塔里木盆地硬枝堿蓬群落物種組成和生物多樣性

楊趙平，段黃金，黃文娟

(1.塔里木盆地生物資源保護(hù)利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，新疆 阿拉爾 843300；2.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

硬枝堿蓬(Suaedarigida)為藜科堿蓬屬中最高大的一種強(qiáng)木質(zhì)化草本[1]，是塔里木盆地的特有植物[2-4],其植株高大，枝葉繁茂，是當(dāng)?shù)貎?yōu)良的牧草資源，也是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的野生蔬菜，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值。目前有關(guān)硬枝堿蓬的研究報(bào)道很少。本研究通過(guò)典型分布區(qū)硬枝堿蓬群落物種組成進(jìn)行抽樣調(diào)查，分析其伴生種的區(qū)系特點(diǎn)及物種多樣性，為硬枝堿蓬的進(jìn)一步研究提供生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1分布地概況 塔里木盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)南部，是大型封閉性山間盆地，西起帕米爾高原東麓，東到羅布泊洼地，北至天山山脈南麓，南至昆侖山脈北麓，東西長(zhǎng)約1 400 km，南北寬約550 km，面積56萬(wàn)km2，是我國(guó)第一大內(nèi)陸盆地。地理位置73°～97° E、35°～43° N。塔克拉瑪干沙漠位于塔里木盆地中心，大沙漠東西綿延1 000 km，南北寬約400 km，面積為33.76萬(wàn)km2，占全國(guó)沙漠面積的47.3%，是我國(guó)最大的沙漠，也是世界七大沙漠之一。塔里木盆地由于地處大陸腹地，降水量小，氣候變化大。夏季炎熱少雨，冬季異常寒冷，氣溫經(jīng)常在-20～25 ℃，最低氣溫可達(dá)-50 ℃。春季多風(fēng)，平均每月大風(fēng)4～5次。降水稀少，降水量30～50 mm；蒸發(fā)量2 200～2 900 mm；空氣干燥，風(fēng)沙災(zāi)害嚴(yán)重，是生態(tài)環(huán)境十分脆弱的地區(qū)[5-6]。

1.2樣方設(shè)置與調(diào)查 2007-2008年的8-10月，在硬枝堿蓬的分布區(qū)域塔里木盆地踏查，按照硬枝堿蓬的自然分布居群，選擇了9個(gè)居群作為調(diào)查樣地。每個(gè)居群選取4 m×6 m的樣方3～4個(gè)，共34個(gè)樣方。調(diào)查內(nèi)容包括硬枝堿蓬的群落外貌、總蓋度、株數(shù)、層蓋度、層高度、最大高度、最小高度、一般高度、最大基莖、最小基莖、一般基莖，硬枝堿蓬伴生種的種類、蓋度、株數(shù)、一般高度、最大高度與最小高度。

1.3數(shù)據(jù)處理 區(qū)系分析參照吳征鎰[7-8]種子植物科、屬的分布類型。

物種多樣性指數(shù)參照尚玉昌[9]、冷平生[10]的計(jì)算方法，采用以下幾種指數(shù):

Margalef豐富度指數(shù)：Dm=(S-1)/lnN；

Simpson物種多樣性指數(shù):D=1-∑Pi2；

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：H′=-∑PilnPi；

物種均勻度指數(shù):J=H′/lnS。

式中，S為物種種類的數(shù)目，N為所有物種個(gè)體數(shù)的總和，Pi為第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)量與群落中其他物種總個(gè)體數(shù)量之比值。

物種頻度=物種在所調(diào)查的樣方中出現(xiàn)的次數(shù)/樣方總數(shù)×100。

2 結(jié)果與分析

2.1群落分布與組成 硬枝堿蓬主要分布于塔里木盆地塔克拉瑪干沙漠北緣，常見(jiàn)于人為干擾后的撂荒地或排堿渠周圍。硬枝堿蓬的居群面積通常不大，最大的約200 m×100 m。受耕地隔離的影響，居群內(nèi)硬枝蓬常呈帶狀間斷分布，分布區(qū)土壤pH值在7.6～9.4。硬枝堿蓬通常3月底或4月初萌芽，花果期6-10月，11月枯死，其結(jié)實(shí)率極高，果實(shí)為胞果，種子小而輕，成熟后落在母株附近，以有性繁殖繁衍后代，無(wú)克隆繁殖現(xiàn)象；植株高度通常為60～90 cm，最高可達(dá)130 cm，基莖最粗達(dá)3 cm，其適應(yīng)性強(qiáng)，常常形成單優(yōu)群落，蓋度70%以上。

本研究中，從硬枝堿蓬群落物種組成中共統(tǒng)計(jì)出26種維管束植物，分別隸屬于9科21屬(表1)，其中藜科植物有10種，為主要成分，占總種數(shù)的38.5%；其次是豆科與禾本科植物，各有4種，占15.4%；菊科植物有3種，占11.5%；石竹科、檉柳科、胡頹子科、茄科、蘿摩科植物各1種。在硬枝堿蓬群落中，木本植物種類少，34個(gè)樣方中僅在1個(gè)樣方中出現(xiàn)了沙棗，灌木植物僅有多枝檉柳；伴生種種類少，平均每個(gè)樣方有3～4個(gè)，伴生植物主要為蘆葦、多枝檉柳與灰綠藜。在伴生種最多的一個(gè)樣方中，具有7個(gè)物種，物種總蓋度為60%，其中硬枝堿蓬層蓋度為10%。在硬枝堿蓬層蓋度達(dá)100%的樣方，其伴生種僅有2個(gè)，藜和星花堿蓬，位于硬枝堿蓬下層，蓋度70%。

表1 硬枝堿蓬群落物種組成與頻度

在調(diào)查的34個(gè)樣方中，伴生種蘆葦?shù)念l度最高，達(dá)55.9%，其次是多枝檉柳，頻度為44.1%(表1)。藜科植物灰綠藜、鹽穗木、木地膚以及豆科的駱駝刺的頻度也較高，為23.3%。茄科的黑果枸杞，藜科的星花堿蓬、平臥堿蓬、五蕊堿蓬，菊科的花花柴與禾本科的稗頻度次之，而其他11種植物在調(diào)查的樣方中僅出現(xiàn)1次，頻度為2.9%。

2.2群落區(qū)系成分分析 組成硬枝堿蓬群落伴生種的植物共計(jì)有9個(gè)科(表2)。其中6個(gè)科為世界分布植物，包括石竹科、豆科、茄科、藜科、菊科與禾本科，占總科數(shù)的66.67%；北溫帶及其變型分布(胡頹子科)、泛熱帶分布及其變形(蘿摩科)與舊世界溫帶及其變形分布(檉柳科)各1個(gè)科，均占總科數(shù)的11.11%。

組成硬枝堿蓬群落伴生種植物共有21個(gè)屬。其中6個(gè)屬為地中海區(qū)、西亞至中亞分布屬，即甘草屬、花花柴屬、駱駝刺屬、鹽穗木屬、鹽爪爪屬與獐毛屬，占總屬數(shù)的28.57%；北溫帶及其變形分布6個(gè)屬，包括地膚屬、拂子茅屬、枸杞屬、胡頹子屬、薊屬、與稗屬，占總屬數(shù)的28.57%；世界分布5個(gè)屬，即槐屬、堿蓬屬、藜屬、蘆葦屬與擬漆姑屬，占總屬數(shù)的23.81%；舊世界溫帶及其變型分布3個(gè)屬，包括檉柳屬、鵝絨藤屬與雅蔥屬，占總屬數(shù)的14.29%；1個(gè)溫帶亞洲分布屬(苦馬豆屬)占總屬數(shù)的4.76%。

硬枝堿蓬群落的伴生種共有25種(表2)，其中9個(gè)舊世界溫帶及其變型分布種，多枝檉柳、肥葉堿蓬、平臥堿蓬、黑果枸杞、花花柴、假葦拂子茅、木地膚、沙棗和小獐毛；6個(gè)中亞分布種，駱駝刺、蒙古鴉蔥、五蕊堿蓬、鹽穗木、鹽爪爪和脹果甘草；3個(gè)世界分布種，即稗、藜、蘆葦；2個(gè)溫帶亞洲分布，即苦豆子與苦馬豆；2個(gè)中國(guó)新疆特有種，羊角子草與星花堿蓬；1個(gè)北溫帶分布種，灰綠藜；1個(gè)東亞分布種，刺兒菜；1個(gè)東亞和北美間斷分布種，擬漆姑。

表2 硬枝堿蓬群落伴生種區(qū)系成分

表3 硬枝堿蓬9個(gè)居群多樣性指數(shù)

2.3硬枝堿蓬群落的多樣性指數(shù)分析 硬枝堿蓬群落物種多樣性指數(shù)在不同居群之間的變化范圍較大(表3)，Margalef豐富度指數(shù)為0.52～0.87，Shannon-Wiener指數(shù)為0.42～1.11，Simpson指數(shù)為0.20～0.66，J均勻度指數(shù)為0.34～0.84。表明其群落伴生種少，豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)偏低。

3 討論與結(jié)論

荒漠植物群落的物種組成通常都較少，肅北區(qū)分布的荒漠植物裸果木群落的物種組成為13科31屬44種[11]，葉爾羌河下游公益林植物群落植物種類29種[12]，本研究結(jié)果表明，硬枝堿蓬群落物種組成更少，僅有26種，隸屬于9科21屬，其中以藜科植物居多。硬枝堿蓬群落伴生種區(qū)系成分結(jié)果顯示，硬枝堿蓬伴生種中科的成分以世界分布為主，屬的成分以世界分布、北溫帶及其變型分布和地中海區(qū)、西亞至中亞分布為多，而種的分布則以舊世界溫帶及其變型分布和中亞分布占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

群落α多樣性是進(jìn)一步反映群落內(nèi)種群組成狀況的一個(gè)指標(biāo)[13]，本研究利用α多樣性測(cè)度，分析了硬枝堿蓬9個(gè)居群的Margalef豐富度、Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)及J物種均勻度。

硬枝堿蓬生活力強(qiáng)，常呈集群分布，這可能是導(dǎo)致其群落伴生種少，物種多樣性不豐富，且均勻度指數(shù)偏低的重要因素。與硬枝堿蓬生境相似的其他荒漠區(qū)域相比較，荒漠植物裸果木群落的Shannon-Wiener指數(shù)為1.908～2.744，Simpson指數(shù)為0.770～0.810，J均勻度指數(shù)為0.574～0.842[14]；克拉瑪依植物群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)為0.43～1.79[15]，新疆阜康綠洲荒漠過(guò)渡帶群落物種Shannon-Wiener多樣性在0.48～1.57[14]，庫(kù)姆塔格沙漠南緣荒漠植物群落Shannon-Wiener多樣性在0.08～1.71[16]。這表明硬枝堿蓬群落物種多樣性的豐富度基本符合荒漠地區(qū)物種多樣性的分布規(guī)律，物種貧乏。

[1]中國(guó)植物志編輯委員會(huì).《中國(guó)植物志》第25卷第2分冊(cè)[M].北京:科學(xué)出版社,1979.

[2]黨榮理,潘曉玲.西北干旱荒漠區(qū)植物區(qū)系的特有現(xiàn)象分析[J].植物研究,2001,21(4):519-526.

[3]馮纓,嚴(yán)成,尹林克.新疆植物特有種及其分布[J].西北植物學(xué)報(bào)2003，23(2):263-273.

[4]崔乃然,李學(xué)禹.新疆極端環(huán)境條件下的植物種質(zhì)資源[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1998,2(2):314-319.

[5]陳夢(mèng)熊.西北干旱區(qū)水資源與第四紀(jì)盆地系統(tǒng)[J].第四紀(jì)研究,1997(2):97-104.

[6]周宏飛,李彥.綠洲農(nóng)田土壤水分平衡及變化特征[J].干旱區(qū)地理,1996,19(3):66-71.

[7]吳征鎰.《世界種子植物科的分布區(qū)類型系統(tǒng)》的修訂[J].云南植物研究,2003,25(5):535-538.

[8]吳征鎰.中國(guó)種子植物屬的分布區(qū)類型[J].云南植物研究,1991,4(增刊):126.

[9]尚玉昌.普通生態(tài)學(xué)[M].第二版.北京：北京大學(xué)出版社,2002:275-276.

[10]冷平生.園藝生態(tài)學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2003:186.

[11]柴永青,曹致中,蔡卓山.肅北地區(qū)裸果木荒漠群落構(gòu)成特征及物種多樣性研究[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2010,19(1):21-27.

[12]楚光明,宋于洋,周朝賓,等.葉爾羌河下游公益林植物群落分類及其物種多樣性特征[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2009,24(1):6-10.

[13]馬克平,黃建輝,于順利,等.北京東靈山地區(qū)植物群落多樣性的研究——豐富度、均勻度和物種多樣性指數(shù)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),1995,16(3):225-234.

[14]張林靜,岳明,張遠(yuǎn)東,等.新疆阜康綠洲荒漠過(guò)渡帶植物群落物種多樣性特征[J].地理科學(xué),2003,23(3):329-334.

[15]鐘彥龍,呂光輝,傅德平.克拉瑪依植物群落物種多樣性研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2009,23(6):127-131.

[16]張錦春,王繼和,趙明,等.庫(kù)姆塔格沙漠南緣荒漠植物群落多樣性分析[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2006,30(3):375-382.