長(zhǎng)白山西坡小葉章種群迅速擴(kuò)張對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的影響

于德江，王曉東，費(fèi) 龍，褚麗娟，吳正方

(1.長(zhǎng)白山自然保護(hù)管理中心維東保護(hù)管理站，吉林長(zhǎng)白山保護(hù)開(kāi)發(fā)區(qū)管理委員會(huì)134504;2.長(zhǎng)春師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130032;3.東北師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130024)

長(zhǎng)白山作為我國(guó)5A級(jí)旅游區(qū)［1］，每年吸引國(guó)內(nèi)外游客2000多萬(wàn)［2］，對(duì)于本地和長(zhǎng)吉圖地區(qū)整體開(kāi)發(fā)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有一定意義［3］。長(zhǎng)白山又是我國(guó)重要的自然保護(hù)區(qū)和國(guó)際人與生物圈、人與地理圈、山地研究發(fā)起組織等十個(gè)國(guó)際組織評(píng)選的全球28個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)之一［4］。有鑒于此，保護(hù)其生態(tài)環(huán)境、維系其生態(tài)系統(tǒng)的壓力尤為突出。

對(duì)生態(tài)環(huán)境影響最為明顯的是人為不慎或其他原因引發(fā)的火災(zāi)?；馂?zāi)能夠燒毀大片原始林地，使許多植物受損［5］，野生動(dòng)物的生存環(huán)境也遇到威脅［6］，所以防火的問(wèn)題極為重要。在氣候變化與人為干擾增強(qiáng)的背景下［7］，長(zhǎng)白山西坡生態(tài)系統(tǒng)也經(jīng)歷著深刻變化［8］，其中對(duì)火災(zāi)影響最明顯的是小葉章種群的迅速擴(kuò)張［9］。小葉章成為林下優(yōu)勢(shì)植物，并且向上侵入苔原［10］，向下深入到針葉林風(fēng)災(zāi)區(qū)。種群的擴(kuò)張與蔓延，使防火面對(duì)新的挑戰(zhàn)、新的危機(jī)。

針對(duì)這種情況，本文以長(zhǎng)白山苔原帶下緣為研究區(qū)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法分析小葉章的擴(kuò)張態(tài)勢(shì)，認(rèn)識(shí)其對(duì)火災(zāi)的影響，并提出積極應(yīng)對(duì)措施。這對(duì)深入研究長(zhǎng)白山生態(tài)系統(tǒng)的變動(dòng)特征，增強(qiáng)對(duì)火災(zāi)的認(rèn)識(shí)，以及提高自然保護(hù)水平有一定的啟迪意義。

1 研究方法

1.1 以點(diǎn)帶面方法

在生存環(huán)境最為惡劣的苔原帶設(shè)點(diǎn)取樣［11］，即在生長(zhǎng)環(huán)境最差的垂直帶進(jìn)行分析，可以從側(cè)面反映小葉章的擴(kuò)張態(tài)勢(shì)，反映長(zhǎng)白山西坡火災(zāi)的孕災(zāi)特征。

1.2 樣方調(diào)查法

2012年5－6月和9－10月采用樣方調(diào)查法在長(zhǎng)白山西坡苔原帶下緣，沿著與岳樺林線邊緣大約高出10m海拔的水平方向間隔100m取樣，一共得到125個(gè)樣方，樣方的大小為10m×10m。用GPS測(cè)定樣方的經(jīng)緯度和海拔，用坡度儀測(cè)定坡度，調(diào)查內(nèi)容為樣方內(nèi)各種苔原植物(灌木和草本)的名稱、蓋度(方格法與目測(cè)法相結(jié)合)、生長(zhǎng)高度(用卷尺測(cè)量，精確到1cm)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對(duì)所有樣方內(nèi)苔原植物的種類、蓋度、生長(zhǎng)高度進(jìn)行整理歸納，分別計(jì)算各種植物的頻度和相對(duì)頻度［12］、蓋度［13］、生長(zhǎng)高度［14］等生態(tài)指標(biāo)，分析各種植物在群落中的地位，利用各種植物的長(zhǎng)勢(shì)來(lái)分析種群動(dòng)態(tài)。

頻度=某種植物的樣方數(shù)目/總樣方量

相對(duì)頻度=某種植物的頻度/所有植物頻度總和

利用常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法分析小葉章種群在苔原群落中的地位，應(yīng)用常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算各種植物蓋度與高度的均值、變異系數(shù)和偏度等統(tǒng)計(jì)量，通過(guò)對(duì)比分析認(rèn)識(shí)小葉章種群的生長(zhǎng)特征，判斷小葉章種群的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1小葉章種群擴(kuò)張?zhí)卣?/h3>

2.1.1 植物頻度分析

從各種植物頻度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，苔原帶下緣共有16種植物，各種植物的頻度存在顯著差異(單個(gè)樣本T檢驗(yàn):P＜0.05)，說(shuō)明在這個(gè)帶內(nèi)各種植物的地位是不同的。小葉章的頻度為0.85，相對(duì)頻度為0.335，遠(yuǎn)大于第2位的光脈黎盧(頻度0.42;相對(duì)頻度0.165)，占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。對(duì)植物頻度的分析反映出小葉章擴(kuò)張態(tài)勢(shì)明顯，排斥原有植物的趨勢(shì)顯著，表明即使在生境非常嚴(yán)酷的苔原帶，小葉章的侵占能力也很強(qiáng)。

表1 各種植物頻度統(tǒng)計(jì)表

2.1.2 植物蓋度

從植物蓋度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可以看出小葉章的蓋度最大(均值52.56%)，與其他各種植物存在顯著差異(單個(gè)樣本T檢驗(yàn):P＜0.05)，說(shuō)明小葉章在苔原植物中優(yōu)勢(shì)地位非常明顯(遠(yuǎn)大于第2位的光脈黎盧，均值:12.04%)。同時(shí)變異系數(shù)最小(0.29，倒數(shù)第2位是光脈黎盧，1.19)，偏度與峰度均為負(fù)值，表明小葉章擴(kuò)張已經(jīng)遍布苔原下緣，對(duì)原有植物的擠壓是顯著的，苔原帶固有的篤斯越桔與仙女木由原來(lái)廣泛分布的建群種演變?yōu)榱阈欠植嫉南∮蟹N(均值小。篤斯越桔:0.46;仙女木:0.11)，變異系數(shù)大(篤斯越桔:2.85;仙女木:38.27)，偏度與峰度值高(＞3)。這些分析表明小葉章通過(guò)蓋度的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)呈現(xiàn)取代此地原有建群種的趨勢(shì)。

表2 各種植物蓋度數(shù)理統(tǒng)計(jì)表

2.1.3 高度分析

從植物生長(zhǎng)高度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可以看出小葉章的高度最大(均值0.86m)，與其他各種植物存在顯著差異(單個(gè)樣本T檢驗(yàn):P＜0.05)，說(shuō)明小葉章在苔原植物中生長(zhǎng)高度優(yōu)勢(shì)地位明顯(大于第2位的光脈黎盧(均值0.58m))。變異系數(shù)最小(0.5)，偏度與峰度值很低，表明遍布苔原下緣的小葉章生長(zhǎng)高度都較大，而苔原帶固有的篤斯越桔(均值0.15m)與仙女木(均值0.03m)的生長(zhǎng)高度顯然無(wú)法與小葉章相比，這些分析表明小葉章通過(guò)生長(zhǎng)高度的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)排擠原先植物，實(shí)現(xiàn)蓋度增加、領(lǐng)域突破，最后成為這里的優(yōu)勢(shì)種。

表3 各種植物生長(zhǎng)高度數(shù)理統(tǒng)計(jì)表

01白花碎米薺(Cardamine leucantha) 0.04 0.15 3.75 4.89 21牛皮杜鵑(Rhododendron aureum) 0.07 0.11 1.57 3.69 15.31羊胡子苔草(Cares call－ inichos) 0.02 0.04 2.00 4.47 18.86高山芹(Angelica saxatile) 0.07 0.41 5.86 3.61 9.98小山菊(Dendranthema oreastrum Ling) 0.05 0.16 3.20 5.09 22.23篤斯越桔(Vaccinium uliginosum) 0.15 0.21 1.40 4.91 12.34寬葉苔草(Carex siderosticta) 0.31 0.31 1.00 5.89 20.01杉曼石松(Lycopodium annotinum) 0.16 0.18 1.13 4.9 7.2松毛翠(Phyllodoce caerulea) 0.02 0.01 0.50 0.16 0.18仙女木(Dryas octopetala) 0.03 0.02 0.67 0.21 0.41西伯利亞刺柏(Juniperus sibirica Burgsd) 0.31 0.43 1.39 3.31 7.04圓葉柳(Salix rotundifolia) 0.45 0.42 0.93 8.89 9.15長(zhǎng)白棘豆(Oxytropis anertii) 0.22 0.17 0.77 9.67 9.

2.2 小葉章的極度擴(kuò)張對(duì)火災(zāi)隱患的影響

2.2.1 小葉章生長(zhǎng)方式對(duì)火災(zāi)的影響

小葉章是多年生的禾本科植物［15］，根系發(fā)達(dá)，莖中空，葉量較多且葉面積很大，葉片很薄，在春秋兩季葉莖枯黃時(shí)著火點(diǎn)很低，另外多年生的根也使地面防火能力下降，很容易引起火災(zāi)。一旦起火，極易燃的莖葉很快就能使火勢(shì)擴(kuò)大，而且由于根部聚集著大量易燃物質(zhì)，火勢(shì)可以從地面一直向上延伸，增加了救災(zāi)難度，即使打防火墻，工作量也是非常大的。

2.2.2 小葉章的群落地位對(duì)火災(zāi)的影響

對(duì)小葉章種群態(tài)勢(shì)的分析可以看出，即使是在生存環(huán)境最為嚴(yán)酷的苔原帶，小葉章也憑借生長(zhǎng)高度的優(yōu)勢(shì)排斥其他植物，成為廣泛分布的優(yōu)勢(shì)種，在岳樺林下和針葉林風(fēng)災(zāi)區(qū)這些生存環(huán)境相對(duì)優(yōu)越的地域，小葉章更是迅猛擴(kuò)張，高度幾乎超過(guò)1米，密度極大，幾乎將林下其他草本與灌木植物排擠殆盡，這樣高密度、易燃植物的遍布存在無(wú)疑增加了火災(zāi)隱患，而且一旦起火，在小葉章的誘導(dǎo)下會(huì)迅速曼延，火速能超過(guò)每小時(shí)5公里向四處傳播，如遇大風(fēng)，更難以控制，過(guò)火面積會(huì)很大，不但損壞植物地上部分，也傷害地下部分，很難恢復(fù)。

2.3 采取的應(yīng)對(duì)措施

2.3.1 深入研究小葉章種群迅速擴(kuò)張的機(jī)理

小葉章種群迅速擴(kuò)張的時(shí)間不長(zhǎng)，目前還沒(méi)有引起人們的廣泛關(guān)注，對(duì)其擴(kuò)張機(jī)理的研究更是處于起步階段，沒(méi)有一個(gè)相對(duì)完整全面的清晰解釋，因此對(duì)小葉章引起火災(zāi)的預(yù)警方案很難給出相對(duì)完善科學(xué)的規(guī)劃。只有對(duì)其機(jī)理進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的分析，才能采取切實(shí)可行的對(duì)策來(lái)克服小葉章迅速膨脹帶來(lái)的火災(zāi)隱患。

2.3.2 采用現(xiàn)代方式對(duì)火災(zāi)的全部過(guò)程進(jìn)行有效干預(yù)

現(xiàn)有防火救火和災(zāi)后重建的預(yù)案、人員、設(shè)施等嚴(yán)重滯后，所以應(yīng)該提升設(shè)備水平，強(qiáng)化管理，實(shí)現(xiàn)迅速發(fā)現(xiàn)、迅速撲救的強(qiáng)大能力。

4 討論

本文主要研究苔原帶下緣地區(qū)，沒(méi)有針對(duì)所有小葉章生存地帶進(jìn)行取樣分析，使研究的局限性增加，同時(shí)對(duì)形成小葉章種群擴(kuò)張的機(jī)理分析不足，只是提出一些假設(shè)。另外也只是提出應(yīng)用現(xiàn)代化設(shè)施的想法，沒(méi)有進(jìn)行科學(xué)全面的論證。

總之，在面對(duì)長(zhǎng)白山生態(tài)環(huán)境變化的情況下，我們應(yīng)該積極求變，以便應(yīng)對(duì)新的問(wèn)題、新的考驗(yàn)，以現(xiàn)代科技武裝自己，不斷適應(yīng)新的形勢(shì)。

5 結(jié)論

(1)從對(duì)苔原植物的頻度、蓋度、高度等的分析可以看出小葉章種群擴(kuò)張態(tài)勢(shì)明顯，對(duì)其他植物的排斥能力很強(qiáng)，搶占空間和生態(tài)位顯現(xiàn)，已經(jīng)成為針葉林帶、岳樺林帶和苔原帶下緣的優(yōu)勢(shì)物種。

(2)小葉章種群的迅速擴(kuò)張極大地增加了火災(zāi)隱患，特別是極易發(fā)生大火災(zāi)，增加觀測(cè)、撲滅、重建的難度，對(duì)長(zhǎng)白山西坡生態(tài)系統(tǒng)的威脅加大，增加保護(hù)站工作的強(qiáng)度與難度，這應(yīng)該引起足夠的重視。

(3)針對(duì)這種新情況，應(yīng)以現(xiàn)代化手段的應(yīng)用為突破口，切實(shí)改善保護(hù)站工作環(huán)境，增加必要的現(xiàn)代化設(shè)施，強(qiáng)化人員的培訓(xùn)，形成適應(yīng)新情況的防護(hù)隊(duì)伍、防護(hù)手段。

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