金华市春夏季外来杂草生态位分析和对生物多样性的影响

【摘要】：在所有的外来植物中,外来杂草最具入侵性,外来杂草可以对生物多样性产生严重危害,也可以在一定程度上丰富物种多样性。本文以金华市春夏季外来杂草为研究对象,采用样方法调查了该地区不同生境下外来杂草的种类和分布情况。根据杂草的重要值,计测了外来杂草和主要伴生种的生态位宽度和生态位重替值;应用主成分分析法和最小生成树法分析了金华市外来杂草的分布特点与环境因素的关系以及外来杂草和本地杂草的生态学相似关系:以杂草重要值为指标,利用模糊聚类法对50个样点进行划分,计算了各样点聚类群的多样性指数以及各样点多样性指数之间的相关性,分析了金华市外来杂草对当地生物多样性的影响。结果显示:1)金华市春夏季50个样点中共有35科82属99种杂草,其中有外来杂草11科18属21种,其科、属、种数分别占50个样点杂草总数的31.43%、21.95%、21.21%。外来杂草中以菊科植物为主,占42.86%,其次大戟科和伞形科植物各占9.52%;76.19%的外来杂草来自于美洲。2)金华市21种外来杂草中野塘蒿(Conyza bonarinisis)、一年蓬(Erigeron annuus)、北美车前(Plantage virginica)的生态位宽度最大,是危害较为严重的主要外来杂草;鹅冠草(Roegneria kamoji)、酢浆草(Oxalis corniculata)和狗牙根(Cynodondactylon)是本地区春夏季的主要杂草。3)主成分分析(PCA)表明,影响外来杂草分布、危害的主要因素是人为干扰因素和土壤水分条件。4)基于生态重叠值的最小生成树显示,大致可以将外来杂草和主要伴生杂草分成3组,其生态学相似关系对于监测和防除外来杂草有积极意义。5)基于杂草重要值的模糊聚类,可以将50个样点分成6个聚类群:样点聚类群Ⅰ为北美车前—一年蓬—野塘蒿群丛,主婴分布在校园、村舍周围;聚类群Ⅱ为一年篷—北美车前群丛,主要分布于缓坡、路边荒地等:聚类群Ⅲ以一年蓬—野塘蒿—北美车前为主,多分布在村舍、校园的乔木、稀疏灌木等林下生境;样点聚类群Ⅳ以加拿大一枝黄花为优势种,一年篷、北美车前和空心莲子草为主要伴生种,主要分布于铁路和公路国道线两侧的摞荒地和农田村舍等;聚类群V为一年蓬—空心莲子草—野塘蒿群丛,主要分布在公路边的稀疏灌木林下;聚类群Ⅵ生境比较特殊,为废弃不久的建筑工地等,杂草数量和重要值较小,以美洲商陆、裸柱菊、野塘蒿等外来杂草为主。6)按照样点聚类群分析外来杂草对生物多样性的影响表明,外来杂草重要值与物种丰富度呈线性显著负相关(y=-14.36x+27.48 R=0.928 P0.05),随着外来杂草重要值的增加,Shannon-wiener多样性指数和Pielou均匀度指数降低,Audair和Goff优势度指数增加,说明外来杂草重要值的持续增加将会对生物多样性产生重大的危害;外来杂草重要值较外来杂草丰富度更为适合衡最外来杂草对生物多样性的影响;样点聚类群Ⅵ、Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ的外来杂草丰富度递增,并与物种丰富度成正比,说明金华市目前外来杂草在一定程度上丰富了当地的生物多样性;样点聚类群Ⅳ的外来杂草丰富度最大(10.3333±1.1547),Shannon-wiener多样性指数(H)较低(H=2.664±0.161),与物种丰富度最高的样点聚类群Ⅱ(H=2.836±0.236)差异达极显著水平(P0.01),其原因是该样点聚类群中外来杂草加拿大一枝黄花占绝对优势,其高大的植株,强大的地下茎无性繁殖和种子繁殖的R-对策对其他的植物定居生长非常不利,对该地区的物种多样性造成了严重的危害。7)通过外来杂草丰富度(S')、物种丰富度(S)、Shannon-wiener多样性指数(H)、Audair和Goff多样性指数(D)、Pielou均匀度指数(E)间的相关性分析发现,金华市春夏季50种杂草的多样性指数H和丰富度S,多样性指数D与均匀度指数E间相关性高,相关系数分别为0.893和-0.810,达极显著水平(P0.01),说明在表征杂草群落多样性方面指数H和丰富度S具有基木相同的效果,指数D和均匀度指数E则具有相反的变化趋势。