国城市绿化的情况，推动城市的可持续性发展。

参考文献

1 张晗，高永超，沙伟，郑琦，李汝玉，姚凤霞，许金芳，王东健. 低温胁迫下紫萼藓科植物保护酶活性的变化[J]. 山东农业科学， 2009（2）

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植物多样性研究篇6

    当时,辰山植物园基址的土壤现状是质地黏重的水稻土很难满足来自不同国家、地区、生境来源植物的生长需求,各专类园(以分类单位、场地特征、服务对象和研究类群为聚类特征)建设对土壤要求各异,项目建设过程中原有土壤翻腾扰动严重。为了创造多样的地貌结构,更为难解的是200万m3全部客土构成绿环的实施,大量来源不明的土方运到园区,土质理化性质复杂且指标低下。因此,为满足植物园景观营造和植物种植的需求,建设过程及开园以后需持续检测土壤质量,并结合种植物的立地要求加以改良。植物是植物园的主角,如何科学配置各类植物,营建优美的景观,展现各专类园的植物种植特色,体现其丰富的文化与科技内涵,一直是风景园林不断探索的问题。辰山植物园设置的30多个植物专类园,可分为4种类型,第一类是世界各地普遍设置的植物园,按照植物的季节特性和观赏类别集中布置展示的园区,如月季园、鸢尾园、银莲花园、百合园、金缕梅园、纤维植物园、能源植物园等;第二类是为增加植物园趣味性,吸引某类特殊人群或为游客进行科普活动设置的园区,如儿童植物园、盲人园、绿色剧场等;第三类是结合植物园的研究方向和生物多样性保护,以专类植物收集和植物新品种引进展示为主的园区,如配合桂花品种国际登录而建设的桂花种质资源展示区;收集华东地区3000种原生植物建设的华东植物收集展示区等;第四类是根据辰山植物园的场地特征营建的特色园,如沉床花园、水生植物展示园、岩石药用植物园等。这样,如何满足特色植物专类园区景观的营建与维护需求,既构建出结构稳定的植物群落,又能与园区周围的环境相融合而形成安全健康的生态系统,需要从选择植物种类开始进行科学配置,并从实施适宜的保育措施入手。园区景观的主体结构——绿环,规划打造成植物的“联合国”,种植与上海气候带相近,汇集世界5大洲的植物类群而形成别具风格的国际树木园,与绿环内“华东地区乡土树种收集区”的植物形成对比。同时,也可利用温室等收集并展示国内外的代表性植物,为游客展现一个丰富多彩的植物世界。而外来物种,尤其是洲际代表植物,由于生境变化因种而异,如何在辰山生存需要对其生态适应性进行研究,并根据其科学文化内涵进行合理的配置与景观营建。华东区系拥有珍稀濒危植物400余种,辰山植物园作为华东地区的一个综合型植物园,对区域珍稀植物资源保护负有不可推卸的责任。规划中设立的珍稀植物收集与展示区,可在建设初期从对少数旗舰濒危物种开展保育生物学研究入手,制定出相应的迁地保护策略,从而为园区收集保护其他众多珍稀植物资源提供技术参考。

    主要技术对策

    在对区域内的水质状况进行调查和评估的基础上,以园内封闭景观水体的水质维护利用为核心,研究与景观相结合的人工湿地生态处理措施和辅助性的人工强化处理措施,以保障景观水体的水质,并在此基础上形成了技术集成和工程示范,保证了园区内景观水体的水质安全、构建了稳定且健康的水生生态系统。通过资料收集和现场取样,对辰山植物园周边水系的水体状况进行了监测和分析,探索周边河道水文、水质及水量的变化规律,为景观水体的生态修复与建设提供了基础资料;对植物园水体的功能定位和水质进行科学评估,为水体净化和生态处理提供了应对策略。对景观水体的补充水量、蒸发量、渗透量和循环量等关键参数进行了研究,选择合适的水体复氧技术[1];研究了人工湿地处理系统、植物—水土界面契合体系、水生植物处理系统等不同生态修复技术的作用机理、适用条件、处理效果和成本,筛选出了合适的水体生态修复技术(具体措施另文介绍)[2-3]。建立起了以生态修复技术为主,人工强化处理措施为辅的水质整体维护方案、运行机制和管理措施,并进行工程示范。针对辰山植物园中瘠薄土壤和不明性质客土对未来植物种植的压力,进行了土壤质量的动态监测和重点区域的土壤改良措施对比研究,确定“适地适树”植物的合理种植方案以及“改土适树”土壤改良的技术措施。针对工程建设需要,选取不同利用方式下的土壤类型,进行了0~20cm、20~40cm、40~60cm、60~90cm、90~120cm5个层次的采样,分析土壤的pH、EC值、有机质含量、容重、通气孔隙度、质地、水解性氮、有效磷、速效钾等理化指标,摸透了辰山植物园杂合土壤存在的生态本底值。针对土壤的实际状况,根据典型植物生长需要的条件,制定适合辰山植物园绿化工程的土方质量标准,指导了各个地段和环节的具体施工,形成了辰山植物园土壤改良的详细施工方案。当时选择了植物园具有代表性的10个典型植物群落,如牡丹园、木兰园、杜鹃园、玫瑰园等,在进行pH、有机质、氮、磷、钾等常规指标测定的基础上,重点针对能敏感反映各植物群落土壤质量或生境系统土壤生物学变化的指标,进行定期和长期的监测,重点监测土壤酶(脱氢酶、磷酸酶、尿酶和转化酶等)、微生物量碳、微生物量氮、微生物总量、水溶性碳和土壤呼吸等的变化,分析预测不同群落土壤生境生态的发展动态,预测了不同群落土壤质量演变的趋势。针对典型土壤改良措施下不同群落土壤生态的演变趋势,系统分析植物的长势和潜在的问题,对不同改良方案下植物的生长状况、植物本身对土壤改良的适宜性进行分析,确立了合适的植物种植技术和土壤改良对策。通过世界5大洲各植物地理区的植物配置技术研究,为植物园内不同植物专类园区的营建提供技术参考。另外通过开展代表性的濒危植物或旗舰物种的保育技术、植物养护与病虫害防治等的研究,为园区的植物配置、生态管控提出了切实可行的决策参数。通过抗性生理和生态习性的实验,开展洲际代表植物的引种驯化、选育、安全性预测及应用配套技术研究。根据各种洲际植物的科属特征、原生群落特点和当地民族风情,确立各大洲代表植物的配置方案,塑造出别具5大洲植物区系风格的国际树木园。1)园区洲际代表植物的选择与栽培。选择景观效果好、具有一定文化或科学研究价值的美洲、欧洲、澳洲和非洲主要的代表性植物在辰山引种栽培。在为这些植物创造适宜生长条件的基础上,进行驯化试验。通过观察洲际代表植物的生长发育节律,检测其生态适应性的强弱以及是否存在生态安全隐患。2)洲际代表植物的生态适应性研究。对引种的洲际代表植物进行抗性生理和生态习性实验,找出限制植物生长的不利环境因子,提高植物的生态适宜能力。通过相似优先比的方法寻找到了世界各地植物引种到上海适应度的优化链[4-6]。3)五大洲植物配置技术研究。以洲际代表植物的文化和科学内涵为基础,根据不同地形条件下植物景观特色营建的需求,确定了基调植物和园林搭配种类。根据植物的生态习性,确定了植株体量参数与植物种植密度的关系,进行合理配置。运用种群生态学、生殖生物学和保育遗传学等研究手段,以我国特有的珍稀濒危植物为研究对象,多角度、多层面分析研究目标种天然群体的时空分布格局、遗传变异水平与系统进化路线、以及它们在不同生境中的生态适应性与分子进化机制,找出了其濒危原因,并提出相应的迁地保护与复壮措施,以此提高植物园的科研水平与国际影响力。以大果青杄(Piceaneoveitchii)和天目木姜子(Listeaauriculata)为例,二者均为我国特有的珍稀濒危植物,虽原产地与上海气候条件各有差异,辰山植物园作为这些物种的迁地保护场所,具体实施策略如下:首先,采用“相邻格子样方”法进行野外定点调查,深入了解大果青杄和天目木姜子现有的种群数量、种群规模、种群结构、地理分布式样、濒危现状及保护状况,查明其濒危过程中的种群生态学表现特征,建立了反映种群全部生活史的生命表(包括各年龄组或生活态、出生率、死亡率等),预测自然种群的发展趋势。其次,在全面收集大果青杄和天目木姜子多个居群及个体的基础上,运用分子标记手段,系统分析其遗传多样性,揭示不同居群间的系统进化关系和种群濒危的遗传机理。条件具备时,利用播种、扦插、组织培养等多种繁殖手段对大果青杄和天目木姜子进行繁殖实验,借此扩大种群数量,避免种群灭绝。经过该研究,推动了大果青杄在最近的国际裸子植物濒危等级评估中,成为东亚最为濒危的物种,引起了国际自然保护联盟物种保存委员会的高度重视。从植物个体、小景观到整体景观等不同尺度、不同视角,研究维护园区标志性景色需要的病虫害防治技术,对新引进的植物病虫害开展监测,制定园区病虫害防治月历以及维持园区景观效果的植物季节性调控计划。构建有害生物入侵的预警机制,将有害生物控制在园区以外[7-8]。

    回顾与展望

    本项目运用多学科手段,对园林设计和工程实施中的要点和难点进行了研究,解决了辰山植物园建园过程中出现的难题,推动了项目建设进程,为植物园按时开放打下了坚实的基础,赢得了业内的赞许。针对园区封闭景观水体修复和水质保障技术的研究,直接应用于辰山植物园景观水体的建设中,对提升了园区的水环境质量,减少径流水量和面源污染,其水位调控水平和水质园林净化技术融合了市政水环境和河道水环境处理的优势,摸索出一种工程措施和生态技术整合的优化模式。针对植物园绿环200万m3客土来源不明的难题,选取不同利用方式下的土壤类型,进行不同立地剖面5个层次的采样,通过分析土壤的pH、EC等10余项理化和生理指标,找出在土壤中种植不同植物存在的实际问题。确立了因地制宜的土壤改良对策,采取普遍改良、局部换土和群落土壤生境自然演变的方式,提出“改土适树”和“选树适地”的综合处理措施。根据“历史引种调查”和“模糊相似有限比”的模型分析法,对北美洲、欧洲、地中海地区、澳洲、南美洲、非洲地区和亚洲各地与上海地区引种的相关性进行研究,基本确立了五大洲植物引种的范围,明确园区扩大引种的种源地和引种对象。大果青杄是东亚地区濒危级别最高的裸子植物,通过立地调查和对濒危机制的探讨,找出了濒危的原因,提出了针对该物种的保护措施和行动计划。天目木姜子是长三角地区有影响力的特有物种,通过自然生境的研究和分析,提出了就地保护和迁地保护的综合保育策略。现在,辰山植物园已对公众开放,为缺乏地形变化的上海地区增加了一个集自然山体、观光河流和人工湖泊于一体的园林作品,也逐步成为了园林科研的基地、科学普及的课堂、老少皆宜的游憩场所和中外科技交流的桥梁。

植物多样性研究篇7

丛枝菌根真菌（arbuscularmycorrhizalfungi，AMF）是一类能与绝大部分植物的根系形成互惠共生体的微生物［1］，它在地球上存在了4．6亿年之久［2］，广泛的分布在农田、森林、草地、荒漠等各种生态系统中［3］。国内外大量的科学研究表明，AMF能够促进植物对矿质营养元素的吸收，提高植物的抗病性、抗旱性和抗逆性，改善土壤理化性质，稳定土壤结构，能够和植物相互作用控制植物群落的组成、物种多样性和演替，稳定生态系统［4，5］。由于AMF巨大的生态学作用，以AMF主导的菌根共生系统已成为一种新型生物修复主体，被广泛的应用到退化或受损生态系统的恢复和重建当中。 石漠化是制约我国西南地区可持续发展的重大生态环境问题，表现为地表植被覆盖率锐减，水土流失，其实质是土地生产力的下降和丧失［6］。近年来，国家投入了大量的人力、物力和财力进行石漠化的防治和治理，如封山育林、退耕还林、生态移民等措施，虽然取得了一些效果，但石漠化面积快速扩展的总体趋势并没有得到有效遏制：有些石漠化地区虽经过长期封育，仍不能恢复植被；有的治理模式因为严重的地域局限性或欠考虑地方经济承受能力，无法大面积推广；有的地区引种外来植物不当，诱发生态危害，抑制当地作物生长。总体而言，对石漠化发生机制与喀斯特生态系统稳定性机制不清楚，缺乏比较完善的石漠化防治理论和技术体系是导致这些现象的重要原因［7，8］。因此，越来越多的学者意识到石漠化的防治不再是单纯的种草种树问题，而是需要以喀斯特科学为主的多学科交叉与综合集成研究［9］，也只有这样才能不断地寻找出更加科学有效的治理途径。岩溶生态系统地表干旱缺水，土被不连续，土壤富钙偏碱，缺氮磷等营养元素，这些限制因子造成植被生境严酷，生物量偏小，使水、土、植物相互作用过程具有明显的脆弱性，最终表现为易受损和难恢复［10］。AMF可以显著提高受损和退化生态系统修复重建的成功率、缩短修复周期，并保证修复效果的稳定性，AMF生态学作用与岩溶生态系统的限制因子之间有着良好的耦合关系，在解决目前石漠化治理遇到的实际障碍问题上表现出很强的潜在应用价值． 本文抓住AMF与石漠化生态治理亟待克服的障碍之间有良好的对应关系和石漠化防治技术体系急需产生突破这两点，首先对AMF生理生态功能方面进行了综述，在此基础上探讨AMF在石漠化治理中的可利用性和应用途径，旨在为西南地区的石漠化治理开辟一条崭新有效的新途径。 1AMF的生理生态功能 1．1提高植物抗旱性 AMF能够提高宿主植物抗旱性的观点早已被众多的实验证明［11－13］，后期的研究热点已转向AMF改善植物水分状况提高抗旱机制方面，并已提出了一些观点：①很多实验结果证明菌丝直接参与了水分的吸收和运转，如Ruizlozano和Azcon在隔网分室和3种供水量的条件下研究了菌根菌的菌丝对水分吸收的贡献，结果表明，菌根植株吸收的水分大多是由菌丝吸收的［14］。②有些研究认为AMF可以通过提高宿主植物在干旱条件下对矿质营养元素尤其是磷的吸收进而加强其抗旱性。唐明通过研究干旱胁迫条件下AMF碱性磷酸酶活性对宿主沙棘抗旱性的影响，发现具有磷酸酶活性的菌丝对植物生长和抗旱作用最强，从而证明AMF可以通过改善宿主植物的磷素营养来提高其抗旱性［15］。③AMF还可以通过调节植物体内渗透物的含量，提高气孔导度和净光合速率，增加糖积累，降低植株叶片水势，提高过氧化物还原酶的活性，改变激素平衡等途径最终达到提高植物水分利用效率和抗旱性的目的［16］。 1．2改善根际微环境，促进植物对矿质营养元素的吸收 AMF可以促进植物对氮、磷、钾、钙、镁等多种元素和微量元素的吸收，尤其是对磷的吸收，AMF主要通过以下方式促进植物对磷的吸收：①扩大植物在土壤中吸收磷的范围。磷在土壤中的移动性很差，一般作物根际磷亏缺区小于2mm，而AMF菌丝可以穿过贫磷区伸展到距根系8～17cm的土壤中，大大扩展了植物根系的吸收范围［17］。Hatting等发现，有菌根根系的植物甚至能吸收离根表27cm处的32P标记物［18］。②提高磷吸收速率。San－der等［19］证明，菌根吸磷的速率为根毛的六倍，有菌根共生的植物磷进入根部的速度为17×10～14×10mol•cm－1•s－1，而无菌根的植物吸磷速率仅为3．6mol•cm－1•s－1。③产生磷酸酶。丛枝菌根真菌侵染可增加根际土壤磷酸酶活性，特别是磷缺乏的土壤［20］，从而促进根际土壤有机磷的矿化。④改变根际土壤pH值。PH值是影响土壤磷有效性的重要因素，AMF通过影响根系的分泌作用使根际的PH值发生变化。Li等利用0．45μm膜在土壤中形成菌丝际空间，发现石灰性土壤的pH降低0．6个单位［21］。研究表明，石灰性土壤中根际pH值下降有利于植物对磷的吸收。同时，缺磷条件下丛枝菌根能分泌H＋和有机酸（柠檬酸、草酸等），促进原生矿物风化，从而增加植物吸磷量［22］。 1．3提高植物的抗病性和抗盐碱性 研究表明AMF可以通过分泌一些化合物来激活宿主的防御系统，这样不仅能够诱发宿主根系的局部抗病作用，而且使整个根系对病原菌的抑制作用都得到增强［23］。Vigo等用G．lomusmosseae接种马铃薯来实施对病原物的生物控制，结果发现，可以减少根部坏死斑数［24］。AMF通过促进宿主植物对水分的吸收来缓解植物生理性缺水，从而提高其抗盐碱能力［25，26］。近年来，有研究认为AMF还可以通过改变植物抗氧化物酶活性和相关基因的表达来避免盐胁迫对植物造成的伤害［27－29］。 1．4稳定和改良土壤结构 土壤聚合体的稳定性是衡量一个土壤生态系统优良与否的重要指标［30］。AMF菌丝可以缠绕土壤微粒形成土壤团聚体的骨架，然后再进一步形成微聚体，最后菌丝和根系通过缠绕和结合这些微聚体形成更大的、更稳定的土壤团聚体［31］。Tisdall等［32］研究表明，在盆栽试验的不同处理中菌丝体的长度可以提高土壤团聚体耐水性，并提出了土壤团聚体的Hierarchical理论，这个理论认为，丛枝菌根菌丝体在土壤团聚体形成和稳定性中起着重要作用。近些年，科学家们通过AMF单克隆抗体免疫荧光定位研究证实AMF可以产生一种含金属离子的糖蛋白［33－35］，该蛋白难溶于水，难分解，在自然状态下极为稳定，被称之为球囊霉素。球囊霉素在土壤稳定结构的形成过程中扮演着超级胶水的功能［36］，其独特的超级胶水作用可以极大地提高土壤水分的渗透力和土壤稳定性及防止自然侵蚀的能力［37］。因此，AMF被认为在提高土壤生态系统稳定性和退化土壤的恢复中具有重要作用。#p#分页标题#e# 1．5控制植物群落结构和演替，稳定生态系统 不同的AMF和不同的植物之间的依赖关系差异很大，AMF会通过不同的侵染效应介导植物的种内和种间竞争，最终导致植物群落的结构变化［38］。Hartnett等在野外实验条件下，研究了菌根真菌对北美高草草原植物群落组成的变化，通过杀菌剂抑制菌根真菌的处理，发现在群落中占主导地位的暖性草（主要是C4植物）的丰度下降，而许多原来在群落中占据次要地位的C3草本物种的丰度却相应增加［39］。Mayr、Reeves和Janos的研究表明在生态系统的演替初期，往往是不具菌根的种类能够成功地定居并建立群落，然后再逐步被菌根营养的植物取代而发展为顶极生态系统［40－42］。Barni和Siniscalco通过对撂荒地不同演替阶段的植被的定殖情况研究也得到了类似上述的结果［43］。AMF与宿主植物之间无严格的专一性［44］，同一种AMF可通过其伸展在土壤中的根外菌丝在同种和不同种植物的根系间形成菌丝桥（hy－phalbridge），菌丝桥在植物之间可以双向传递C、N、P等物质［45，46］。Simard等人［46］用野外实验研究证明了花旗松和北美白桦幼苗之间可以通过菌根真菌形成的菌丝网进行碳水化合物的双向传递，并通过遮阴实验进一步证明两者之间存在着“源－库”调解关系。石伟琦［47］研究了丛枝菌根真菌对内蒙古草原大针茅群落的影响，结果发现AMF的存在降低了优势种垄断资源的能力，有利于保护关键种。AMF的这种菌丝桥结构可以影响生态系统中的资源配置，避免优势种的过渡繁殖，增加生态系统的生物多样性和稳定性。上述研究结果表明AMF与宿主植物的共生性和无专一性影响着植物种群的建立和多样性，并进一步影响整个生态系统的变化［48］。 此外，研究还发现AMF在提高植物抗极端温度［49］、抗重金属毒性［50］和抗酸性［51］方面都有重要的作用。AMF功能研究已成为菌根学领域的热点问题，它的这些生态学功能已被广泛的应用到生态恢复当中，随着研究手段的深入，AMF的生态学功能将会继续被发现和应用。以AMF主导的菌根共生系统已成为一种新型的生物修复主体，并将是未来环境修复技术发展的核心方向［52］。 2AMF在石漠化治理中的可利用行分析 2．1客观基础 岩溶生态系统地表干旱缺水，营养元素分布不均衡，石漠化的发生更是加剧了这一现象，使植被恢复的环境极其严酷，这种逆境环境造成植物难以定居，而且生长缓慢，生物量偏小，极大地限制了生物恢复潜力的发挥［52］，结果导致定殖率差、恢复周期长，甚至出现“连年植树不见树，连年造林不见林”的现象。例如在沿河中寨和印江退耕地上种植了杨树进行恢复，但长势非常不好，而且很容易受天牛侵害；再如在贵州水城和兴义地区进行了大批的金银花和车桑子种植恢复，虽然长势可以，但存在物种单一群落稳定性差的缺点。AMF能够通过提高植物的抗旱性和促进植物对营养元素尤其是磷的吸收来减轻不良环境对植物的胁迫作用，保障植物在受损和退化生态系统中健康生长，它不仅可以显著提高修复重建的成功率，并且能够缩短修复周期，保证修复效果的持续性和稳定性，这与石漠化治理亟待克服的障碍之间有着良好的对应关系。目前，已有研究表明喀斯地区植物与菌根真菌的共生现象普遍存在［53］。这意味着AMF在喀斯特地区是存在的，而且在植物适应喀斯特生态环境中已经扮演着重要角色。这些都为AMF应用到石漠化治理奠定了客观基础。 2．2必要性 许多研究资料证明在干旱区、荒山荒地、侵蚀地、草原、盐碱地、矿区等，一般都需要有相应的菌根才能建立起植被或实现造林［54，55］。在我国西部干旱、半干旱地区进行生态环境建设，过去认为首要的问题是缺水，而法国著名的菌根专家F．LeTacon教授实地考察大青山后则认为：内蒙古西部大多干旱阳坡年年造林不见林的原因更主要的是缺少相应的菌根真菌，因为该区生态环境破坏相当严重，与造林目的树种能够自然感染形成菌根的真菌存在甚少［56］。方治国等也提出菌根真菌在极端退化环境下人工植被恢复过程中的作用非常重要［57］。这些研究提示我们，将AMF应用到石漠化治理中是一种很必要的考虑和尝试。 2．3应用实例辅证 目前，许多国家都有成功利用AMF生物技术进行生态恢复的例子，并且把AMF生物技术作为最有前景的生态恢复措施。Cuenca等就成功地将AMF接种技术应用在委内瑞拉南部因修筑全国最大的水电站而毁坏的萨王那的植被恢复工程上［58］。Sylvia等［59］在美国佛罗里达海岸侵蚀大面积防治中，通过接种AM真菌提高了滨海燕麦草在贫瘠沙滩上的成活率，并促进了植株生长。澳大利亚在矿区土地复垦中广泛地使用了菌根生物技术［60，61］。毕银丽等［62］在宁夏大武口煤矸石山的复垦中应用丛枝菌根技术取得了较好的生态效应。Noyd等［63］利用菌根真菌接种技术在矿渣地上建立了良好的植被，形成了持久的草类群落，成功地达到了复垦的目的。俄罗斯、非洲及中东一些国家将菌根技术应用于干旱区沙漠治理及荒山荒地生态林建设也都取得了明显的成效。虽然目前还没有将AMF应用到喀斯特地区的例子，但这些成功的应用实例告知我们，将AMF应用到石漠化治理中是完全有可能的。 以上研究提示我们在石漠化治理过程中，一定要考虑植被与菌根真菌的关系。在石漠化防治技术急需产生突破的情况下，AMF所表现出来的可利用性应该引起我们的重视，如果有政策的扶持和科学的引导，AMF很有可能在石漠化治理中发挥重要作用。 3AMF在石漠化治理中的应用途径探讨 AMF的生态学作用以及在石漠化治理中所表现出来的可利用性是不容质疑的，但关键是如何使其作用得到充分有效的发挥。目前针对石漠化地区的AMF研究还很薄弱，这势必会对实际应用造成困难，如果一开始就盲目的进行大规模接种不仅在实际操作中不具有可行性，更重要的是很有可能造成经济和时间的白白消耗，达不到治理效果。笔者认为要想科学合理的利用AMF为喀斯特生态系统保护和石漠化治理服务，应该从以下几个方面开展系统的，循序渐进的科学研究和尝试。#p#分页标题#e# 3．1喀斯特地区AMF多样性调查，其它工作的前提和基础 AMF的分布具有明显的地域性，在不同的生态系统尤其是像沙漠、矿山、工业污染区、盐碱土这样的逆境中都有分布，而且形成了各自不同的群落多样性，扮演着不可替代的重要角色。土壤类型、气候条件和植物多样性等环境因子都会显著影响AMF的多样性［64，65］。王发园对渤海湾的海岛林地、黄河三角洲盐碱地、鲁西南煤矿和内蒙古退化草原等几种生态环境中丛枝菌根真菌的多样性进行了调查，结果发现AMF种的丰度、孢子密度、频度、相对多度和生态优势种等差异很大［66］。喀斯特地区的生态环境不同于其它地区，空间异质性高，特殊的地质背景和气候条件会形成特有的AMF多样性。不同土壤类型、不同植被类型、不同立地条件、不同石漠化程度下的AMF状况都应该成为我们研究的重点。要想很好的利用AMF进行石漠化治理，就要充分认识喀斯特地区AMF的多样性和分布状况，大量的种质资源调查是开展深入研究的基础和前提。近年来，国际上也一直很重视AMF种质资源和多样性的调查工作［67，68］，已经建立了国际AM真菌保藏中心（INVAM）和欧洲菌根真菌保藏中心（BEG），我国香港大学应用生物生化技术系菌根小组建立了中国AM真菌（CAMF）数据库，并与BEG链接。目前已报道的AMF有214种，我国已分离7属113种，非洲分离到70种，美国、法国和德国共分离到84种［69］。充分开展喀斯特地区AMF多样性调查，建立喀斯特地区自己的AMF种质资源库，这一工作不仅为石漠化治理和岩溶生态系统保护提供了基础，而且将极大的丰富国内和国际AMF种质资源库。 3．2开展AMF与喀斯特地区植物的共生机制研究，提高岩溶生态系统稳定性 喀斯特地区的大多数植物具有石生、耐旱、喜钙、偏碱的生理特性，充分认识植物对喀斯特环境的适生机制是保护岩溶生态系统以及植被恢复的关键。许多学者从植物本身的生理生态角度解释了这种机制，如钙化根被用来解释植物对高钙环境的适应，而植物的气孔、胶质层、绒毛、表皮结构的差异被认为是植物适应土壤干旱的表现［70，71］。但与此同时，地下部分的生态学作用和机理研究显的相对薄弱。近些年，不少学者提出应加强退化喀斯特植被恢复过程中根际土壤微生物与植物相互作用机理的研究。何寻阳发现喀斯特植被演替过程中土壤微生物功能多样性与地上植被多样性具有相似的变化趋势［72］，陈志超等［73］在对新疆干旱荒漠生境中AM真菌群落调查后认为AMF对植物适应极端生境可能起着重要的作用。因此，将植物地上和地下部分的生态学过程综合研究是全面正确解释喀斯特地区植物适生机制的最佳途径。AMF的生态学功能和喀斯特地区植物的适生特点具有很好的对应性，这说明AMF可能对喀斯特地区植物的适生机制具有重要作用。AMF能否提高喀斯特地区植物的抗旱性以及对矿质营养元素尤其是磷的吸收，对植物适生机制的具体贡献如何都是很好的研究方向。如何跃军研究了石灰岩适生植物构树对接种丛枝菌根真菌的生长响应，结果表明：接种AMF促进了宿主构树的生长，单株地上部分、地下部分生物量和全株生物量等生长指标均较对照组显著提高［74］。喀斯特地区高度的空间异质性和胁迫环境意味着植物与AMF共生关系的复杂性和特殊性，也就意味着研究对象必须要有广泛性和代表性，AMF与喀斯特地区不同植物种类如先锋种、优势种、建群种和专属种的共生关系应该成为研究重点，研究层面要深入化和机理化，最终达到利用AMF合理调控岩溶生态系统，提高稳定性的目的。 3．3加强乡土种、优势种的菌株筛选，培育适合喀斯特地区的AMF和植物种的高效组合 毫无疑问，在对石漠化地区进行生态恢复时，我们应该充分利用AMF生物技术，达到缩短修复周期并保证修复效果稳定的目的。值得注意的是，虽然AMF作用巨大，但如果我们把它当成“万能药”盲目使用，就会造成不必要的浪费，甚至适得其反［75］。大量的研究说明AMF同环境之间存在相互选择的关系，在利用AMF进行生态恢复时，一定要选择那些适应当地生态环境的优势菌种，正确灵活的运用菌根技术才能达到最佳效果。Requena等人在西班牙南部地中海地区岩溶退化植被恢复中对豆科植物Anthylliscytisoides进行接种实验后进一步发现，接种本地AM真菌效果比接种外来AM真菌好，且更能持续地维持所修复生态系统的稳定［76］。张淑彬应用灭菌的露天煤矿区回填土壤为培养基质，从8个丛枝菌根真菌菌种中筛选出了两种在该土壤上具有良好生态适应能力的菌株［77］。Yamato等［78］发现冲绳岛沿海植被优势AM真菌群落比较适应盐胁迫环境，并能减轻寄主植物的盐胁迫。 筛选有效菌株时宜考虑以下指标：①在根系上迅速定殖和侵染的能力；②对养分（尤其是磷）的吸收和向树木输送的能力；③促进树木成活和生长的能力；④对造林立地的生态适应及持续能力；⑤形成大量繁殖体的能力；⑥在菌剂生产过程中和生产之后经受各种处理的能力；⑦与土壤中其他微生物竞争的能力［79］。 3．4利用AMF促进喀斯特地区农业经济发展 喀斯特地区落后的社会经济形态和尖锐的人地矛盾是石漠化发生发展的主要社会因素。土地承载力以及单位面积农作物的产量和质量都比非喀斯特地区差。目前喀斯特地区的人口数量以远远超过其理论容量，使得农民以资源掠夺式的方式维持生计，并且已经造成了生态破坏和贫困恶性循环的局面。所以，要想从根本上解决石漠化的问题，就要实现环境改造、经济发展和社会进步三者的协调发展［80］，帮助农民尽快的脱贫致富是首先要解决的实际问题。发展现代农业是适合喀斯特地区的一种可持续发展方式，而AMF在现代农业体系中的作用也早已被肯定。姜德锋等［81］在大田条件下研究了玉米接种AMF效应，结果发现AMF显著提高了玉米根系活力、光合速率和CO2同化速率。李登武［82］试验表明，接种AM真菌能够增加烟叶产量和中上等烟比例。AMF不仅可以提高农作物的产量和品质，它还可以抵御病虫害对农作物的威胁，既减少了农药化肥的施用量，又可以保护土壤环境减少农民投入。此外，AMF还可以通过缩短作物发育周期来变向增加产量。笔者认为可以从两方面开展此项工作，第一：提高玉米、水稻等基本粮食作物的产量以保证农民的温饱；第二：提高果树、烤烟、茶叶、稀有特产等高经济作物的产量和质量来促进农民增收。针对喀斯特地区的农业特点和石漠化治理现状，笔者认为利用AMF生物技术来促进喀斯特地区农业经济发展的这条路很值的一试，由此所产生的经济效益和生态效益将不可估量。#p#分页标题#e# 4结语 目前，喀斯特生态系统恢复生态学的理论和技术远远落后于实践的需求，植物对喀斯特生境的综合适应对策，喀斯特生态系统恢复过程中基因流、能流与物流耦合，生物多样性和生产力维持机制，石漠化后的恢复障碍和重建机制等关键科学问题都亟待突破［83］。根据AMF的研究现状和喀斯特生态系统特点，笔者认为从AMF这一全新的角度系统探讨西南喀斯特生态系统维持机理、生态综合适应性、生态系统退化与恢复机理，极有可能在理论上产生突破，从而在实践上为我国西南地区的石漠化治理及生态经济可持续发展提供解决途径。

植物多样性研究篇8

关键词：植物多样性景观生物多样性影响

1植物多样性的概念

植物多样性（plantdiversity）是生物多样性中以植物为主体，由植物、植物与环境形成的复合体及与此相关的生态过程的总和，是生物多样性研究和保护的主要内容。由定义可知，植物多样性主要研究植物在物种水平上的多样性，涉及到植物学、植物生理学、植物地理学、景观生态学、植物群落学等等多种理论。植物多样性也包括四个层次。植物多样性是群落组织结构的重要特征，它一方面反映了群落中物种的丰富程度，另一方面反映了不同地理条件与群落的相互关系以及群落的动态与稳定。植物多样性可以分为：α多样性，β多样性和γ多样性。α多样性是指群落或生境内种的多度；β多样性是指在一个环境梯度上，从一个生境到另一个生境之间所发生的种的多度变化的速率和范围；γ多样性是指在一个地理区域内（例如岛屿）一系列生境中种的多度，它是这些生境的α多样性和生境之间β多样性的结合。

2植物多样性的评价指标

植物多样性评价指标有α指数、Simpon指数、Shannon-Wiener指数、中间相遇机率PIE、Pielou均匀度指数、Patrick丰富度指数。在园林景观中常用到的指标是Simpon指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、Patrick丰富度指数[1]。下面对这几个指标表简要介绍：

Simpon指数是多样性的反面集中性的度量。公式为：

D=1-∑（Pi）2

其中：S-所在群落的物种数目；Pi=Ni/N（N-所在群落的所有物种的个体数之和；Ni-所在群落内物种i的个体数）。

Shannon-Wiener指数源于信息理论。它表明群落中生物种类增多代表了群落的复杂程度增高，即H值愈大，群落所含的信息量愈大。公式为：

H=-∑|niMNln（ni/N）|

其中：ni-第i个种的个体数目，N-群落中所有种的个体总数。

Pielou均匀度指数指群落中各个种的多度的均匀程度，即每个种个体数间的差异。其计算通常用实测多样性和最高多样性的比来表示。最高多样性即所有种的多度都相等时的多样性。常采用以Shannon-Wiener多样性指数为基础的计算式：

J=H/Hmax

其中：H为实测多样性指数：Hmax是理论上最大的多样性指数。

Patrick丰富度指数反映了群落中物种总量。公式为：

Pa=S

其中：S-所在群落的物种数目。

3植物多样性及其景观作用

3.1植物多样性影响景观破碎化程度

植物多样性在一定程度上能够反映群落内植被的密度。植物多样性通过植物间的空隙来影响景观的破碎化。景观的破碎化常常以植被基质中空隙的形成开始的，随着植物多样性的减少，一定程度上使空隙越来越大，基质内部的联系减弱，这些空隙成为景观中的基质，植被成为空间基质中的斑块，景观逐步破碎化。严重的破碎化影响植物物种的恢复和生存。这样形成恶性循环，景观质量发生急剧变化。以森林景观为例，适度的采伐森林使森林的植物多样性保持在适宜的水平上能使森林自然更新效果最佳，而过度采伐使森林不能正常生长更新，森林的物种多样性减少，森林逐步破碎化。森林破碎化产生的最显著后果表现在植物上，在每个小斑块中，林木死亡率几乎会高出正常的几倍。

3.2植物多样性影响景观类型多样性

植被是重要的景观元素，是景观生产力的基础，也是景观分类的重要依据，植被的发育和变化是景观形成和变化的重要影响因素。植物多样性能够体现群落的外貌，不同的植被类型呈现不同的景观类型，如农田景观、森林景观、草地景观、果园景观等。植物多样性增加能够增加景观类型的多样性，但景观类型多样性并非越高越好，景观类型多样性过高会导致景观破碎化，从而反作用于植被，降低植物多样性。

不同的植物其形态、质地、色彩均有差异，多样的植物可以营造更加丰富的景观，从而满足人们不同的审美需求，满足城市不同的环境条件的要求。以中国南北植物差异为例，植物对环境等条件的适应性决定了植物的多样性和南北园林绿化的不同，北方树木多高大雄伟、季相变化明显，南方树木多姿态婆娑、且季相变化不大，这就形成南北迥异的园林景观。

3.3植物多样性影响景观的稳定性

景观的稳定性主要体现在植物群落的结构稳定与平稳的演替更新。植物多样性是群落特性的重要指标之一，在一定程度上能够反映支取群落的生境差异、结构类型、演替阶段和稳定程度。不同种类的植物个体大小差异有别，在一定的空间尺度范围内所能容纳的植物个体数量差异明显。个体小的植物种类对植物多样性的计算起决定作用。王日明[2]等人的研究表明：小体量的草本类植物是群落中不可缺少的组成部分，但用群落学原理分析，对群落结构稳定与群落演替起决定作用的并不是个体体量小而数量多的种类，而是上层的高大乔木类。理想的群落应当乔灌草合理搭配，具有合理的物种多样性，是景观在时间尺度和空间尺度上保持稳定性，实现景观的可持续发展。奥姆斯特德在波士顿大都市公园系统规划种，就是通过改善植物物种多样性的方法改造查尔斯河道，在河道两岸种植能够抵抗周期性洪水和盐碱的植被使之能够自然地生长，从而恢复了沼泽地整体的自然演替过程，提高了查尔斯河流景观的稳定性[3]。

3.4植物多样性影响景观格局

景观格局，一般是指其空间格局，即大小和形状各异的景观要素在空间上的排列和组合，包括景观组成单元的类型、数目及空间分布与配置，比如不同类型的斑块可在空间上呈随机型、均匀型或聚集型分布。植被是影响景观格局形成的因素之一。中国科学院生态环境研究中心学者马克明[4]等人通过对北京东灵山地区暖温带落叶阔叶林中7种主要森林和1个灌丛类型的物种多样性（物种丰富度和Shannon指数）和景观格局多样的研究，说明了植物多样性和景观格局之间具有相关性。群落中乔灌草具有不同的物种多样性，三者的配置与分布形成多样化的景观格局。

4小结

植被是景观的重要构成要素之一，因此植物多样性势必影响景观的特征。由于植物群落是一个复杂的、动态变化的有机体，它涉及到植物的生理、环境、景观生态等各个方面，因此，植物多样性对景观破碎化、景观类型多样性、景观稳定性和景观格局并不是单一或单向进行的，而是对景观各个特征多重影响，景观破碎化受到影响其他三个方面势必受到影响。

参考文献：

[1]蒋雪丽，王小德，崔青云等.杭州绿地植物多样性研究[J].浙江农林大学学报，2011，28（3）：416-421.

[2]王日明，龙岳林等.植物多样性理论在城市广场景观评价中的应用―以怀化市五溪文化广场为例[J].林业科学，2010，19：196-212.

[3]杨冬辉.因循自然的景观规划：从发达国家的水域空间规划看城市景观的新需求[J].中国园林，2002（3）：12-15.