藏西南植物群落的数量分类、排序及多样性特征

《Diversity》：The Quantitative Classification, Ordination and Diversity Characteristics of Plant Communities in Southwestern Tibet

　　

为了探究藏西南地区植物群落的分布格局及其与环境因子的关系，本研究旨在为研究区生物多样性保护和植物群落生态恢复提供理论依据。基于藏西南地区87个样地的调查数据，研究人员分别采用双向指示种分析（TWINSPAN）和典范对应分析（CCA）进行数量分类和排序，并对所获分类群落类型的多样性及其影响因素进行了分析。结果表明：87个样地共记录维管植物295种，隶属于61科171属；根据TWINSPAN分类，藏西南植被被划分为17个群丛，植被类型以丛生禾草高寒草原和丛生嵩草高寒草甸为主；CCA排序揭示，年平均温度、年降水量和海拔高度具有显著的解释能力；针叶林群落类型的α-和β-多样性指数均为最高，表明群落稳定性显著；年平均温度和年降水量显著影响植物多样性，而海拔高度与上述多样性指数呈负相关。总之，温度和降水是影响藏西南植物群落组成和分布的主要环境因子。研究结果可为藏西南植物多样性的进一步调查和保护以及生态恢复提供理论基础。

**藏西南植物群落的数量分类、排序及多样性特征解读**

**研究背景与问题**
藏西南地区（主要为日喀则市）位于青藏高原西南部，地形复杂，海拔高差大，拥有高山草甸、高山草原、高山灌丛和亚高山针叶林等多种高寒植被类型，是区域生态安全屏障的重要组成部分。然而，受全球气候变化和人类活动（如过度放牧）影响，该区植被退化严重，生态脆弱。尽管已有研究在亚东县、珠峰自然保护区和拉孜县等局部区域开展过小尺度调查，但针对整个藏西南地区植物群落的系统性分类、分布格局及多样性维持机制的研究仍属空白。为此，该研究旨在回答三个核心科学问题：（1）藏西南地区的主要植物群落类型及其物种组成差异；（2）驱动群落空间分布和物种组成分化的关键环境因子；（3）不同类型群落物种多样性特征及环境因子对多样性的调控机制。研究成果可为区域生物多样性保护和退化植被恢复提供科学依据。该论文发表于《Diversity》。

**主要技术方法**
研究人员采用双向指示种分析（TWINSPAN）进行数量分类，典范对应分析（CCA）进行排序以揭示群落-环境关系，冗余分析（RDA）探讨环境因子与多样性指数的关联。数据来自2023年8-9月对日喀则市15个县区87个样地的系统野外调查，样地设置采用定量嵌套样方法，覆盖乔木、灌木和草本三种植被层，并记录样地经纬度、海拔、坡向、坡度等地形数据。气象数据（年平均温度、年降水量）从WorldClim数据库以1 km×1 km分辨率提取。

**研究结果**
**3.1 物种组成**
87个样地共记录维管植物295种，隶属于61科171属。其中，菊科（Asteraceae）、禾本科（Poaceae）、蔷薇科（Rosaceae）和豆科（Fabaceae）为优势科，草本植物占82.37%，呈绝对优势。该结果表明研究区植被以高寒草原和高寒草甸为主，与青藏高原植被地带性特征一致。

**3.2 群落TWINSPAN分类**
基于TWINSPAN分类，结合野外数据，将87个样地划分为17个群丛（Association），主要植被类型包括亚热带山地针叶林、亚高山常绿/落叶灌丛、高寒草原、高寒草甸和河谷中生草甸。其中以丛生禾草高寒草原和丛生嵩草高寒草甸为优势类型。各群丛详细描述了优势种、指示种和伴生种，为后续群落-环境关系分析提供基础。

**3.3 群丛与环境因子的关系**
CCA排序前两轴解释总特征值的59.46%。年平均温度（r=0.8258）、年降水量（r=0.7869）与第一轴呈极显著正相关，海拔（r=-0.78）呈极显著负相关，表明温度、降水和海拔是主导群落空间分异的关键环境因子；坡向、坡度影响不显著。17个群丛在CCA排序图上沿水热梯度明显分异：针叶林和杜鹃灌丛群丛（I–III、XVI、XVII）聚集在高温高湿的低海拔河谷区，高寒草原和高寒草甸群丛（X、XIV）分布于高寒干旱的高海拔区。

**3.4 不同群丛植物多样性特征**
α多样性方面，针叶林群丛（I–III）和河谷中生草甸群丛（XVII）的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数最高，而高寒灌丛草原群丛（IX）最低。β多样性方面，针叶林群丛与其他高寒群丛的Jaccard相似性指数极低（多数为0），表明其具有独特物种组成和高生境特异性；广泛分布的高寒草原和草甸群丛（VI、VIII、X、XIV）间相似性较高（最高为0.35），反映其空间连通性强。

**3.5 植物多样性影响因素分析**
RDA结果显示，年降水量（p=0.002）和年平均温度（p=0.016）对多样性指数有极显著影响，海拔与所有多样性指数呈负相关，而坡向、坡度和群落盖度影响不显著。该结果证实水热条件是调控藏西南植物多样性的核心环境因子。

**讨论与结论**
讨论部分指出：该研究首次系统解析了藏西南地区植物群落分类、分布格局和多样性驱动机制，填补了区域研究空白。CCA和RDA一致表明，以年平均温度和年降水量为代表的水热条件（受海拔调控）是群落组成和多样性的主导因素，局部地形因子（坡向、坡度）影响不显著，这与青藏高原宏观尺度上水热梯度对植被的主控作用相符。针叶林群丛的高多样性和低相似性使其成为重要的生物多样性热点，需优先保护；而高寒灌丛草原群丛（XI、XII）多样性较低，为灌木入侵导致的物种丧失提供了基础数据。研究局限性包括未考虑土壤理化性质、放牧强度等人为干扰因子，且基于单一年度调查缺乏长期动态监测。未来将补充土壤和干扰数据、建立长期固定样地、开展保护优先区划。
**研究结论（原文翻译）**：藏西南地区调查样地含有丰富的植物物种，共记录295种，隶属171属61科，其中菊科、禾本科、蔷薇科和豆科为优势科。本研究有效应用TWINSPAN分类和CCA排序将植物群落划分为17个群丛类型，取得了满意的分类结果。CCA排序能够有效反映藏西南地区植物群落与环境因子的关系，年平均温度、年降水量和海拔高度具有高度解释能力，是显著影响该区植物群落分布的关键环境因子。RDA揭示年降水量和年平均温度与物种多样性呈极显著正相关，与海拔呈负相关，进一步证明温度和降水是影响藏西南地区植物群落分布的主要环境因子。然而，本研究缺乏对土壤因子、放牧强度及人类活动等环境因素的考量，有必要系统选择更广泛的环境因子并综合分析群落物种分布和物种多样性，以更好地理解藏西南植物群落的组成、分布特征及发展过程。