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　　指示植物的研究已成為植物地理學(xué)在實踐應(yīng)用中的一個分支。植物和植物群落的種種特征隨空間和時間變化而異，成為人們熾別自然環(huán)境和自然資源的重要依據(jù)。其有效、方便、廉價的優(yōu)點十分突出。

　　一、基本原則

　　任何植物和植物群落在一定的環(huán)境條件下生存，是植物之間經(jīng)過不斷競爭及對環(huán)境條件長期適應(yīng)的結(jié)果。因此，它們總是在一定程度上反映了環(huán)境條件的特點。

　　作為良好的指示植物(或群落)，應(yīng)有較高的可靠性。評價其指示能力，可用定量方法。在樣地調(diào)查中，指示植物x與指示對象y的出現(xiàn)( )或不出現(xiàn)(-)的組合有4種，即滿意水平，>90%為高可靠水平。此外亦可用X2來檢驗植物與指示對象是否獨立。當(dāng)計算值大于理論值時，即可確認(rèn)存在密切共軛關(guān)系。

　　指示環(huán)境的植物特征還包括分布頻度、個體密度、蓋度、生活能力、形態(tài)外貌、種類組成等，但常有一定的地區(qū)性。被指示的環(huán)境特征有氣候、小氣候現(xiàn)狀和歷史變遷，土壤理化性質(zhì)和肥力，地表水和地下水特征，基巖屬性和地層構(gòu)造，礦藏分布，環(huán)境污染以及其他間接指示特征。

　　關(guān)于植物和植物群落之間哪一個指示作用最好的問題，學(xué)術(shù)界有不同看法。應(yīng)該說各有其作用，而且許多場合二者很難完全分割開來。因為群落由植物組成，是植物生存的具體形式，它的整體特征仍然來自內(nèi)部植物的生活狀態(tài)。持連續(xù)性觀點的個別性說則更強調(diào)種群的生態(tài)獨立性。然而不能把環(huán)境中個別植株的情況夸大為整體特征，必須有一定數(shù)量才構(gòu)成指示標(biāo)志。

　　米爾金與羅津伯格(Миркин，Розенберг 1978)對指示作用研究方法的評論是：使用個別種指示環(huán)境，一般只限于與土壤有固定聯(lián)系者，或類似干旱區(qū)等極端條件，而使用植物群叢作指示工具時，一則群叢本身劃分問題較多，另外不適用于指示非極端的環(huán)境條件，指示精度也較低。但許多人主張利用指示種組評價環(huán)境，即從群落全部組成植物中挑選一些種而成，而這個種組與其他種組按某些比例參加該群落組成。為了提高指示的精確程度，還需要把若干環(huán)境因子細分多個等級，如埃侖伯格(1974)針對中歐1600種植物，將15個因子均劃分出9級，將土壤水分分成12級。然后在環(huán)境梯度上找出植物數(shù)值變化(如多度-蓋度)規(guī)律。

　　二、指示作用分析

　　(一)植物的指示作用

　　許多種植物對環(huán)境條件的要求在某些方面是嚴(yán)格的。例如，石松(Lycopodium clavatum)雖然在歐洲、北美和東亞都有分布，在我國的東北、華南、西南也有分布，但它只能生長在氣候相 當(dāng)濕潤和強酸性的土壤上(pH 4.0—5.5)。又如指示酸性土的植物鐵芒萁、映山紅，從不生長在鹽堿土和鈣質(zhì)土上，與此相反，南天竹(Nandina domestica)是鈣質(zhì)土上的指示植物，而海蓬子(即鹽角草)、堿蓬則是鹽堿土的指示植物。在中亞以氯化物為主的鹽土上，海蓬子和多枝檉柳(Tamarix ramosissima)等繁生，以硫酸鹽為主的鹽土上都生長無葉瑣瑣、鹽穗木(Halostachys balangeriana)等。

　　有的植物能指示氣候環(huán)境，如興安落葉松、牙疙疸指示濕潤寒冷的氣候，烏飯樹(Vaccinium bracteatum)、柃木(Eurya japonica)、油茶指示濕潤亞熱帶氣候，又如桃金娘(Rhodomyrthus tomentosa)、岡松(Baeckea frutescens)等指示華南濕潤的南亞熱帶氣候等等。人們可以根據(jù)這些指示植物的性質(zhì)，供農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)配置上的參考。

　　植物對污染物的反應(yīng)敏感、強烈，用作環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)效果甚佳。例如SO2與H2S對植物危害很大。城市空氣中全部塵粒的5—20%含有硫酸，80%來自燒煤。SO2進入葉肉組織與酶中鐵素結(jié)合，破壞葉綠素，引起組織脫水，使葉上出現(xiàn)褐斑并逐步擴大，甚至葉子脫落。棉花、大麥、菠菜、萵苣、蘿卜、胡蘿卜、南瓜、向日葵、煙草、甘薯等作物，杉樹、油松、紅松等針葉樹種以及楊樹、桉樹以及許多地衣(如松蘿)都對SO2異常敏感，SO2達到0.1×10-16mol/1即可能造成危害。如果這些植物發(fā)黃變干就需要考慮是否因為空氣中SO2過多。1%濃度的SO2可使菠菜在三小時內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重傷害(白色傷斑)，針葉樹亦同樣受害，而且幼株比成熟植株更加敏感。SO2濃度很低時大麥的麥芒便受害變白，落葉松的針葉受害時脫落，附生苔蘚地衣枯死等，都是重要的警報。

　　根據(jù)植物的生理-形態(tài)特征判斷環(huán)境條件的方法可再以地下水位為例說明。海蓬子、鹽節(jié)木(Halocnemum strobilaceum)等在地下水位低于1.5—2m時具黃-紅色調(diào)，只有更淺水位時才具暗綠色。蘆葦在地下水位為0.5—3m條件下可長到2—5m，再深的水位則使它其高度降到1—2m。多枝檉柳的植叢直徑以地下水位埋深2m時最大(10—16m)，埋深1m時，僅2m寬(維諾格拉多夫，1964)。

　　但是，由于環(huán)境條件的綜合現(xiàn)象，因而在研究利用指示植物時，應(yīng)該注意到以下幾個方面：

　　1.首先，任何環(huán)境條件都不是孤立地對植物發(fā)生作用，而是與其他條件結(jié)合起來綜合地對植物發(fā)生作用。以酸性土指示植物鐵芒萁為例，并不是任何酸性土上均能找到它，還要有亞熱帶氣候條件的配合。而牙疙疸(Vaccinium vitis-idaea)則是東北大興安嶺的酸性土植物，在長江以南亞熱帶氣候條件下的酸性土上也不能生存。

　　2.其次，在各種環(huán)境條件中還可區(qū)分出主導(dǎo)因素，例如同樣都分布在河北沿海的海蓬子和白刺(Nitraria sibirica)，它們都是鹽土的指示植物，但它們分布在鹽土的不同環(huán)境下，海蓬子是限于低洼積水處，而白刺是限于排水良好處。這里土壤水分就成了它們分布的主導(dǎo)因素。

　　3.最后，還應(yīng)注意植物遺傳上的可變性。植物對環(huán)境的適應(yīng)，形成了一定的遺傳特性，這是指示植物存在的理論根據(jù)。但是植物的這種遺傳性，在一定的可能范圍之內(nèi)，也不是絕對不能改變的。很多植物引種，往往是改變了一定的遺傳性才能獲得成功。因此，在研究植物指示性時，還要結(jié)合當(dāng)?shù)禺?dāng)時的具體情況，不要忽視植物本性的可變性。

　　(二)植物群落的指示作用

　　如果確認(rèn)某一植被型僅出現(xiàn)于某固定的氣候類型時，它將是氣候背景最好的指示者。但即使如此也要注意較小尺度環(huán)境變化對它的影響，即它是廣泛分布還是局限在個別小環(huán)境。群落結(jié)構(gòu)和種類組成方面出現(xiàn)的更細微變化，則可指示地形部位、坡向、土質(zhì)、排水等條件相應(yīng)狀況。

　　在我國西北廣泛分布的鹽生植被，由于它們的分布與土壤鹽漬化及地下水條件密切相關(guān)，便可利用這些相關(guān)性，進行荒地調(diào)查和指示水文地質(zhì)狀況，為改良鹽漬土壤提供依據(jù)。例如在新疆廣泛分布的多枝檉柳群落，它們不同優(yōu)勢植物和伴生植物的結(jié)合以及在高度及蓋度上的差異，在土壤含鹽量和地下水位深度等方面均有反映。這可為荒地開墾提供群落學(xué)方面的指標(biāo)。

　　指示植物群落在生產(chǎn)實踐上還可有廣泛的應(yīng)用。利用指示植物和群落進行礦藏勘探也是一個方面。這是因為土壤中很多化合物，它們過多或不足，不論對植物的遺傳性或是其外貌都可以發(fā)生深刻的影響。如鈾的存在而引起的放射線，使得植物體發(fā)生了深刻的遺傳變異，我國的研究表明，戟葉堇菜(Viola betonicifolia subsp. nepalensis)是鈾礦的指示植物。鐵影響著植物綠色的強度，氣態(tài)的碳氫化合物對植物的發(fā)育節(jié)律發(fā)生強烈作用，銅的化合物引起花朵顏色的顯著變化。由此可見，基質(zhì)中某一化學(xué)元素的不足或過多就會導(dǎo)致生長在土壤中的植物或群落的死亡，或是發(fā)生變化，形成各種新的類型，或是出現(xiàn)種種病態(tài)和畸形。據(jù)此，可以根據(jù)植物的大片死亡、出現(xiàn)不同于一般典型外貌的特征、出現(xiàn)病態(tài)和畸形等方面，從指示群落學(xué)的角度勘探礦藏。

　　但應(yīng)該注意的是，同一種物質(zhì)(如銅)可對不同的植物發(fā)生不同的作用。有時，不同化學(xué)元素的作用是相似的，如石油地瀝青和硼的作用。其原因是它們都同樣地破壞了植物細胞分裂的正常進行。還應(yīng)指出，在閃鋅礦中，含有約70%的各種成分的混雜物，其中每一種成分可對植物發(fā)生一定的專性作用，可使植物在外貌上發(fā)生各種各樣的變化，這就增加了在礦脈勘探時應(yīng)用植物群落學(xué)方法的復(fù)雜性。

　　植物群落中殘留的或新出現(xiàn)的一些其他生境的典型植物，分別指示所在地段環(huán)境變化的軌跡和趨向。但這需要人們很熟悉當(dāng)?shù)刂参锏纳鷳B(tài)和分布特征，并進行仔細考察。植物殘體化石和孢粉化石所反映的正是地質(zhì)時期植物群落和相應(yīng)的自然環(huán)境狀況，成為古地理研究佐證。