科尔沁沙地植物群落研究.doc

生态学杂志 2000 ,19 (5) 35 - 39Chinese Journal of Ecology科尔沁沙地植物群落研究 3高科(内蒙古林学院 , 呼和浩特 010019)王美云(内蒙古水利科学院 , 呼和浩特 010020)高凌岩宝柱(内蒙古林学院 , 呼和浩特 010019)Study on Plant Commun ity in Kerqin Sandy Land. Gao Ke , Gao Lingyan ,Bao Zhu ( I n ner M on gol i a Forest ry Col lege , Hu hhot 010019) , Wang Meiyun ( I n ner M on gol i a A cadem y of Hy d raul ic S ci2 ence , Hu hhot 010020) . Chi nese Jou r n al of Ecology ,2000 ,19 (5) :35 - 39 .The paper analyzed t he informatio n f ro m o n - t he - spot investigatio n by ecology met hods such as importance value , species diversity index and similarity index ,and discussed t he characteristics of t he st ruct ure , t he diversity and similarity of plant co mmunity in Kerqin sandy land. It will p rovide sci2 entific basis for exploring and utilizing t he sandy land.Key words : Kerqin sandy land , plant co mmunity , importance value.科尔沁沙地是我国著名草原之一 ,地位于我国东北西部地区 ,主体部分位于内 蒙古赤峰 、哲里木盟境内 。近几十年来 ,由 于自然条件和人类活动的综合影响 ,该草 原退化 、沙化日趋严重 ,导致生态系统本身的破坏 ,生物资源锐减和环境的进一步恶的巴林桥林场 ,东至哲里木盟科左后旗东部 ,位于北纬 42204420,东经 1184350 1231030, 海 拔 高 度 为 8210 63119 m 。地形总特征是沙丘覆盖的平原 ,以风 沙地貌为主 ,各种类型的沙丘与平沙地镶化6。而且 ,草原退化程度显现出与某些嵌分布 ,其间部分低洼地积水 ,构成坨 、甸 、环境因子有着一定的相关关系 ,针对这些问题本课题首先研究该沙地的植物群落 ,根据实地调查 ,对沙区的植被结构 、物种多 样性等特征作了科学地分析和论述 ,为深入研究生态环境恶化中的沙地植被演替 ,以及规划 、整治 、开发利用科尔沁沙地提供 一些科学依据 。土召镶嵌分布的特殊地貌类型 ,地下水埋深35 m 。该区属于温带大陆性半干旱季风 气候 ,年平均气温 610 ,最冷月 1 月平均气温 - 1319 。年 平 均 降 水 量 为 338 483 mm ,年平均蒸发量达 17412253 mm 。风向 以 西 北 风 为 主 , 年 平 均 风 速 313 415 ms - 1 ,每年起沙风日为 200300 天 。1研究区自然概况3 自治区内蒙古科学技术委员会资助课题 。作者简介 :高 科 , 女 , 副教授 , 1982 年 1 月毕业于土壤类型主要有风沙土 、沙质草甸土 、沙质栗钙土 、盐碱土等 。由于目前人类活动几 乎遍及科尔沁沙地 ,加之风大沙多干旱等 自然因素 ,导致生态系统及生态环境的进 一步恶化 ,沙地植物群落结构及植物组成更趋简单 ,高度和盖度降低 ,生物量减少 。相对频度 、相对重量和重要值 ;群落物种多s样性采用 Simp so n 指数 D = 1 - ( Pi ) 2 和i = 1sShanno n - wiener 指数 H = - (ln Pi ) 2 ;i = 1s群落均匀度采用 R = - P In P / In S 3 ;i ii = 1群落样 地 间 种 类 相 似 性 采 用 So rensen 指数 Is = 2 C/ ( A + B ) 1 。表 1 五条样带的基本情况Tab. 1 Co nditio ns of five sample st ripes2研究方法2 . 1 样带的设置按照植物地理学 、生态学的研究方法 ,根据该区生态地理环境条件 ,同时也为了 便于分析比较 ,本研究首先以光热相一致 原则 ,选择科尔沁沙地从西向东的主线 ,大 致北纬 43线 定 为 研 究 线 , 沿 此 线 在 南 北 摆动 25 km 的范围内拟设多 条 样 带 , 研 究该沙地的植被特征 、植被与环境因子的关 系 、植被分布格局以及植被演替 。最初是 每隔 50 km 设一 条 样 带 , 经 资 料 分 析 , 发 现已存在较明显的景观生态的环境梯度关 系 ,若将距离拉大 ,相隔 100 km ,这种现象更为明显 ,尤其表现在植被与大气降水的 关 系 方 面 , 因 此 , 沿 北 纬 43线 , 相 隔100 km 的距离共选择 5 条样带 。又根据地 貌相一致 、沙地基质相一致原则 ,在每条样 带的沙区 ,选取从北向南的一个完整的阳坡 丘间低地 阴坡作为该样带的具体调年平均 降水量( mm)样带内草 本样方数 ( 个)样带内乔 灌样方数 ( 个)海拔高度( m)样带号 631 . 9490 . 0362 . 9247 . 799 . 3368 . 6338 . 9364 . 0451 . 2483 . 298987333333结果分析3 . 1群落结构特征在科尔沁沙地植物群落中4,从植物生态类型考虑 ,旱生植物占绝对优势 。旱生植物依耐旱程度可分为三个亚类 ,即中 旱生植物 、典型旱生植物 、强旱生植物 。其 中 ,中旱生植物耐旱能力较弱 ;强旱生植物 耐旱能力最强 ,一般是荒漠草原的基本成 分 ;典型旱生植物 ( 简称旱生植物) 的耐旱能力居中 ,是典型草原的主要成分 。在科 尔沁沙地以中旱生 、旱生植物种居多 ,强旱 生种类很少 。又结合植物的草地生活型分 析 ,该沙地多年生旱生草本植物占绝对优查范围 。每条样带宽 20 m ,长度不完全相等 ,依 沙 丘 的 规 模 ( 阳 坡丘 间 低 地阴坡) 而定 。在样带内设草本和乔灌样方 ,草本样方是沿样带的中线从北向南每隔 10 m设 1 m 1 m 的小样方 ,5 条样带上共设 41 个小样方 。乔灌样方是按阴坡 、阳坡 、丘间 低地设置 , 5 条样带上共设 15 个样方 ( 表1) 。测定每个样带内所有植物的种类 、株 数 、高度及生物量 。同时调查记录样带及其周围的微地貌状况等 。2 . 2 数据处理根据实测数据 ,计算植物的相对密度 、势 ,占沙地植物总数的 4912 % ,其次为一 、二年生旱生 、中旱生草本植物 ,占沙地植物总数的 4011 % ,第三为沙生 、旱生 、中旱生 小半灌木 ,占 1017 % 。用重要值这一综合 数量指标可以评价不同植物在群落中的作 用 ,值越大在群落中的作用也大 。重要值 110 的植物种见表 2 。 多年生旱生草本植物主要有白草 ,其重 要值为1 0 12 % ,属隐芽植物 ,为多年生37高 科等 :科尔沁沙地植物群落研究表 2 科尔沁沙地植物群落种类重要值 Tab. 2 Impo rt ance value of dune plant s in Kerqin 种类相对密度相对频度相对重量重要值大针茅 S t i pa g ra n dis白草 Pen niset u m f l acci d u m 糙隐子草 Cleistogenes squa r rosa 达乌里胡枝子 L espedez a dav u rica差不嘎蒿 A rte m isi a haloden d ron变蒿 A chi l lea com m ut at a虫实 Coris per m u m p uber ul u m升马唐 Di gt a ri a m on glicu m猪毛菜 S alsol a col li na尖头叶藜 Chenopodi u m acu m i nat u m扁蓿豆 Pococki a r ut henica 地锦 Eu p horbi a h u m if usa 冷蒿 A rte m isi a f ri gi da黄囊苔草 Ca rex korshi nskyi寸草苔 C. d u ri uscul a小糠草 A g rost is gi ga ntea 沙芦苇 A g ropy ron m on golicu m 大籽蒿 A rtenisi a sieversi a na草麻黄 Ep hed ra si nica st apf山韭 A l li u m senescens牛儿苗 Erodi u m step ha ni a n u m次穗藜 Chenopodi u m al bu m 沙生冰草 A g ropy ron desertor u m 狗尾草 S et a ri a v i ri dis沙葱 A l li u m m on golicu m 萎陵菜 Potent i l l a chi nensis 雾冰藜 Echi nopsi lon di v a ricat u m画眉草 Erag rost is pi losa 地梢瓜 Cy na nch u m t hesioi des 瑞香狼毒 S tel lera cha m aej as me甘草 Gl ycy r rhi z a u ralensis艹洽草 Koeleri a crist at a唐松草 T halict r u m aqui leqif of li u m羽茅 A ch nat her u m si bi ricu m砂蓝刺头 Echi nops g meli ni野艾蒿 A rte m isi a l av a n d ul aef oli a 拂子茅 Cal a m ag rost is epi gejos 山竹岩黄芪 Hedysa r u m f r ut icos u m大油芒 S podiopogon si bi ricu m硬质早熟禾 Poa s p hon dylodes细叶胡枝子 L es pedez a hedysa roi des var . s ubsericea0 . 116 . 34 . 43 . 71 . 20 . 69 . 79 . 47 . 43 . 00 . 31 . 71 . 32 . 61 . 02 . 10 . 48 . 70 . 30 . 41 . 90 . 25 . 88 . 70 . 90 . 10 . 20 . 60 . 30 . 40 . 50 . 30 . 11 . 30 . 70 . 40 . 60 . 10 . 10 . 50 . 10 . 54 . 16 . 04 . 35 . 72 . 46 . 25 . 54 . 84 . 31 . 93 . 82 . 61 . 91 . 01 . 71 . 71 . 40 . 70 . 72 . 41 . 24 . 36 . 72 . 61 . 21 . 41 . 42 . 41 . 00 . 51 . 01 . 01 . 20 . 50 . 70 . 70 . 20 . 40 . 50 . 70 . 510 . 314 . 04 . 511 . 03 . 17 . 53 . 25 . 71 . 91 . 60 . 35 . 11 . 50 . 30 . 11 . 31 . 70 . 92 . 30 . 80 . 025 . 24 . 21 . 32 . 00 . 10 . 10 . 30 . 60 . 20 . 70 . 10 . 80 . 10 . 30 . 30 . 90 . 60 . 10 . 31 . 130 . 724 . 412 . 517 . 96 . 123 . 418 . 117 . 99 . 23 . 85 . 89 . 06 . 02 . 33 . 93 . 411 . 81 . 93 . 45 . 11 . 415 . 319 . 64 . 93 . 31 . 72 . 13 . 02 . 01 . 22 . 01 . 23 . 31 . 31 . 41 . 61 . 21 . 11 . 11 . 1瓜 、扁蓿豆 、寸草苔 、艹洽草 、羽茅 、小糠草 、大针茅 、大油 芒 等 , 其 重 要 值 都 低 于 5 % , 均根茎禾草 。次为糙隐子草 、沙生冰草 ,重要值分 别 是 811 %和 511 % , 为 地 面 芽 植 物、表 3 各样带物种多样性指标比较Tab. 3 Co mparisio n of species diversit y index in different sample st ripes 半干旱 季 风 气 候 和 沙 质 地 表 条 件 密 切 相关 ,这里夏季降水集中 ,水热同期 ,有利于 植物繁茂生长 。冬季严寒 ,而且沙质地表 也不易保护植物 ,因此许多植物的地上部 分枯死 ,而以隐芽或浅地下芽作为繁殖体 ,在来年的有利季节重新发育生长 。一 、二年生旱生 、中旱生草本植物主要 有虫实 、狗尾草 、升马唐 ,猪毛菜 ,其重要值 分别为 718 % 、615 % 、610 % 、519 % 。还有Shanno n - wiener指数样带 号Simp so n指数种数均匀度 平均292431324932 . 80 . 87230 . 75710 . 85230 . 76360 . 90140 . 82932 . 32721 . 78702 . 32361 . 88742 . 83172 . 23140 . 67020 . 58710 . 74030 . 57290 . 76750 . 6676有些种类的株 (丛) 数多 ,如 样带的虫实 、大籽蒿牛儿苗 、雾冰藜 、次穗藜 、尖头叶藜 、地锦 、砂蓝刺头 、细叶苦买菜 、虎尾草 、画眉草等 。一 、二年生植物在该沙地也是 很重要的植物成分 ,大部分以种子越冬 ,它 们的生存发育充分反映了本地区风大沙多 的特点 ,同时也反映出典型草原的严重退化现象 。小半灌木种类不多 ,主要有差不嘎蒿 、 冷蒿 ,重要值分别为 519 % 、310 % ,此外还 有山竹岩黄芪 、细叶胡枝子 、并头黄芪 、沙 木蓼 、欧李 、小叶锦鸡儿 、小红柳 、小黄柳 、杠柳以及草本状灌木麻黄等 ,为地上芽植 物或地面芽植物 ,而且是沙生旱生性植物 , 反映出对沙地干燥条件的长期适应特征 。 另外 ,在沙丘的部分阴坡与低地有极少数乔木和灌木种类 ,有榆树 、山杏 、山楂 、白桦 、大果榆 、蒙古卫茅 、蒙古栎等 ,零星分 布或成小片状 ,反映出旱中生乔木在沙地 干燥条件下的顽强适应能力 ,但其数量很 少 ,重要值均很低 。3 . 2 物种多样性分析物种 多 样 性 是 群 落 组 织 化 水 平 的 度 量 , 是 物 种 丰 富 度 和 均 一 性 的 综 合 指猪毛 菜 分 别 为 368 、322 株 , 使 其 值 较 大 。而 样 带 不 仅 植 物 种 多 , 而 且 各 种 的 株(丛) 数差值也较小 ,其中最多者沙生冰草 有 179 株 ,所以 样带物种多样性指数最 高 ,也符合实际情况 。 样带物种多样性指数最低 ,这与降水较少 、海拔较高的环境 条件一致 。Shanno n - wiener 指数 测 算 值 也有相同趋势 。物种均匀度既反映出植物 种类的多少 ,也反映出与各种类数量的关 系 。总体上讲 ,科尔沁沙地植物种类丰富 ,但分布不均匀 ,随降水量减少 , Simp so n 指 数和 Shanno n - wiener 指 数 均 呈 减 小 趋 势 ,说明植物种类越来越贫乏 。3 . 3样地间种类的相似性分析 物种的相似性是指群落间和取样间植物种类组成的相似程度和相异程度 ,也可适用于同类群落不同样地间植物种类的比较 。科尔沁沙地东西延伸约 400km ,草原群落中有许多共有种 ,组成了较相似的斑块群落 。根据 Sorensen 指数进行分析 (表 4) 。在 5 个样带中 ,、样带有较高的物种 相似性 , 和 样带的物种相似性也较高 , 这说明在降水条件相近情况下 ,植物种类具标5,同 时 也 可 比 较 各 地 域 的 物 种 差 异 。在科尔沁沙地样带内测到的植物有 75 种 ,物种多样性测定结果 (表 3) 。由 表 2 可 知 , Simp so n 指 数 平 均 为018293 , 样带和 、样带测值较高 ,但 实际上 , 、样带植物种类并不多 ,只因有较相似的组成成份 。和 样带 、和 、样带的物种相似性较低 ,差异明显 。4结语科尔沁沙地沙丘植被是科尔沁草原的39高 科等 :科尔沁沙地植物群落研究表 4 群落各样带间物种相似性指数Tab. 4 Index of species similarit y bet ween sample st ripes退化沙化加重过程中的植被变化类型 ,从而提醒我们根据草地的实际情况尽早采取 整治 、恢复草地生态系统的措施 。样带号12345 -52 . 83-56 . 6761 . 82-55 . 7342 . 8653 . 97-41 . 0341 . 1052 . 5056 . 79-参考文献1D. 米勒 - 唐布依斯 , H. 埃仑伯格. 植被生态学的目的和方法. 科学出版社. 1986 ,140 - 141 .姜恕等. 草地生态研究方法. 北京 : 农业出版社.1986 . 36 - 37 .J ho n ,A. 拉德维格 et al . ( 李育中等译) . 统计生态 学. 呼和浩特 :内蒙古大学出版社. 1990 . 58 - 59 . 马玉明总编. 内蒙古资源大词典. 呼和浩特 : 内蒙 古人民出版社. 1997 . 609 - 797 .杨喜林等. 沙漠化过程中植物群落组成分析. 中 国沙漠 ,1990 ,10 ( 2) ,19 - 27 .胡智育等. 科尔沁沙地草原沙漠化演变过程及其整治途径. 中国草原 ,1984 , ( 2) :66 - 69 .( 收稿 :1999 年 3 月 20 日 ,改回 :7 月 19 日)2重要组成部分 ,植物群落随环境因子的变化 ,表现出由周围向沙地中心稍偏西地带 的变化 ,物种多样性降低 ,生物量减少 。植物种类以多年生草本为主 ,一年生草本次 之 ,但优势种已不是该区原有的针茅类植 物 ,这是由于退化沙化严重而造成的后果 。 为恢复草地原生植被 ,提高草地生产力 ,建 议把植被的横向变化看作该区中某一地区3456(上接第 24 页)减粮食耕种面积比例和增加草地畜牧业比 重的方法 ,尤其注重利用当地草山草坡资 源 ,通过放牧和人工饲养草食性畜禽来增加经济收入 。这样就能够有效地保证山区 农民在当年或短期经济利益不受太大损失 的前提下 ,使贫困山区土地退化的局面得 以遏制 ,生态环境和经济建设稳步走上良 性循环的可持续发展的轨道 。New Yo r k : Co mbridge U niversit y Press. 1992 .319 - 349 .Loo mis , R. S. and D. J . Co nno r . Mixed far ming in t he No rt h American Co rn Belt . In : Crop ecolo2gy : p ro ductivit y and management in agricult ural systems. New Yo r k : Co mbridge U niversit y Press.1992 . 450 - 474 .冯强等. 我国西南山区贫困县草地畜牧业综合发展水平研究. 草地学报 ,1999 ,7 ( 1)