民勤沙井子地區(qū)沙質荒漠化過程中植被群落物種多樣性和排序研究

王具元，張登紅，韓建濤

(甘肅林業(yè)職業(yè)技術學院，甘肅 天水 741020 )

1 研究區(qū)概況

沙井子位于巴丹吉林沙漠東南緣，地理位置為103°05' E，38°38' N，海拔1 378.5 m，通常是指治沙站、沙井子、薛百鄉(xiāng)，總面積230.6 km2。其自然條件基本代表了民勤沙區(qū)(即騰格里沙漠與巴丹吉林沙漠之間的綠洲邊緣區(qū))的一般特點。該區(qū)屬溫帶干旱氣候類型，其特點是:日照強烈，冷熱劇變，干旱少雨，蒸發(fā)量大，風大沙多。年平均氣溫7.6℃，年平均降水量113.2 mm，年平均蒸發(fā)量2 604.3 mm，干燥度 5.1，≥10.0 ℃積溫 3 036.4 ℃，無霜期 175 d，主導風向為NW 和WNW，年平均風速為2.5 m·s－1，年平均≥17 m·s－1的大風日數(shù)達 28.6 d，起沙風速為4.5 ～ 5.0 m·s－1，秋季最小平均 1.8 m·s－1·a－1，平均沙塵暴日數(shù) 25.6 d。是全國浮塵、揚沙、沙塵暴最嚴重地區(qū)之一，也是沙塵暴的主要策源地。

2 研究方法

2.1 調查方法

調查地點選在民勤治沙站沙井子地區(qū)，在固定沙丘、半固定沙丘、流動沙丘上選擇典型沙米群落、鹽生草群落、紅砂+檉柳群落、白刺群落、黃花磯松群落、蘆葦群落、麻黃群落進行調查，記錄內容主要包括種類、株數(shù)、高度、冠幅，密度，并計算蓋度和重要值。同時測定群落地下水位和礦化度。

2.2 計算方法

蓋度=(1/4×π×冠幅長度×冠幅寬度×密度)［1］

重要值=相對高度+相對蓋度［2］

多樣性指數(shù)計算如下［3］:

Simpson 多樣性指數(shù)D=1－∑Ni2

Shannon－Wiener多樣性指數(shù)H=－∑NilogNi

Ni為種蓋度或重要值，S 物種數(shù)。

排序采用CANOCO 3.01 軟件下的CCA 和DCCA 軟件包進行分析。

3 結果與分析

在一定的環(huán)境條件下，每種植物都有其相對穩(wěn)定的生態(tài)適應空間。在此空間內，物種按其自身的生理、遺傳特征和對影響它們的環(huán)境因子的反映而分布著，這些環(huán)境因子對物種的分布及在群落中的優(yōu)勢度有重要的影響［4］。另一方面，植物群落內種群的優(yōu)勢度決定著群落的結構、功能和其它種群所需要的群落環(huán)境。［5］。表1 反映了不同群落物種組成及物種重要值。

表1 植物物種組成及其重要值

3.1 群落的物種多樣性特征

群落的物種多樣性直接或間接體現(xiàn)群落結構類型、組織水平、發(fā)展階段、穩(wěn)定程度、生境差異等。表2顯示了以重要值為計算依據(jù)的多樣性指數(shù)平均值。

表2 群落多樣性指數(shù)變化

表2 反映出均勻度指數(shù)與多樣性指數(shù)呈顯著的正相關，均勻度指數(shù)和 simpson 指數(shù)的相關系數(shù)0.538 5，與 shannon 指數(shù)的相關系數(shù)為 0.188 3，豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)呈負相關，相關系數(shù)－0.728 4。這是因為豐富度指群落內種的絕對密度，而均勻度指群落內種的相對密度，豐富度指數(shù)與特定群落的物種總數(shù)成正比，與個體在群落內的分布無關，而均勻度指數(shù)則強調個體在群落內的分布，分布越均勻，指數(shù)越大。

3.2 植物種排序分析

從圖1 和圖2 可以看出，植物種CCA 和DCCA二維排序圖基本相同。

圖1 植物種CCA 排序

圖2 植物種DCCA 排序

根據(jù)物種CCA 排序空間上的散布格局(圖1)，結合排序軸所代表的生態(tài)學意義和各個群落的環(huán)境特點。根據(jù)物種CCA 排序空間上的散布格局(圖1)，結合排序軸所代表的生態(tài)學意義和各個不同時期環(huán)境特點。物種大致可分為3 種類型:(1)多年生草甸植物，代表植物有蘆葦、賴草、刺兒菜、蓼子樸等。在流動沙丘丘間地地下水位在1 ～2 m，土壤主要為荒漠化草甸土，其次是鹽生草甸土，礦化度大部分在1.7 g·L－1以下，耐旱和耐鹽性的多年生草本植物廣泛分布。(2)過渡型，這類植物是各個群落類型中的部分植物種，主要植物有胖姑娘、細葉駱駝蓬、蘇枸杞、冰草、披針葉黃花、甜甘草、檉柳、鹽爪爪等混生的耐旱和耐鹽性灌木、多年生草本、1年生草本。隨著地下水位的降低2 m 以上，披針葉黃花、苦豆子生長起來，土壤鹽漬化減輕，原來生長良好的鹽爪爪、胖姑娘逐漸從植被演替中退出，隨之檉柳、白刺在植被中的份量增大，當?shù)叵滤惶幱? m 左右時，它們都能正常地通過個體發(fā)育的各個生長階段;當?shù)叵滤唤抵? m 左右時，大部分的檉柳出現(xiàn)干枝死亡現(xiàn)象。(3)荒漠化強旱生型，這個時期地下水位已經(jīng)下降到18.4 m，而礦化度下降到0.691 g·L－1，植物表現(xiàn)出對旱生環(huán)境很強的適應性，這類物種主要是各個時期群落的共有種(白刺、沙蒿、紅砂等)，群落中的特有種(麻黃、貓頭刺)和1年生草本(沙米、鹽生草等)。

4 結論

群落多樣性指數(shù)的變異系數(shù)反映植被在演變過程中的不均勻性，這一不均勻性反映出演變過程中不同階段的保守性和易變性。多樣性指數(shù)受物種豐富度和均勻度的共同影響。一個具有較低物種豐富度指數(shù)和較高均勻度指數(shù)的群落，其多樣性指數(shù)可能和一個物種豐富度指數(shù)大而均勻度指數(shù)低的群落相同。

從整個過程來看，多年生草本、小灌木和半灌木類受沙漠化的影響最大。這種植被演替模式，與該地區(qū)降水資源嚴重不足以及地下水位下降，致使沙子下層含水量降低，多年生草本、小灌木、半灌木的生存受到限制密不可分。CCA 和DCCA 二維排序說明了植物群落與環(huán)境因子的關系，隨著地下水位的下降，植被逐漸向強旱生方向演替。

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