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2017-08-30 17:35:01王玉安沙舟董乙強荀其蕾鄭逢令侯鈺榮
新疆農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年6期
王玉，安沙舟，董乙強，荀其蕾，鄭逢令，侯鈺榮
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆草地資源與生態(tài)自治區(qū)重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，烏魯木齊 830011)
坡向?qū)μ焐奖逼律降夭菰郝涮卣鞯挠绊?/p>
王玉1，2，安沙舟1，董乙強1，荀其蕾1，鄭逢令2，侯鈺榮2
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆草地資源與生態(tài)自治區(qū)重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，烏魯木齊 830011)
【目的】研究坡向?qū)ι降夭菰郝涮卣鞯挠绊?，揭示植物群落在生長季不同時期的變化規(guī)律?！痉椒ā恳孕陆焐奖逼律降夭菰瓰閷ο?，采用野外取樣的方法，測定不同坡向(東坡、坡頂和西坡)、不同生長季時期(6～9月)草地群落特征。【結(jié)果】(1)冷蒿重要值在6～9月整體上表現(xiàn)出坡頂>東坡>西坡；針茅重要值在坡頂和西坡顯著高于東坡的67.1%～673.7%(P<0.05)，短柱苔草的重要值在6～7月表現(xiàn)出東坡≥西坡>坡頂。(2)在6月、8月、9月，東坡群落蓋度比坡頂、西坡顯著高了21.4%～36.1%(P<0.05)，8～9月東坡群落密度顯著高于西坡，7月的群落地上生物量在東坡顯著高于西坡。【結(jié)論】坡向和生長季時期對天山北坡山地草原的群落特征產(chǎn)生較大的影響。
坡向；群落特征；重要值；山地草原；天山
0 引 言
1 材料與方法
1.1 材 料
研究區(qū)位于新疆天山北坡中段烏魯木齊市西南方向的低山帶，行政區(qū)劃上隸屬于烏魯木齊縣甘溝鄉(xiāng)(43°32′～43°34′N，87°12′～87°14′E，海拔1 660 m)，屬于典型的中溫帶大陸性干旱氣候，夏季炎熱干燥，冬季寒冷漫長，年均氣溫2～5℃，年均降水量220 mm，無霜期約121 d，土壤類型以山地栗鈣土為主。草地的主要物種有針茅(Stipacapillata)、羊茅(Festucaovina)、冷蒿(Artemisiafrigida)、短柱苔草(Carexturkestanica)、黃芪(Astragalussp.)等[11]，為典型的山地草原草地。
1.2 方 法
1.2.1 試驗設(shè)計
研究采用完全隨機試驗設(shè)計，2015年在試驗區(qū)東坡、西坡、坡頂?shù)纳降夭菰显O(shè)置3個樣地，在每個樣地的中部設(shè)置一條樣線(>50 m)，在每條樣線上設(shè)置10個1 m×1 m的小樣方，每個樣方的間距在3 m以上(取樣合計30個樣方)。為了排除放牧對草地群落的影響，樣地均被圍欄，為休牧區(qū)，管理方式相同。在圍欄之前均以放牧綿羊為主。圖1
圖1 取樣點示意
Fig.1 Sketch map of sampling points
1.2.2 測定項目
其中，TA為總應(yīng)計項目；Asset為資產(chǎn)總額；ΔSales為營業(yè)收入增長額；ΔReceviables為應(yīng)收賬款增長額；PPE為固定資產(chǎn)原值，j表示公司，t表示年度。
于2015年6～9月每月中旬分別對東坡、坡頂和西坡樣地進行野外植被取樣，分種記錄各樣方中的物種種類和各個物種的數(shù)量特征(包括高度、蓋度、密度和地上生物量)。蓋度采用針刺法測量，高度采用卷尺測量物種的自然高度，密度采用直接計數(shù)法記錄每個物種的株叢數(shù)，地上生物量采用齊地面刈割法，將草樣放入貼好標(biāo)簽的信封帶中，帶回實驗室置于105℃烘箱內(nèi)殺青30 min，再80℃烘干24 h后稱干重。
1.3 數(shù)據(jù)處理
采用SPSS 20.0中的One-way ANOVA對同一月份不同坡向的主要物種重要值、數(shù)量特征進行差異分析，并運用Excel 2003進行相關(guān)統(tǒng)計分析及圖表的制作，結(jié)果均已均值±標(biāo)準誤的形式表示。
重要值=(相對高度+相對蓋度+相對密度+相對地上生物量)/4。
2 結(jié)果與分析
2.1 坡向?qū)ι降夭菰饕锓N重要值的影響
研究表明，不同物種重要值對坡向的響應(yīng)規(guī)律不一致，而且在不同月份呈現(xiàn)不同規(guī)律。冷蒿重要值在不同月份整體上表現(xiàn)出坡頂>東坡>西坡，在6月，東坡和坡頂?shù)睦漭镏匾当任髌嘛@著高23.8%和25.6%(P<0.05)；隨著生長季的延續(xù)，冷蒿的重要值整體上呈現(xiàn)先降后升的變化趨勢，在8月東坡和坡頂達到最低。
針茅重要值在坡頂和西坡顯著高于東坡的67.1%～673.7%(P<0.05)，6～9月整體上表現(xiàn)為：坡頂≥西坡>東坡。東坡和坡頂?shù)尼樏┲匾翟谡麄€生長季基本呈先增后減的趨勢，而在西坡呈先增后減再增的波動。
羊茅重要值在6月坡頂和西坡分別顯著高于東坡65.7%和70.2%(P<0.05)，7和9月坡向?qū)ρ蛎┲匾档挠绊懖伙@著(P>0.05)，而8月東坡卻顯著高于西坡和坡頂。羊茅重要值在整個生長季的變化趨勢和針茅一致，東坡和坡頂呈先增后減的趨勢，而在西坡呈先增后減再增的波動變化。
短柱苔草的重要值在6～7月表現(xiàn)出東坡≥西坡>坡頂，而8～9月差異不顯著(P>0.05)。表1
表1 不同坡向下草地群落主要物種重要值變化
Table 1 Influence of slope aspect on important value of main species on grassland community
物種Species月份Mouth東坡Eastslope坡頂Slopecrest西坡Westslope冷蒿Artemisiafrigida6月0.34±0.02a0.35±0.03a0.26±0.01b7月0.31±0.02ab0.35±0.04a0.25±0.02b8月0.28±0.02b0.34±0.01a0.29±0.01b9月0.35±0.03ab0.40±0.02a0.27±0.03b針茅Stipacapillata6月0.07±0.02b0.15±0.02a0.12±0.02a7月0.07±0.02b0.16±0.03a0.18±0.02a8月0.08±0.02b0.13±0.01a0.14±0.01a9月0.02±0.01c0.10±0.02b0.16±0.02a羊茅Festucaovina6月0.08±0.02b0.14±0.01a0.14±0.01a7月0.18±0.02a0.18±0.03a0.16±0.01a8月0.20±0.02a0.15±0.02b0.14±0.01b9月0.19±0.02a0.21±0.05a0.19±0.02a短柱苔草Carexturkestanica6月0.33±0.02a0.19±0.03b0.32±0.01a7月0.30±0.02ab0.24±0.03b0.34±0.01a8月0.31±0.02a0.26±0.03a0.32±0.01a9月0.37±0.02a0.31±0.03a0.34±0.02a
注：不同小寫字母表示同一月份不同坡向的指標(biāo)差異性顯著(P<0.05)
Note: Different lowercase letters indicated significant difference in different slope directions with same mouth atP<0.05
2.2 坡向?qū)ι降夭菰郝涓叨鹊挠绊?/p>
研究表明，山地草原群落高度對坡向的響應(yīng)不明顯(P>0.05)，在不同月份不同坡向的群落高度呈現(xiàn)的規(guī)律較不一致。隨著生長季的持續(xù)，草地群落高度基本呈下降趨勢，在9月達到最低。圖2
注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同
Note: Different lowercase letters indicated significant difference atP<0.05. The same as below
圖2 不同坡向下草地群落高度變化
Fig.2 Influence of slope aspect on grassland community height
2.3 坡向?qū)ι降夭菰郝渖w度的影響
山地草原群落蓋度對坡向的響應(yīng)規(guī)律顯示，在6月、8月、9月，東坡群落蓋度最大，比坡頂、西坡顯著高了21.4%～36.1%(P<0.05)，而坡頂與西坡之間差異不顯著(P>0.05)。7月的群落蓋度對坡向的響應(yīng)不明顯。圖3
圖3 不同坡向下草地群落蓋度變化
Fig.3 Influence of slope aspect on grassland community coverage
2.4 坡向?qū)ι降夭菰郝涿芏鹊挠绊?/p>
研究表明，不同月份山地草原的群落密度對坡向的響應(yīng)規(guī)律不一致。6月，群落總密度在不同坡向雖有一定的高低變化，但響應(yīng)不明顯(P>0.05)。隨著生長季的持續(xù)，坡向?qū)θ郝涿芏鹊挠绊懺龃蟆?月，群落密度表現(xiàn)為東坡>西坡>坡頂，而8月表現(xiàn)為坡頂=東坡>西坡，坡頂和東坡分別比西坡顯著高了66.7%和42.9%(P<0.05)。到生長季后期(9月)，東坡的群落密度要顯著高于西坡的49.3%(P<0.05)。圖4
圖4 不同坡向下草地群落密度變化
Fig.4 Influence of slope aspect on grassland community density
2.5 坡向?qū)ι降夭菰郝涞厣仙锪康挠绊?/p>
研究表明，在植物不同生長階段(6～9月)山地草原地上生物量對坡向的響應(yīng)規(guī)律不一致。6月，坡頂群落地上生物量分別顯著高于東坡、西坡的24.0%和46.4%(P<0.05)，而到7月，東坡群落地上生物量分別比坡頂和西坡顯著增加了42.8%和62.9%(P<0.05)。在生長季后期(8～9月)，地上生物量對坡向的響應(yīng)不明顯(P>0.05)。從整個生長季來看，隨著生長季的延續(xù)，草地地上生物量基本呈先下降后上升的變化趨勢，在8月達到最低(140～170 g/m2)。圖5
圖5 不同坡向下草地群落地上生物量變化
Fig.5 Influence of slope aspect on grassland community aboveground biomass
3 討 論
3.1 山地草原主要物種重要值對坡向的響應(yīng)規(guī)律
坡向的差異主要表現(xiàn)在接受太陽輻射時數(shù)的差異，而這種差異導(dǎo)致了溫度、水分等生態(tài)因子的變化[12-13]，從而對植物產(chǎn)生一定的影響。研究表明，冷蒿重要值在6～9月整體上表現(xiàn)出坡頂>東坡>西坡，針茅重要值在坡頂和西坡顯著高于東坡的67.1%～673.7%(P<0.05)，短柱苔草的重要值在6～7月表現(xiàn)出東坡≥西坡>坡頂。造成這種結(jié)果的原因可能是由于不同植物在長期適應(yīng)與進化的過程中，對光照和溫度的要求不同，因此在不同坡向的分布情況也相應(yīng)產(chǎn)生一定的差異[14]。冷蒿和短柱苔草重要值在東坡大于西坡，揭示出其屬于偏陽性植物，而針茅重要值的表現(xiàn)恰好相反，屬較耐蔭植物。另外，研究還表明隨著生長季的延續(xù)，冷蒿的重要值整體上呈現(xiàn)降后升的變化趨勢，是因為蒿類植物在溫度較高的7～8月表現(xiàn)出枯萎凋落的現(xiàn)象，而到9月后又再次返青，導(dǎo)致其重要值呈波動變化，這是蒿類植物的生存策略的表現(xiàn)形式，是一種權(quán)衡策略。
3.2 山地草原群落特征對坡向的響應(yīng)規(guī)律
群落的數(shù)量特征(高度、蓋度、密度和地上生物量)是表征草地群落結(jié)構(gòu)、生長狀況的重要指標(biāo)[15]。在小尺度的群落中，非地帶性的環(huán)境因子能夠主導(dǎo)著植物的分布格局[4]，并對群落的數(shù)量特征產(chǎn)生一定的影響，而在天山北坡的山地草原群落中，地形因子(如坡向)是影響群落特征的重要非地帶性因子。研究表明，在6月、8月、9月，東坡群落蓋度比坡頂、西坡顯著高了21.4%～36.1%(P<0.05)，而與李艷紅[16]研究坡向?qū)θ郝渖w度影響不顯著的結(jié)果不一致；8～9月東坡群落密度顯著高于西坡，這可能是由于短柱苔草和羊茅的個體數(shù)量波動變化所引起的。7月的群落地上生物量在東坡顯著高于西坡，西坡屬于半陽坡，比東坡所接受的太陽輻射多，而在7月太陽輻射較強，植物的蒸騰作用較大，西坡的小尺度環(huán)境比東坡更為惡劣，致使西坡植物含水量較低，加之冷蒿的休眠現(xiàn)象比東坡要早且更為嚴重，導(dǎo)致群落地上生物量在東坡顯著高于西坡。另外研究還表明，群落高度對坡向的響應(yīng)規(guī)律不明顯，表明群落高度不受坡度的影響。與朱云云等[17]的研究黃土高原坡向?qū)χ旮弋a(chǎn)生較大的影響的結(jié)果不一致，這可能與不同草原類型有較大的關(guān)系。
3.3 地形因子對草地的影響
坡向是水平方向的地形因子，而坡位和坡度表示垂直方向的地形因子[14]，目前，在群落尺度上地形因子對植物群落的影響已經(jīng)引起較多的關(guān)注[18-20]，在山地草原中，坡度、坡位和坡向的可以單獨和共同作用來影響草地群落結(jié)構(gòu)、植被組成和土壤養(yǎng)分的變化，但研究僅僅考慮到坡向單一因子對山地草原群落結(jié)構(gòu)的影響，顯然存在一定的缺陷，在今后的研究中還應(yīng)要同時考慮到坡位、坡度或其綜合作用對草地的影響，才能更好地揭示小尺度下草原群落結(jié)構(gòu)的變異規(guī)律，為草原的管理和利用提供更好的數(shù)據(jù)支撐。
4 結(jié) 論
4.1 冷蒿重要值在6～9月整體上表現(xiàn)出坡頂>東坡>西坡，針茅重要值在坡頂和西坡顯著高于東坡的67.1%～673.7%(P<0.05)，短柱苔草的重要值在6～7月表現(xiàn)出東坡≥西坡>坡頂。
4.2 在6月、8月、9月，東坡群落蓋度比坡頂、西坡顯著高了21.4%～36.1%(P<0.05)，8～9月東坡群落密度顯著高于西坡，7月的群落地上生物量在東坡顯著高于西坡。
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Effects of Slope Aspect on the Community Characteristics of Mountain Steppe in the Northern Slope of Tianshan Mountain, Xinjiang
WANG Yu1,2, AN Sha-zhou1, DONG Yi-qiang1, XUN Qi-lei1, ZHENG Feng-ling2, HOU Yu-rong2
(1.CollegeofPrataculturalandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandResourcesandEcologyofXinjiang,Urumqi830052,China;2.PrataculturalResearchInstitute,XinjiangAcademyofAnimalScience,Urumqi830011,China)
【Objective】 To study the effect of slope aspect on the community characteristics of mountain steppe and to reveal the change rule of plant community in different growing seasons.【Method】The mountain steppe in the northern slope of Tianshan Mountain was chosen as the research object, and the method of field investigation and sampling were used, and grassland community characteristics in the different slopes (the east slope, the west slope and the slope crest) and different growth period (June, July, August and September) were measured.【Result】(1) The important value ofArtemisiafrigidain the whole growing season showed the slope crest > the east slope > the west slope; The important value ofStipacapillatain the slope crest and the west slope was significantly higher than that of east slope by 67.1%-673.7% (P<0.05); and the important value ofCarexturkestanicain June and July showed the east slope ≥ the west slope > the slope crest. (2) The community coverage of east slope in June, August and September was significantly higher than that of the slope crest and the west slope 21.4%-36.1% (P<0.05), and the community density in August and September was significantly higher than that of the west slope, but the community aboveground biomass in July was higher than that of the west slope.【Conclusion】The slope and the growing season play important role in the community characteristics of mountain steppe Tianshan Mountains.
slope aspect; community characteristic; important value; mountain steppe; Tianshan Mountains
AN Sha-zhou (1956- ), native place: Fuping, Shaanxi. Professor, DAG; research field: Grassland resource and ecology. (E-mail) xjasz@126.com
10.6048/j.issn.1001-4330.2017.06.023
2017-04-15
國家自然科學(xué)基金項目“干旱區(qū)山地草原葉綠素含量高光譜反演研究”(31460625)和自治區(qū)公益性基本科研業(yè)務(wù)費項目“利用方式對山地草甸植物多樣性的影響”
王玉(1986-)，女，陜西漢中人，助理研究員，研究方向為草地資源與生態(tài)，(E-mail)35920039@qq.com
安沙舟(1956-)，陜西富平人，博士，教授，博導(dǎo)，研究方向為草地資源與生態(tài)，(E-mail)xjasz@126.com
S812.6
A
1001-4330(2017)06-1145-07
Supported by: the National Natural Science Foundation of China "Hyperspectral Inversion of Chlorophyll Content in Mountain Grassland in Arid Area" (31460625) and the Fund for Basic Research Programs in Nonprofit Scientific Research Institutes of Xinjiang Uygur Autonomous Region "The Influence of Utilization Modes on the Meadow Grassland Plant Diversity"
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王玉，安沙舟，董乙強，荀其蕾，鄭逢令，侯鈺榮
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆草地資源與生態(tài)自治區(qū)重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，烏魯木齊 830011)
坡向?qū)μ焐奖逼律降夭菰郝涮卣鞯挠绊?/p>
王玉1，2，安沙舟1，董乙強1，荀其蕾1，鄭逢令2，侯鈺榮2
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆草地資源與生態(tài)自治區(qū)重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，烏魯木齊 830011)
【目的】研究坡向?qū)ι降夭菰郝涮卣鞯挠绊?，揭示植物群落在生長季不同時期的變化規(guī)律?！痉椒ā恳孕陆焐奖逼律降夭菰瓰閷ο?，采用野外取樣的方法，測定不同坡向(東坡、坡頂和西坡)、不同生長季時期(6～9月)草地群落特征。【結(jié)果】(1)冷蒿重要值在6～9月整體上表現(xiàn)出坡頂>東坡>西坡；針茅重要值在坡頂和西坡顯著高于東坡的67.1%～673.7%(P<0.05)，短柱苔草的重要值在6～7月表現(xiàn)出東坡≥西坡>坡頂。(2)在6月、8月、9月，東坡群落蓋度比坡頂、西坡顯著高了21.4%～36.1%(P<0.05)，8～9月東坡群落密度顯著高于西坡，7月的群落地上生物量在東坡顯著高于西坡。【結(jié)論】坡向和生長季時期對天山北坡山地草原的群落特征產(chǎn)生較大的影響。
坡向；群落特征；重要值；山地草原；天山
0 引 言
1 材料與方法
1.1 材 料
研究區(qū)位于新疆天山北坡中段烏魯木齊市西南方向的低山帶，行政區(qū)劃上隸屬于烏魯木齊縣甘溝鄉(xiāng)(43°32′～43°34′N，87°12′～87°14′E，海拔1 660 m)，屬于典型的中溫帶大陸性干旱氣候，夏季炎熱干燥，冬季寒冷漫長，年均氣溫2～5℃，年均降水量220 mm，無霜期約121 d，土壤類型以山地栗鈣土為主。草地的主要物種有針茅(Stipacapillata)、羊茅(Festucaovina)、冷蒿(Artemisiafrigida)、短柱苔草(Carexturkestanica)、黃芪(Astragalussp.)等[11]，為典型的山地草原草地。
1.2 方 法
1.2.1 試驗設(shè)計
研究采用完全隨機試驗設(shè)計，2015年在試驗區(qū)東坡、西坡、坡頂?shù)纳降夭菰显O(shè)置3個樣地，在每個樣地的中部設(shè)置一條樣線(>50 m)，在每條樣線上設(shè)置10個1 m×1 m的小樣方，每個樣方的間距在3 m以上(取樣合計30個樣方)。為了排除放牧對草地群落的影響，樣地均被圍欄，為休牧區(qū)，管理方式相同。在圍欄之前均以放牧綿羊為主。圖1
圖1 取樣點示意
Fig.1 Sketch map of sampling points
1.2.2 測定項目
其中，TA為總應(yīng)計項目；Asset為資產(chǎn)總額；ΔSales為營業(yè)收入增長額；ΔReceviables為應(yīng)收賬款增長額；PPE為固定資產(chǎn)原值，j表示公司，t表示年度。
于2015年6～9月每月中旬分別對東坡、坡頂和西坡樣地進行野外植被取樣，分種記錄各樣方中的物種種類和各個物種的數(shù)量特征(包括高度、蓋度、密度和地上生物量)。蓋度采用針刺法測量，高度采用卷尺測量物種的自然高度，密度采用直接計數(shù)法記錄每個物種的株叢數(shù)，地上生物量采用齊地面刈割法，將草樣放入貼好標(biāo)簽的信封帶中，帶回實驗室置于105℃烘箱內(nèi)殺青30 min，再80℃烘干24 h后稱干重。
1.3 數(shù)據(jù)處理
采用SPSS 20.0中的One-way ANOVA對同一月份不同坡向的主要物種重要值、數(shù)量特征進行差異分析，并運用Excel 2003進行相關(guān)統(tǒng)計分析及圖表的制作，結(jié)果均已均值±標(biāo)準誤的形式表示。
重要值=(相對高度+相對蓋度+相對密度+相對地上生物量)/4。
2 結(jié)果與分析
2.1 坡向?qū)ι降夭菰饕锓N重要值的影響
研究表明，不同物種重要值對坡向的響應(yīng)規(guī)律不一致，而且在不同月份呈現(xiàn)不同規(guī)律。冷蒿重要值在不同月份整體上表現(xiàn)出坡頂>東坡>西坡，在6月，東坡和坡頂?shù)睦漭镏匾当任髌嘛@著高23.8%和25.6%(P<0.05)；隨著生長季的延續(xù)，冷蒿的重要值整體上呈現(xiàn)先降后升的變化趨勢，在8月東坡和坡頂達到最低。
針茅重要值在坡頂和西坡顯著高于東坡的67.1%～673.7%(P<0.05)，6～9月整體上表現(xiàn)為：坡頂≥西坡>東坡。東坡和坡頂?shù)尼樏┲匾翟谡麄€生長季基本呈先增后減的趨勢，而在西坡呈先增后減再增的波動。
羊茅重要值在6月坡頂和西坡分別顯著高于東坡65.7%和70.2%(P<0.05)，7和9月坡向?qū)ρ蛎┲匾档挠绊懖伙@著(P>0.05)，而8月東坡卻顯著高于西坡和坡頂。羊茅重要值在整個生長季的變化趨勢和針茅一致，東坡和坡頂呈先增后減的趨勢，而在西坡呈先增后減再增的波動變化。
短柱苔草的重要值在6～7月表現(xiàn)出東坡≥西坡>坡頂，而8～9月差異不顯著(P>0.05)。表1
表1 不同坡向下草地群落主要物種重要值變化
Table 1 Influence of slope aspect on important value of main species on grassland community
物種Species月份Mouth東坡Eastslope坡頂Slopecrest西坡Westslope冷蒿Artemisiafrigida6月0.34±0.02a0.35±0.03a0.26±0.01b7月0.31±0.02ab0.35±0.04a0.25±0.02b8月0.28±0.02b0.34±0.01a0.29±0.01b9月0.35±0.03ab0.40±0.02a0.27±0.03b針茅Stipacapillata6月0.07±0.02b0.15±0.02a0.12±0.02a7月0.07±0.02b0.16±0.03a0.18±0.02a8月0.08±0.02b0.13±0.01a0.14±0.01a9月0.02±0.01c0.10±0.02b0.16±0.02a羊茅Festucaovina6月0.08±0.02b0.14±0.01a0.14±0.01a7月0.18±0.02a0.18±0.03a0.16±0.01a8月0.20±0.02a0.15±0.02b0.14±0.01b9月0.19±0.02a0.21±0.05a0.19±0.02a短柱苔草Carexturkestanica6月0.33±0.02a0.19±0.03b0.32±0.01a7月0.30±0.02ab0.24±0.03b0.34±0.01a8月0.31±0.02a0.26±0.03a0.32±0.01a9月0.37±0.02a0.31±0.03a0.34±0.02a
注：不同小寫字母表示同一月份不同坡向的指標(biāo)差異性顯著(P<0.05)
Note: Different lowercase letters indicated significant difference in different slope directions with same mouth atP<0.05
2.2 坡向?qū)ι降夭菰郝涓叨鹊挠绊?/p>
研究表明，山地草原群落高度對坡向的響應(yīng)不明顯(P>0.05)，在不同月份不同坡向的群落高度呈現(xiàn)的規(guī)律較不一致。隨著生長季的持續(xù)，草地群落高度基本呈下降趨勢，在9月達到最低。圖2
注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同
Note: Different lowercase letters indicated significant difference atP<0.05. The same as below
圖2 不同坡向下草地群落高度變化
Fig.2 Influence of slope aspect on grassland community height
2.3 坡向?qū)ι降夭菰郝渖w度的影響
山地草原群落蓋度對坡向的響應(yīng)規(guī)律顯示，在6月、8月、9月，東坡群落蓋度最大，比坡頂、西坡顯著高了21.4%～36.1%(P<0.05)，而坡頂與西坡之間差異不顯著(P>0.05)。7月的群落蓋度對坡向的響應(yīng)不明顯。圖3
圖3 不同坡向下草地群落蓋度變化
Fig.3 Influence of slope aspect on grassland community coverage
2.4 坡向?qū)ι降夭菰郝涿芏鹊挠绊?/p>
研究表明，不同月份山地草原的群落密度對坡向的響應(yīng)規(guī)律不一致。6月，群落總密度在不同坡向雖有一定的高低變化，但響應(yīng)不明顯(P>0.05)。隨著生長季的持續(xù)，坡向?qū)θ郝涿芏鹊挠绊懺龃蟆?月，群落密度表現(xiàn)為東坡>西坡>坡頂，而8月表現(xiàn)為坡頂=東坡>西坡，坡頂和東坡分別比西坡顯著高了66.7%和42.9%(P<0.05)。到生長季后期(9月)，東坡的群落密度要顯著高于西坡的49.3%(P<0.05)。圖4
圖4 不同坡向下草地群落密度變化
Fig.4 Influence of slope aspect on grassland community density
2.5 坡向?qū)ι降夭菰郝涞厣仙锪康挠绊?/p>
研究表明，在植物不同生長階段(6～9月)山地草原地上生物量對坡向的響應(yīng)規(guī)律不一致。6月，坡頂群落地上生物量分別顯著高于東坡、西坡的24.0%和46.4%(P<0.05)，而到7月，東坡群落地上生物量分別比坡頂和西坡顯著增加了42.8%和62.9%(P<0.05)。在生長季后期(8～9月)，地上生物量對坡向的響應(yīng)不明顯(P>0.05)。從整個生長季來看，隨著生長季的延續(xù)，草地地上生物量基本呈先下降后上升的變化趨勢，在8月達到最低(140～170 g/m2)。圖5
圖5 不同坡向下草地群落地上生物量變化
Fig.5 Influence of slope aspect on grassland community aboveground biomass
3 討 論
3.1 山地草原主要物種重要值對坡向的響應(yīng)規(guī)律
坡向的差異主要表現(xiàn)在接受太陽輻射時數(shù)的差異，而這種差異導(dǎo)致了溫度、水分等生態(tài)因子的變化[12-13]，從而對植物產(chǎn)生一定的影響。研究表明，冷蒿重要值在6～9月整體上表現(xiàn)出坡頂>東坡>西坡，針茅重要值在坡頂和西坡顯著高于東坡的67.1%～673.7%(P<0.05)，短柱苔草的重要值在6～7月表現(xiàn)出東坡≥西坡>坡頂。造成這種結(jié)果的原因可能是由于不同植物在長期適應(yīng)與進化的過程中，對光照和溫度的要求不同，因此在不同坡向的分布情況也相應(yīng)產(chǎn)生一定的差異[14]。冷蒿和短柱苔草重要值在東坡大于西坡，揭示出其屬于偏陽性植物，而針茅重要值的表現(xiàn)恰好相反，屬較耐蔭植物。另外，研究還表明隨著生長季的延續(xù)，冷蒿的重要值整體上呈現(xiàn)降后升的變化趨勢，是因為蒿類植物在溫度較高的7～8月表現(xiàn)出枯萎凋落的現(xiàn)象，而到9月后又再次返青，導(dǎo)致其重要值呈波動變化，這是蒿類植物的生存策略的表現(xiàn)形式，是一種權(quán)衡策略。
3.2 山地草原群落特征對坡向的響應(yīng)規(guī)律
群落的數(shù)量特征(高度、蓋度、密度和地上生物量)是表征草地群落結(jié)構(gòu)、生長狀況的重要指標(biāo)[15]。在小尺度的群落中，非地帶性的環(huán)境因子能夠主導(dǎo)著植物的分布格局[4]，并對群落的數(shù)量特征產(chǎn)生一定的影響，而在天山北坡的山地草原群落中，地形因子(如坡向)是影響群落特征的重要非地帶性因子。研究表明，在6月、8月、9月，東坡群落蓋度比坡頂、西坡顯著高了21.4%～36.1%(P<0.05)，而與李艷紅[16]研究坡向?qū)θ郝渖w度影響不顯著的結(jié)果不一致；8～9月東坡群落密度顯著高于西坡，這可能是由于短柱苔草和羊茅的個體數(shù)量波動變化所引起的。7月的群落地上生物量在東坡顯著高于西坡，西坡屬于半陽坡，比東坡所接受的太陽輻射多，而在7月太陽輻射較強，植物的蒸騰作用較大，西坡的小尺度環(huán)境比東坡更為惡劣，致使西坡植物含水量較低，加之冷蒿的休眠現(xiàn)象比東坡要早且更為嚴重，導(dǎo)致群落地上生物量在東坡顯著高于西坡。另外研究還表明，群落高度對坡向的響應(yīng)規(guī)律不明顯，表明群落高度不受坡度的影響。與朱云云等[17]的研究黃土高原坡向?qū)χ旮弋a(chǎn)生較大的影響的結(jié)果不一致，這可能與不同草原類型有較大的關(guān)系。
3.3 地形因子對草地的影響
坡向是水平方向的地形因子，而坡位和坡度表示垂直方向的地形因子[14]，目前，在群落尺度上地形因子對植物群落的影響已經(jīng)引起較多的關(guān)注[18-20]，在山地草原中，坡度、坡位和坡向的可以單獨和共同作用來影響草地群落結(jié)構(gòu)、植被組成和土壤養(yǎng)分的變化，但研究僅僅考慮到坡向單一因子對山地草原群落結(jié)構(gòu)的影響，顯然存在一定的缺陷，在今后的研究中還應(yīng)要同時考慮到坡位、坡度或其綜合作用對草地的影響，才能更好地揭示小尺度下草原群落結(jié)構(gòu)的變異規(guī)律，為草原的管理和利用提供更好的數(shù)據(jù)支撐。
4 結(jié) 論
4.1 冷蒿重要值在6～9月整體上表現(xiàn)出坡頂>東坡>西坡，針茅重要值在坡頂和西坡顯著高于東坡的67.1%～673.7%(P<0.05)，短柱苔草的重要值在6～7月表現(xiàn)出東坡≥西坡>坡頂。
4.2 在6月、8月、9月，東坡群落蓋度比坡頂、西坡顯著高了21.4%～36.1%(P<0.05)，8～9月東坡群落密度顯著高于西坡，7月的群落地上生物量在東坡顯著高于西坡。
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Effects of Slope Aspect on the Community Characteristics of Mountain Steppe in the Northern Slope of Tianshan Mountain, Xinjiang
WANG Yu1,2, AN Sha-zhou1, DONG Yi-qiang1, XUN Qi-lei1, ZHENG Feng-ling2, HOU Yu-rong2
(1.CollegeofPrataculturalandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandResourcesandEcologyofXinjiang,Urumqi830052,China;2.PrataculturalResearchInstitute,XinjiangAcademyofAnimalScience,Urumqi830011,China)
【Objective】 To study the effect of slope aspect on the community characteristics of mountain steppe and to reveal the change rule of plant community in different growing seasons.【Method】The mountain steppe in the northern slope of Tianshan Mountain was chosen as the research object, and the method of field investigation and sampling were used, and grassland community characteristics in the different slopes (the east slope, the west slope and the slope crest) and different growth period (June, July, August and September) were measured.【Result】(1) The important value ofArtemisiafrigidain the whole growing season showed the slope crest > the east slope > the west slope; The important value ofStipacapillatain the slope crest and the west slope was significantly higher than that of east slope by 67.1%-673.7% (P<0.05); and the important value ofCarexturkestanicain June and July showed the east slope ≥ the west slope > the slope crest. (2) The community coverage of east slope in June, August and September was significantly higher than that of the slope crest and the west slope 21.4%-36.1% (P<0.05), and the community density in August and September was significantly higher than that of the west slope, but the community aboveground biomass in July was higher than that of the west slope.【Conclusion】The slope and the growing season play important role in the community characteristics of mountain steppe Tianshan Mountains.
slope aspect; community characteristic; important value; mountain steppe; Tianshan Mountains
AN Sha-zhou (1956- ), native place: Fuping, Shaanxi. Professor, DAG; research field: Grassland resource and ecology. (E-mail) xjasz@126.com
10.6048/j.issn.1001-4330.2017.06.023
2017-04-15
國家自然科學(xué)基金項目“干旱區(qū)山地草原葉綠素含量高光譜反演研究”(31460625)和自治區(qū)公益性基本科研業(yè)務(wù)費項目“利用方式對山地草甸植物多樣性的影響”
王玉(1986-)，女，陜西漢中人，助理研究員，研究方向為草地資源與生態(tài)，(E-mail)35920039@qq.com
安沙舟(1956-)，陜西富平人，博士，教授，博導(dǎo)，研究方向為草地資源與生態(tài)，(E-mail)xjasz@126.com
S812.6
A
1001-4330(2017)06-1145-07
Supported by: the National Natural Science Foundation of China "Hyperspectral Inversion of Chlorophyll Content in Mountain Grassland in Arid Area" (31460625) and the Fund for Basic Research Programs in Nonprofit Scientific Research Institutes of Xinjiang Uygur Autonomous Region "The Influence of Utilization Modes on the Meadow Grassland Plant Diversity"
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