呼伦贝尔沙质草甸草原洼地植物群落.doc

gaojiaoluntan 高 教 论 坛呼伦贝尔沙质草甸草原洼地植物群落变化分析乌仁其其格1 2.3 张德平4 武晓东1 闫瑞瑞1 黄学文3 ( 1.内蒙古农业大学生态环境学院 呼和浩特 010019; 2.中国农业科学院呼伦贝尔草原生态系统国家 野外科学观测研究站 呼伦贝尔 021008；3. 呼伦贝尔学院生命科学与化学学院 呼伦贝尔 021008;4.呼伦贝尔市国土资源局 呼伦贝尔 021008)摘 要：选择呼伦贝尔沙质草甸草原上的干洼地，采用系统取样方法对不同微地貌部位的植物群落变化进行研究。发现，草原区微地貌变化对生境异质性的控制作用明显。在洼地中旱生植物和旱生植物占优势，中旱生植物在阴(n)坡和下坡位或坡底占优势，旱生植物在阳(s)坡最占优势。下坡位或坡底的多年生植物比例最高，其次是阴(n)坡和中坡位，上坡位和阳(s)坡最少。洼地内出现了12个不同类型的群落。同一坡向的植被覆盖度、地上生物量、草层高度呈现下坡位中坡位上坡位的趋势。主要物种的重要值波动很大，表明洼地内的地形因子分配不均匀。sw上坡位植物群落特征各项指标均出现低值，导致局部恶劣环境的微地貌产出部位，与风蚀坑集中分布区耦合。表明sw坡上部风蚀沙漠化的高发生率与该微地貌部位植被发育差有关。关键词：沙质草甸草原 地形因子 植物群落 优势种 重要值 - 21 -1 引言 投稿日期：2008-03-06作者简介：乌仁其其格（1963-）女，蒙古族，内蒙古科尔沁左翼后旗人，副教授，博士，主要从事草原环境与保护研究和教学工作。*基金项目：国家自然科学基金项目(40771020)；内蒙古自治区自然科学基金（批准号：200308020512）；呼伦贝尔市农业攻关与社会发展项目（2002-01-15）资助。植被生态学理论认为每个气候类型或分区都有一套相应的植被类型。在同一气候区地形是影响植被格局的最重要的因子之一，地形通过地貌过程对植被产生直接作用。#山地地形因子与土壤理化性质影响植被分布格局与群落结构。$河沟流域植物对不同地貌部位的适应性不同,从而决定了植物分布与生长。%在草原区，对草原沙漠化过程中的植被因子作用及其演替已有大量研究。&发现沙地植被恢复过程中坡位影响植被盖度及物种丰富度。沙地樟子松群落及物种的空间分布呈明显的聚集格局，地形因素是解释作用最强的变量。(对呼伦贝尔沙质草原以风蚀坑发生发展为特点的沙漠化研究发现，草原植被的变化及土壤风蚀沙漠化的发生与微地貌变化密切相关，人类活动对植被和地表土层的干扰在特定微地貌部位的沙漠化响应比较显著。)*+,但是对于草原植物群落与微地貌变化，以及与微地貌变化密切关联的沙漠化关系的研究不足。本项研究的目的，就是要深入了解草原植物群落与微地貌变化的相互关系，揭示植被因小地形变化对草原风蚀沙漠化的影响，为草原保护和沙漠化防治提供依据。2 方法2.1研究区研究区位于呼伦贝尔市陈巴尔虎旗呼和诺尔苏木东部，北纬4911至4914、东经11934至11936。年平均降水量308345mm，多集中在79月且变率较大，年平均气温2.12.6，为温带半干旱、半湿润气候区。冬季干燥寒冷，春季少雨多大风，夏季短促，盛行西风。年平均风速3.33.5m/s。年大风日数2325d，集中在春秋两季。研究区属于沙地温性草甸草原，贝加尔针茅群落，主要物种有贝加尔针茅（stipa.baicalensis）、糙隐子草（cleistogenes.squarrosa）、冰草（agropyron.cristatum）、羽茅（achna.therumsibiricum）、星毛委陵菜（potentilla.acaulis）、硬质早熟禾（poa.sphondylodes）等，人为干扰少，属于轻度放牧区。洼地东北边缘，即sw朝向坡地的上部及其附近，有众多中小规模的固定、活化、活跃发展风蚀坑分布。2.2 方法在呼伦贝尔沙质草甸草原分布有许多形态浑圆宽缓、通常无积水的干洼地。+洼地内植物种类比较丰富，在总体平缓且植被面貌单调的背景草原上有如大海中的孤岛，为草原植被因微地貌的变化提供了理想的研究场所。本研究选择呼伦贝尔沙质草甸草原区一个比较典型的干洼地作为研究对象。洼地东西轴长约1.6km；南北轴长约1km。相对深度约19m。各朝向坡度: w坡0.02，n坡0.04，e坡0.03，s坡0.03。在洼地设置w-e，n-s，nw-se，sw-ne四条剖面，分别穿过下列朝向的坡地：e，w，s(阳坡)，n（阴坡），se，nw，ne，sw。在各剖面的交汇点（洼地中心）、各朝向坡地的上、中、下坡位共设置25个样地研究不同微地貌部位的植被变化，在洼地周围各剖面延长线的平坦开阔的背景草原设置8个样地作为对比（图1）。每个样地设置1 m 1 m 的样方重复三次，总共设置99个样方，分别在2005年、2006年生物量最高的时候调查植物种类、盖度、高度、密度和生物量，同时记录样地经度、纬度、海拔高度、坡向、坡位。用重要值确定优势种和亚优势种。根据实测数据，计算群落内物种的相对密度(d)、相对盖度(c)、相对高度(h)、相对生物量(w)和重要值(iv)，计算公式:iv=d+c+h+w。3 3 结果和分析3.1 植物种类与生态型和生活型变化野外总共调查到73种植物，其中背景草原44种、1平方米样方内出现16种，洼地68种、1平方米样方内出现15种。洼地内的物种比较丰富并且这些种类在洼地内的分布并不均匀（表1）。洼地与背景草原植物外貌总体相似，但是洼地内不同微地貌部位的植物群落存在明显的异质性。洼地内物种数在下坡位最多、其次是上坡位、阴（n）坡和中坡位，阳（s）坡物种数最少。在洼地生活型和生态型也出现异质性；多年生植物最多的是下坡位或坡底，其次是阴(n)坡和中坡位，上坡位和阳(s)坡最少。背景草原的多年生植物少于洼地。一、二年生植物在背景草原比洼地内要多，洼地内一二年生植物在阳(s)坡最多、阴(n)坡最少。生态型占优势的是中旱生植物和旱生植物。中旱生植物在阴(n)坡和下坡位或坡底占优势，旱生植物在阳(s)坡最占优势。3.2植物群落特征和优势种的变化因微地貌变化，洼地内的植被覆盖度、群落地上生物量、草层高度等群落特征均有分异现象（表2）。相同坡向的植被覆盖度下坡位平均高于上坡位23.73%，极低值出现在n及sw上坡位。同一坡向的地上生物量下坡位平均高于上坡位 30.46%,极低值出现在se及sw上坡位。相同坡向的草层高度下坡位平均高于上坡位30.89%。极低值出现在nw坡、ne及sw上坡位。各样地的优势种和亚优势种明显分异。洼地总共内出现了糙隐子草+冰草、冰草+寸草苔、贝加尔针茅+寸草苔、星毛萎陵菜+糙隐子草、糙隐子草+贝加尔针茅、贝加尔针茅+糙隐子草、羽茅+早熟禾、冰草+贝加尔针茅、冰草+糙隐子草、冰草+星毛萎陵菜、糙隐子草+冷蒿、冰草+冷蒿等12个不同类型的群落。贝加尔针茅在洼地中坡位占优势、而上坡位由冰草、糙隐子草等植物占优势。3.3主要物种的重要值变化 几个优势种因微地貌部位不同重要值分异明显（图2）。贝加尔针茅重要值在阳坡(se)中坡位最高(24.35)，阴坡(nw)中坡位最低(2.40)，冰草重要值在阳坡(sw)上坡位最高(42.81)，阴(n)坡下坡位最低(1.12)，糙隐子草重要值在阴坡(nw)上坡位最高(39.60)，在阳(s)下坡位最低(4.78)。羽茅重要值在阴坡(n)下坡位最高(13.34)，在阴坡(ne)中坡位最低(1.62)。星毛委陵菜重要值在阳坡(sw)下坡位最高(27.56)，阴坡(nw)下坡位最低(0.89)。3.4 植物群落因地形的变化与沙漠化洼地植物群落从物种数，生态型与生活型，群落特征等指标衡量，总体上比背景草原具有明显优势。其原因可归结于“洼地效应”引起的洼地内小环境条件的改善。在上坡位植被群落普遍变差，以旱生植物冰草、糙隐子草为主，多年生植物比例降低。特别是在sw上坡位植物群落特征各项指标均出现极低值，导致局部恶劣环境的微地貌产出部位，与风蚀坑高发生部位相耦合。+考虑到最大土壤风蚀区出现在迎风坡上部。-这一调查结果印证了呼伦贝尔沙质草甸草原区风蚀坑高发坡位不在直接迎风的w坡,而是向南偏移到sw坡,应当与s坡上部植被发育差有关的推断。+在盛行西风的呼伦贝尔沙质草甸草原，sw坡地上部以风蚀坑为表现形式的风蚀沙漠化的强烈发展，与该微地貌部位接近最大土壤风蚀区，而植物群落发育差、对土壤的保护能力低有关。4 结论（1）呼伦贝尔沙质草甸草原区微地貌差异导致小尺度上对生境异质性的控制作用明显。洼地植物种类丰富、植物的生活型和生态型出现分异现象；洼地内中旱生植物和旱生植物占优势，中旱生植物在阴(n)坡和下坡位或坡底占优势，旱生植物在阳(s)坡占优势。多年生植物比例最高的是下坡位或坡底，其次是阴(n)坡和中坡位，在上坡位和阳坡(s)最少。（2）洼地内群落类型多样。同一坡向的群落覆盖度、地上生物量、草层高度呈现下坡位中坡位上坡位的趋势。表明微地貌变化造成草原区小尺度环境异质性，引起水热因子分配发生变化，植物群落特征、优势种随之变化。（3）主要物种的重要值波动较大，表明洼地内的水热因子分配不均匀， 在衡量某种植物于草原群落中相对重要性的同时, 能够指示植物分布的最适生境。（）呼伦贝尔沙质草甸草原区洼地sw坡地上部风蚀坑的多发现象与该微地貌部位土壤风蚀强度高，草原植物群落发育差、保护土壤防止风蚀能力低有关。致谢：参加野外工作的还有蒋景纯、马伟杰、朱立博、姜凤林、韩锁刚等。作者在此深表谢忱。参考文献：1宋永昌.植被生态学m.上海:华东师范大学出版社,2001,1-142.2kikuchi t. vegetation and landforms. tokyo: university of tokyo press, 2001, 2-93. 3刘世梁,马克明,傅伯杰,等.北京东灵山地 区地形土壤因子与植物群落关系研究j.植物生态学报.2003,27(4):496-502.4王春红,王治国,铁梅,王国盛.河沟流域土壤水分空间变化及植被分布与生物量研究j.中国水土保持科学.2004,2(2):18-23.5赵丽娅,赵哈林.我国沙漠化过程中的植被演替研究概述j.中国沙漠.2000,20(增刊):7-14.6冯伟,张万军,冯学赞.农牧交错区地形土壤因子与植物群落关系研究-以丰宁小坝子为例j.水土保持研究. 2006,13 (5):209-211.7刘康,王效科,杨 帆,等.红花尔基地区沙地樟子松群落及环境关系研究j.生态学杂志.2005,24(8):858-862.8张德平,王效科,哈斯,等.呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(1)-形态、分类、研究意义j. 中国沙漠,2006,26(6):894-902.9 9张德平,孙宏伟,王效科,等.呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究():发育过程j.中国沙漠.2007,27(1):20-24.1 10张德平,王效科,胡日乐,等.呼伦贝尔沙2 质草原风蚀坑研究():微地貌和土层的 3 影响j.中国沙漠.2007,27(1):25-31,11 11张德平,王效科,孙宏伟,等.呼伦贝尔沙12 质草原风蚀坑研究():人类活动的影响j.中国沙漠.2007,27(2):214-220.12 12李忠辉,郑大玮,潘志华.农牧交错带缓坡丘陵区土壤风蚀研究以内蒙古后山地区为例j.中国水土保持,2004,(6): 17-18. 图 1 呼伦贝尔沙质草甸草原洼地及背景草原植被调查样地分布示意图表 1 呼伦贝尔沙质草甸草原洼地及背景草原出现的物种数、生态型、生活型统计微地貌背景草原洼地洼 地上坡位中坡位下坡位阳坡阴坡物种数及百分比物种数百分比%物种数百分比%物种数百分比%物种数百分比%物种数百分比%物种数百分比%物种数百分比%合 计4462.286893.155073.534363.251752739.714667.65生活型多年生3170.465276.4737743376.74180.42074.073678.26灌木122.73114.711212.31213.712.17半灌木122.7322.941212.323.913.712.17小半灌木36.8257.365103723.927.41510.87一二年生818.181217.6571449.347.84311.1112.17中生24.5568.823649.347.8400613.04中旱生1840.913044.1221421637.22243.141244.442247.83旱中生613.6457.363624.747.8413.700旱生1840.912739.7123462046.52039.221348.152043.48表 2 呼伦贝尔沙质草甸草原洼地植物群落特征及优势种变化样地号微地貌部位地上生物量(dmg/m2)盖度(%)高度(cm)优势种和亚优势种2w上坡位167.739.2345.332.0217.301.60冰草+寸草苔3w中坡位176.6939.2257.005.6319.922.01糙隐子草+冰草4w下坡位185.9740.3963.505.2223.114.64贝加尔针茅+寸草苔5洼地底部205.7392.9156.503.0418.404.44贝加尔针茅+寸草苔6e下坡位131.6039.9964.0016.7119.505.74星毛萎陵菜+糙隐子草7e中坡位130.8338.3156.972.5015.101.19糙隐子草+冰草8e上坡位91.0312.6945.672.0214.692.13糙隐子草+贝加尔针茅11se上坡位79.230.8546.474.8212.843.34羽茅+早熟禾12se中坡位84.601.3558.038.3515.002.35贝加尔针茅+糙隐子草13se下坡位92.374.9067.972.1417.162.99糙隐子草+冰草14s下坡位218.6036.1464.802.9125.712.55冰草+贝加尔针茅15s中坡位144.2019.8955.472.6722.180.83糙隐子草+冰草16s上坡位145.5013.0444.204.4217.581.15冰草+贝加尔针茅19sw上坡位82.703.1237.004.589.861.37冰草+糙隐子草20sw中坡位180.7016.9846.272.4810.781.88糙隐子草+冰草21sw下坡位310.6310.8860.736.0712.5