塔里木河上游典型濕地植被群落特征1)

丁新華 李 銘 姜繼元 何 江 馬 玲 陳奇凌

(新疆農(nóng)墾科學(xué)院，石河子，832000) (新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院) (東北林業(yè)大學(xué)) (新疆農(nóng)墾科學(xué)院)

塔里木河上游典型濕地植被群落特征1)

丁新華 李 銘 姜繼元 何 江 馬 玲 陳奇凌

(新疆農(nóng)墾科學(xué)院，石河子，832000) (新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院) (東北林業(yè)大學(xué)) (新疆農(nóng)墾科學(xué)院)

野外調(diào)查新疆塔里木河上游阿拉爾地區(qū)各典型濕地植被群落的物種組成，并分析其物種多樣性測度，研究結(jié)果如下：1)各典型濕地植被群落物種共計15科24屬26種，多為單屬科和單種科，其中藜科最多，禾本科、莎草科和楊柳科次之；2)以草本植物占絕對優(yōu)勢，灌木其次，喬木種類極少；3)灌木層多樣性指標(biāo)Simpson指數(shù)為0～0.67、Shannon-Wiener指數(shù)為0～0.69、Margalef豐富度指數(shù)為0～0.91、Pielou均勻度指數(shù)為0～1.00，PIE種間相遇率為0～0.67；草本層Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)及PIE種間相遇率則分別為0～0.65、0～1.21、0～1.17、0～0.69和0～0.65，各指數(shù)均較低，表明該地區(qū)物種貧乏，伴生種較少，群落中單優(yōu)種的群落優(yōu)勢度較大，植被群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較低，生態(tài)脆弱，其一旦遭到破壞，恢復(fù)較難，應(yīng)加強對其保護(hù)。

塔里木河；濕地；植物群落；物種多樣性

A field survey was conducted to determine species composition and species diversity of each typical wetland types’ plant community in the Aral area located in the upstream Tarim River in Xinjiang. We identified 26 plant species belonging to 21 genura and 9 families, and most belong to single families and single species. The number of plants from Chenopodiaceae are the most followed by those from Gramineae, Cyperaceae and Salicaceae. In the structure of plant community, herbaceous plants are dominant significantly, shrubs is second, and tree species are rarely. The Simpson, Shannon-Wiener, Margalef and Pielou index of shrub layer are 0-0.67, 0-0.69, 0-0.91 and 0-1.00, respectively, and the Meeting Rate of Different Plant Species (PIE) is 0-0.67. The same indexes of grass layer are 0-0.65, 0-1.21, 0-1.17, 0-0.69 and 0-0.65, respectively. PIE is low, so the species in this region is poor, and the accompanying species is less. The community dominance of single species in community is larger, its stability of vegetation community structure is low, and its ecology is fragile. Therefore, once it is destroyed, the recovery will be more difficult with strong protections.

植物群落是在一定生境條件下由不同植物構(gòu)成的一個總體，植被群落特征則是描述群落結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜性的度量指標(biāo)，其在探明群落結(jié)構(gòu)、功能及穩(wěn)定性、揭示植被群落與環(huán)境間相互關(guān)系等方面起著重要作用[1]，其多樣性的研究已成為當(dāng)前生物多樣性研究的一個熱點[2-3]。

目前，對于植物群落結(jié)構(gòu)的研究多集中于森林[4-5]、草地[6-8]生態(tài)系統(tǒng)，對荒漠[9-10]、各類濕地[11-13]等脆弱生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)研究也正在逐步展開與豐富，研究內(nèi)容主要集中在不同演替[14-15]、退化[16-17]、自然更新[18-19]階段以及人為干擾方式[20-22]等對植被群落結(jié)構(gòu)的影響，同時還對群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子間相互關(guān)系進(jìn)行了大量研究[23-25]，但目前有關(guān)我國內(nèi)陸極干旱荒漠區(qū)這一特殊脆弱生態(tài)系統(tǒng)下的不同濕地類型典型植被群落的研究還顯見報道，本研究以塔里木河上游阿拉爾地區(qū)不同典型濕地類型的植被群落為研究對象，通過對其群落結(jié)構(gòu)特征的比較分析，旨在為這一重要生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與管理提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處塔克拉瑪干沙漠北緣、塔里木河上游的阿拉爾地區(qū)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)80°30′～81°58′，北緯40°22′～40°57′，屬溫帶大陸性極干旱荒漠氣候，年均氣溫10.8 ℃，降水量僅為40.1～98.8 mm，日照2 556～2 991 h，無霜期180～224 d，由于其地處我國塔里木盆地中心的塔克拉瑪干沙漠的北緣，生態(tài)環(huán)境較為脆弱。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查

在塔里木河上游阿拉爾地區(qū)選取3種典型濕地類型(人工水庫、塔里木河、牛軛湖)為研究對象，分別于人工水庫—壩外、人工水庫—入水口灘涂、塔里木河沿岸及牛軛湖(小海子)選取各自范圍內(nèi)的不同典型植被群落進(jìn)行調(diào)查，共計19個植被群落(詳見表1)，其分屬于4個植被型組4個植被型5種植被亞型8個群系的14個群叢(見表2)，每一植被群落均設(shè)置3個50 m×50 m的重復(fù)固定樣方，合計57個，用于監(jiān)測喬木情況；各固定樣方內(nèi)，分別選取2個5 m×5 m、1 m×1 m的樣方，各計114個，分別用于調(diào)查灌木和草本的組成情況，群落調(diào)查指標(biāo)包括植被種類組成、個體數(shù)、蓋度、高度等。

表1 觀測區(qū)各類型濕地典型植物群叢結(jié)構(gòu)特征

表2 新疆塔里木河上游阿拉爾觀測區(qū)典型濕地植被類型

2.2 分析方法

1)統(tǒng)計分析利用Excel軟件分析和統(tǒng)計野外采集各樣方數(shù)據(jù)，在計算蓋度、密度、頻度的基礎(chǔ)上，分別計算出每種植物的重要值以及各群落灌木層、草本層的多樣性指數(shù)。

2)物種優(yōu)勢度由其重要值表示，計算公式[26]：

重要值=(相對頻度+相對蓋度+相對密度)/3。

3)物種多樣性指數(shù)選用5個指標(biāo)，其中包括2個綜合多樣性指數(shù)，1個豐富度指數(shù)，1個均勻度指數(shù)和1個種間相遇機率指數(shù)，各指標(biāo)計算公式[26-27]如下：

Margalef豐富度指數(shù)R=(S-1)/lnN；

Pielou均勻性指數(shù)J=H/lnS；

式中：Pi表示第i種個體數(shù)占群落個體總數(shù)的比例，即Pi=Ni/N；Ni表示種i的個體數(shù)；N表示全部種的個體總數(shù)；S表示群落物種數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 植物群落基本組成

群落調(diào)查結(jié)果表明，觀測區(qū)各典型濕地植被群落有物種共計15科24屬26種，均為被子植物，其中雙子葉植物11科17屬18種，單子葉植物4科7屬8種，多為單屬科和單種科，以藜科最多(6屬7種)，其次為禾本科(3屬3種)、莎草科(2屬2種)和楊柳科(2屬2種)，再次為香蒲科(1屬2種)，其余均為單屬單種科(詳見表3)。

由表4可知，不同濕地類型的植物群落科屬種組成存在顯著差異，具體為：人工水庫—壩外共計11科13屬13種(喬木2科2屬2種,灌木2科3屬3種,草本7科8屬8種)，人工水庫—入水口8科12屬13種(喬木1科1屬1種,灌木3科3屬3種,草本4科8屬9種)，塔河沿岸6科6屬7種(喬木2科2屬2種,灌木1科1屬1種,草本3科3屬4種)，牛軛湖(小海子)6科7屬7種(喬木2科2屬2種,灌木2科2屬2種,草本2科3屬3種)。各類型濕地的植被群落中，草本層無論在物種組成上還是在數(shù)量上均占絕對優(yōu)勢，其所占比例達(dá)42.86%～69.23%，灌木層其次，所占比例為14.29%～28.57%，喬木層所占比例最少，僅為7.69%～28.57%。此外，由表4還可看出，在群落物種科屬種的組成方面，人工水庫(壩外及入水口灘涂)顯著大于塔河沿岸與牛軛湖。

表3 觀測區(qū)濕地植物科、屬、種匯總

表4 各濕地類型植物科、屬、種結(jié)構(gòu)組成

3.2 各類型濕地典型植被群落優(yōu)勢種結(jié)構(gòu)組成

由研究區(qū)各類型濕地典型植被群落的重要值分析可知(見表5)，不同濕地類型間的主要優(yōu)勢建群種存在一定差異，具體表現(xiàn)為，黑果枸杞、鹽節(jié)木及蘆葦為人工水庫—壩外濕地的主要優(yōu)勢建群種；水庫—入水口灘涂的優(yōu)勢建群種則主要為草本植物蘆葦、鹽角草和堿蓬，黑果枸杞、駱駝刺及檉柳為伴隨種，其在各群落中的重要值均不大；塔河沿岸濕地的主要優(yōu)勢建群種主要為胡楊和蘆葦；牛軛湖(小海子)濕地則為蘆葦、檉柳、胡楊以及廣泛分布的黑果枸杞。

3.3 各類型濕地典型植被群落多樣性指數(shù)

塔里木河上游阿拉爾觀測區(qū)各濕地類型的典型植被群落均主要由灌木和草本組成，其群落層次結(jié)構(gòu)分為灌木層片和草本層片，故本研究僅對觀測區(qū)內(nèi)各植被群落灌木層和草本層的5個多樣性測度指標(biāo)分別進(jìn)行了計算，結(jié)果見表6。不同濕地類型間的群落結(jié)構(gòu)多樣性指標(biāo)存在一定差異，具體為：人工水庫—壩外、水庫—入水口灘涂及塔河沿岸草本層的多樣性指數(shù)均顯著大于灌木層，這表明草本層在這3類濕地植被群落中占主導(dǎo)地位，其對維持群落結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定起著關(guān)鍵作用，而牛軛湖(小海子)則為灌木層多樣性指數(shù)顯著大于草本層，表明灌木層為該類型濕地的主導(dǎo)群落。

表5 各典型濕地植被群落組成種的重要值

序號物 種塔河沿岸C1C2C3牛軛湖(小海子)D1D2D3D4D51蘆葦15．6471．8518．5840．9027．8066．0023．1140．802小獐毛——————4．47—3藺狀隱花草————————4荸薺————————5藨草————————6燈心草————————7寬苞香蒲—5．42——————8小香蒲7．48———————9胡楊61．769．4637．53———14．2521．2510白柳————————11檉柳15．12—33．7519．1052．64—36．23—12黑果枸杞——10．1413．3314．375．597．3437．9513駱駝刺————————14鹽穗木————————15鹽節(jié)木————————16鹽角草————————17鹽爪爪———26．675．1915．9111．23—18擬漆菇————————19灰綠藜————————20五蕊堿蓬————————21硬枝堿蓬————————22水葫蘆————————23蒙古鴉蔥—————12．503．37—24海乳草————————25苦豆籽—13．27——————26習(xí)見蓼————————合計100．00100．00100．00100．00100．00100．00100．00100．00

注：A1為黑果枸杞蘆葦群落，A2為鹽節(jié)木群落，A3為檉柳蘆葦群落，A4為荸薺群落，A5為蘆葦群落；B1為灘涂小蘆葦群落，B2為鹽角草群落，B3為鹽角草蘆葦群落，B4為堿蓬群落，B5為檉柳鹽角草群落，B6為蘆葦群落；C1為河灘小胡楊群落，C2為蘆葦群落，C3為胡楊檉柳群落；D1為鹽爪爪蘆葦群落，D2為檉柳蘆葦群落，D3為蘆葦群落，D4為胡楊蘆葦群落，D5為黑果枸杞蘆葦群落。

由表6還可知，所研究的19個群落總體多樣性水平間也存在一定差異，具體如下：灌木層多樣指數(shù)較高的為人工水庫—入水口灘涂的鹽角草蘆葦群落、檉柳鹽角草群落及牛軛湖(小海子)的胡楊蘆葦群落，而草本層則為水庫—壩外的荸薺群落和水庫—入水口灘涂的灘涂小蘆葦群落及檉柳鹽角草群落。綜合灌木層和草本層的多樣性指數(shù)可發(fā)現(xiàn)，組成物種最豐富、群落結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定的群落為水庫—入水灘涂的檉柳鹽角草群落，而組成物種極為匱乏，僅為單優(yōu)種的結(jié)構(gòu)最不穩(wěn)定的群落為水庫—壩外的蘆葦群落與牛軛湖(小海子)的黑果枸杞蘆葦群落。

表6 各典型濕地植被群落的多樣性指數(shù)

注：A1為黑果枸杞蘆葦群落，A2為鹽節(jié)木群落，A3為檉柳蘆葦群落，A4為荸薺群落，A5為蘆葦群落；B1為灘涂小蘆葦群落，B2為鹽角草群落，B3為鹽角草蘆葦群落，B4為堿蓬群落，B5為檉柳鹽角草群落，B6為蘆葦群落；C1為河灘小胡楊群落，C2為蘆葦群落，C3為胡楊檉柳群落；D1為鹽爪爪蘆葦群落，D2為檉柳蘆葦群落，D3為蘆葦群落，D4為胡楊蘆葦群落，D5為黑果枸杞蘆葦群落。H為Shannon-wiener多樣性指數(shù)，D為Simpson多樣性指數(shù),R為Margalef豐富度指數(shù),J為Pielou均勻性指數(shù),EPI為種間相遇機率。

4 結(jié)論與討論

在對塔里木河上游阿拉爾地區(qū)各類型濕地典型植被群落的結(jié)構(gòu)組成分析表明，該研究區(qū)共有植物15科24屬26種，其物種種類較少，且多為單屬科和單種科，這與張林靜等[28]對新疆阜康綠洲荒漠過渡帶植物群落的研究結(jié)果一致，也與楚光明等[29]對葉爾羌河下游公益林植被群落的調(diào)查結(jié)果一致，其符合荒漠地區(qū)植被物種組成稀少的特點。

群落多樣性分析表明，該研究區(qū)灌木層多樣性指標(biāo)Simpson指數(shù)0～0.67，Shannon-Wiener指數(shù)0～0.69，Margalef豐富度指數(shù)0～0.91，Pielou均勻度指數(shù)0～1.00，PIE種間相遇率為0～0.67；草本層各多樣性指標(biāo)的范圍則分別為Simpson多樣性指數(shù)0～0.65，Shannon-Wiener指數(shù)0～1.21，Margalef豐富度指數(shù)0～1.17，Pielou均勻度指數(shù)0～0.69，PIE種間相遇率0～0.65，這與張元愷等[30]對民勤沙區(qū)綠洲—荒漠過渡帶典型植被群落的多樣性特征分析結(jié)果相似，也與楊趙平等[31]對塔里木盆地硬枝堿蓬群落多樣性的研究結(jié)果相一致，但顯著低于張錦春等[32]對庫姆塔格沙漠南源植被群落多樣性的研究結(jié)果，也低于張林靜等[29]對新疆阜康綠洲荒漠過渡帶植物群落多樣性的研究結(jié)果，這表明研究區(qū)內(nèi)各濕地類型的植被群落物種匱乏，伴生種較少，單優(yōu)種的群落優(yōu)勢度較大，植被群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較低，生態(tài)十分脆弱，一旦群落中優(yōu)勢種消失，而又無功能相似的冗余物種替代，將會對整個生態(tài)系統(tǒng)的功能造成嚴(yán)重而不可逆的損害[30]，應(yīng)將強對其保護(hù)。

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Wetland Vegetation Community Feature in Upper Tarim River Area/Ding Xinhua, Li Ming, Jiang Jiyuan(Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Science, Shihezi 832000, P. R. China); He Jiang

(Xinjiang Academy of Agricultural and Science); Ma Ling(Northeast Forestry University); Chen Qiling(Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Science)//

Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(6).-47～52

Tarim River; Wetlands; Vegetation community; Species diversity

1) 國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項項目資助(201304114)。

丁新華，男，1984年9月生，新疆農(nóng)墾科學(xué)院林園研究所，碩士研究生。

陳奇凌，新疆農(nóng)墾科學(xué)院林園研究所，副研究員。E-mal:CQL619@163.com。

2013年8月10日。

Q16; Q948.15+8

責(zé)任編輯：潘 華。