寧夏荒漠草原區(qū)固定沙丘微地形單元與地上植被的關(guān)系

韓潤燕

摘要：采用野外調(diào)查結(jié)合室內(nèi)分析的方法對鹽池荒漠草原區(qū)固定沙丘不同微地形單元（頂坡、上部邊坡、中部邊坡、下部邊坡、底坡）的地上植被進(jìn)行調(diào)查，研究微地形對地上植被的種類、數(shù)量、覆蓋度、分蓋度、頻度及地上生物量的影響。結(jié)果表明，植被的種類、數(shù)量、覆蓋度、分蓋度、頻度及地上生物量幾乎都呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡，反映了微地形單元間存在明顯的小生境差異。

關(guān)鍵詞：荒漠草原區(qū)；固定沙丘；微地形；地上植被

中圖分類號： S181文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2014）09-0348-03

植物和環(huán)境之間存在一定的相互關(guān)系，這是植物群落的本質(zhì)特征之一[1]。在區(qū)域至全球尺度上，地帶性氣候條件是決定植物種、生活型或植被類型分布的主導(dǎo)因素[2-3]，而在同一氣候區(qū)，地形通過地貌過程，對植被產(chǎn)生直接作用[4-6]，地形的高低起伏是影響植被格局的重要因子之一[7-8]，這種地形的變化控制了資源因子的空間再分配[9-10]。因此，地形是為植物群落提供生境多樣性的重要環(huán)境梯度之一，植被格局與地形格局密切相關(guān)[11]。微地形一般指小尺度的地形變化，Kikuchi[12]和Nagamatsu等[13]將丘陵地區(qū)微地形分為頂坡、上部邊坡、谷頭凹地、下部邊坡、麓坡、泛濫性階地和谷床7個單元，根據(jù)鹽池沙丘的地形特征，本研究中微地形主要劃分為5個等級，即頂坡（CS）、上部邊坡（US）、中部邊坡（MS）、下部邊坡（LS）和底坡（BS）5個單元。由于地形的差異而使光照、土壤水分、養(yǎng)分及風(fēng)沙堆積情況等在局部范圍內(nèi)產(chǎn)生微小的變化，從而導(dǎo)致地上植被類型、特征和地上生物量的不同，地上生物量是生態(tài)系統(tǒng)獲取能量能力的主要體現(xiàn)，對于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的形成具有十分重要的影響[14-15]。草地生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中不可或缺的一部分，但其比較脆弱，尤其在降雨量少，蒸發(fā)量大的寧夏荒漠草原區(qū)，干旱已成為該地區(qū)的基本特征，目前對鹽池荒漠草原地上生物量的研究文獻(xiàn)較多，但有關(guān)沙丘微地形對地上生物量影響的研究較少，因此本試驗(yàn)主要從微地形著手，對鹽池荒漠草原地上生物量進(jìn)行研究，分析微小的自然環(huán)境變化對該地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的影響。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究地區(qū)位于寧夏東部鹽池縣花馬池鎮(zhèn)，北緯37°04′～38°10′、東經(jīng)106°30′～107°47′，屬于毛烏素沙地西南緣，年平均氣溫7.7 ℃，絕對最高氣溫38.1 ℃，絕對最低氣溫 -29.6 ℃，≥10 ℃的年積溫3 430.3 ℃，年日照時數(shù) 2 867. 9 h；年降水量289.4 mm，年蒸發(fā)量2 131.8 mm，年無霜期162 d左右，天然草地面積5.57×105 hm2。鹽池縣主要為剝蝕的準(zhǔn)平原地形，全縣地勢南高北低，海拔為1 295～1 951 m，南北明顯分為黃土丘陵和鄂爾多斯緩坡丘陵兩大地貌單元，固定沙丘是鹽池荒漠草原區(qū)常見的微地形地貌。

1.2試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)分析

1.2.1試驗(yàn)方法在鹽池荒漠草原區(qū)選取兩個不同地方的固定沙丘按照其地形特點(diǎn)將其劃分為五個微地形單元，即頂坡、上部邊坡、中部邊坡，下部邊坡、底坡，按照不同的劃分等級，7月份在固定沙丘的每個微地形單元處劃分一個20 m×10 m的大樣方，在大樣方內(nèi)隨機(jī)劃分出10個1 m×1 m的樣方，選定后用1 m×1 m的探針支架框圈定樣方，用目估法測定其總覆蓋度，并用探針法測定其分蓋度，植物總數(shù)及單個植物數(shù)量，對樣方內(nèi)的地上植被進(jìn)行貼地采集，在實(shí)驗(yàn)室對植被進(jìn)行分類除雜并剪去其殘余的根部后稱其鮮質(zhì)量，然后放在65 ℃烘箱中烘干。

1.2.2數(shù)據(jù)處理方法采用SPSS 16.0和Excel 2003對所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同微地形單元的物種組成對比

頂坡處于沙丘的最頂端，占據(jù)沙丘的最上部區(qū)域，接受的光照度最大，蒸發(fā)量和接受風(fēng)沙的面積也最大；上部邊坡位于頂坡的下部，中部邊坡位于沙丘的最中間部位，是區(qū)分下部邊坡和上部邊坡最明顯的區(qū)域，下部邊坡在底坡的上部，僅次于中部邊坡，底坡位于沙丘的最下部。圖1顯示，沙丘中植物種類共19種分屬8個科，其中：禾本科4種，豆科5種，菊科3種，藜科3種，葡萄科1種，莧科1種，旋花科一種，大戟科1種。

植物種數(shù)隨坡位的下降而增加（圖1），其中禾本科、葡萄科植物種數(shù)在5個坡位中相同，豆科、菊科、藜科從頂坡到底坡5個不同坡位其植被種數(shù)均增加，其中豆科植物在頂坡和上部邊坡只有一種，從中部邊坡開始呈現(xiàn)遞增；菊科在頂坡和下部邊坡只存在1種植物，中部邊坡和上部邊坡有2種，到底坡增加到3種植物；藜科在頂坡有1種，上部邊坡和下部邊坡有2種植物，而下部邊坡和底坡遞增到3種植物；莧科、旋花科植被只出現(xiàn)在中部邊坡、下部邊坡和底坡；大戟科植被只出現(xiàn)在下部邊坡和底坡。

植被覆蓋度隨著坡位的變化呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡，其中從頂坡到下部邊坡幾乎成直線增長，從下部邊坡到底坡增速略緩。

基于植物組成相似性的微地形單元聚類分析可以將5個微地形單元劃分為2 組，即上部坡面（頂坡、上部邊坡、中部邊坡）

及下部坡面（下部邊坡和底坡）（圖2），在上部坡面頂坡和上部邊坡有很高的相似性，首先聚為一類，而后再與中部邊坡聚合；而在下部坡面下部邊坡與底坡有很高的相似性，聚為一類。

2.2不同微地形單元植物分蓋度、頻率

在研究的5個不同微地形單元共出現(xiàn)19種植被類型（表1），且不同微地形單元不同植被的分蓋度和頻度存在明顯差異，禾本科植物的分蓋度和頻度明顯高于其他科植物，狗尾草尤其突出；豆科植物米口袋和莧科植物尖頭葉藜在中部邊坡出現(xiàn)，其分蓋度和頻度呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡，于菟絲子是寄生植物，因此不統(tǒng)計(jì)其分蓋度，但其頻率增長趨勢和米口袋相同，披針葉黃華、胡枝子，豬毛蒿、豬毛菜，乳漿大戟只在下部邊坡和底坡出現(xiàn)，其分蓋度和頻率呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡的增長趨勢，苜蓿和鰭薊只在底坡出現(xiàn)，其他植被的蓋度和頻率都呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡，但小畫眉草恰恰相反。endprint

2.3不同微地形單元草本植物地上生物量的差異

2.3.1不同微地形單元不同科間草本植物地上生物量在頂坡莧科植物的地上生物量略低于下部邊坡，頂坡和上部邊坡禾本科和藜科地上生物量占主要優(yōu)勢，豆科和菊科的地上生物量次之，葡萄科的地上生物量最少；中部邊坡禾本科和藜科地上生物量最大，其次是豆科和菊科，葡萄科和旋花科地上生物量最少；下部邊坡和底坡禾本科、藜科、豆科地上生物量最大，其次是菊科、莧科和大戟科，葡萄科最少（圖3）。

2.3.2不同微地形單元地上總生物量及其分配率的變化結(jié)果（圖4）表明，不同微地形單元平均地上總生物量呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡，分配率也有一定的差異，底坡和下部邊坡地上生物量占的分配率最大，分別為占地上總生物量的45.97%和29.21%，其次是中部邊坡，占地上生物總量的1316%，上部邊坡占7.90%，頂坡最少，占3.76%。

3討論

在固定沙丘不同微地形單元從頂坡到底坡5個不同的階段，植被科的數(shù)目、植物種的數(shù)目及單個物種分蓋度、頻率、地上總生物量、分配率都呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡。

鹽池荒漠草原區(qū)固定沙丘微地形單元植被的變化是本地區(qū)小生境在局部范圍內(nèi)微小變化的直接表現(xiàn)形式，有研究結(jié)果表明水分條件較好的微地形單元植被種類較多[6-7]，呂貽忠等研究發(fā)現(xiàn)，固定沙丘土壤含水量從坡頂?shù)狡碌字饾u升高[16]，本研究中，固定沙丘微地形單元處植被的覆蓋度、種類及單個物種的分蓋度、頻度都呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡。植物地上生物量的差異來源于群落植物的生物學(xué)特性和環(huán)境因子的共同作用，其中環(huán)境因子占主導(dǎo)作用，黃德青等的研究結(jié)果表明，不同草地類型地上生物量分別與降水量、土壤平均含水量的累加值呈正相關(guān)關(guān)系[17]，本研究對沙丘微地形植被生物量的研究結(jié)果也與此相符。說明鹽池荒漠草原固定沙丘微地形從沙丘頂部到底部，小生境逐漸變好。

參考文獻(xiàn)：

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2.3不同微地形單元草本植物地上生物量的差異

2.3.1不同微地形單元不同科間草本植物地上生物量在頂坡莧科植物的地上生物量略低于下部邊坡，頂坡和上部邊坡禾本科和藜科地上生物量占主要優(yōu)勢，豆科和菊科的地上生物量次之，葡萄科的地上生物量最少；中部邊坡禾本科和藜科地上生物量最大，其次是豆科和菊科，葡萄科和旋花科地上生物量最少；下部邊坡和底坡禾本科、藜科、豆科地上生物量最大，其次是菊科、莧科和大戟科，葡萄科最少（圖3）。

2.3.2不同微地形單元地上總生物量及其分配率的變化結(jié)果（圖4）表明，不同微地形單元平均地上總生物量呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡，分配率也有一定的差異，底坡和下部邊坡地上生物量占的分配率最大，分別為占地上總生物量的45.97%和29.21%，其次是中部邊坡，占地上生物總量的1316%，上部邊坡占7.90%，頂坡最少，占3.76%。

3討論

在固定沙丘不同微地形單元從頂坡到底坡5個不同的階段，植被科的數(shù)目、植物種的數(shù)目及單個物種分蓋度、頻率、地上總生物量、分配率都呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡。

鹽池荒漠草原區(qū)固定沙丘微地形單元植被的變化是本地區(qū)小生境在局部范圍內(nèi)微小變化的直接表現(xiàn)形式，有研究結(jié)果表明水分條件較好的微地形單元植被種類較多[6-7]，呂貽忠等研究發(fā)現(xiàn)，固定沙丘土壤含水量從坡頂?shù)狡碌字饾u升高[16]，本研究中，固定沙丘微地形單元處植被的覆蓋度、種類及單個物種的分蓋度、頻度都呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡。植物地上生物量的差異來源于群落植物的生物學(xué)特性和環(huán)境因子的共同作用，其中環(huán)境因子占主導(dǎo)作用，黃德青等的研究結(jié)果表明，不同草地類型地上生物量分別與降水量、土壤平均含水量的累加值呈正相關(guān)關(guān)系[17]，本研究對沙丘微地形植被生物量的研究結(jié)果也與此相符。說明鹽池荒漠草原固定沙丘微地形從沙丘頂部到底部，小生境逐漸變好。

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[17]黃德青，于蘭，張耀生，等. 祁連山北坡天然草地地上生物量及其與土壤水分關(guān)系的比較研究[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2011，20（3）：20-27.萬蕾，張翠英，張惠芳，等. 耐寒植物人工濕地污水凈化效果的季節(jié)變化[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（9）：351-354.endprint

2.3不同微地形單元草本植物地上生物量的差異

2.3.1不同微地形單元不同科間草本植物地上生物量在頂坡莧科植物的地上生物量略低于下部邊坡，頂坡和上部邊坡禾本科和藜科地上生物量占主要優(yōu)勢，豆科和菊科的地上生物量次之，葡萄科的地上生物量最少；中部邊坡禾本科和藜科地上生物量最大，其次是豆科和菊科，葡萄科和旋花科地上生物量最少；下部邊坡和底坡禾本科、藜科、豆科地上生物量最大，其次是菊科、莧科和大戟科，葡萄科最少（圖3）。

2.3.2不同微地形單元地上總生物量及其分配率的變化結(jié)果（圖4）表明，不同微地形單元平均地上總生物量呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡，分配率也有一定的差異，底坡和下部邊坡地上生物量占的分配率最大，分別為占地上總生物量的45.97%和29.21%，其次是中部邊坡，占地上生物總量的1316%，上部邊坡占7.90%，頂坡最少，占3.76%。

3討論

在固定沙丘不同微地形單元從頂坡到底坡5個不同的階段，植被科的數(shù)目、植物種的數(shù)目及單個物種分蓋度、頻率、地上總生物量、分配率都呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡。

鹽池荒漠草原區(qū)固定沙丘微地形單元植被的變化是本地區(qū)小生境在局部范圍內(nèi)微小變化的直接表現(xiàn)形式，有研究結(jié)果表明水分條件較好的微地形單元植被種類較多[6-7]，呂貽忠等研究發(fā)現(xiàn)，固定沙丘土壤含水量從坡頂?shù)狡碌字饾u升高[16]，本研究中，固定沙丘微地形單元處植被的覆蓋度、種類及單個物種的分蓋度、頻度都呈現(xiàn)出底坡>下部邊坡>中部邊坡>上部邊坡>頂坡。植物地上生物量的差異來源于群落植物的生物學(xué)特性和環(huán)境因子的共同作用，其中環(huán)境因子占主導(dǎo)作用，黃德青等的研究結(jié)果表明，不同草地類型地上生物量分別與降水量、土壤平均含水量的累加值呈正相關(guān)關(guān)系[17]，本研究對沙丘微地形植被生物量的研究結(jié)果也與此相符。說明鹽池荒漠草原固定沙丘微地形從沙丘頂部到底部，小生境逐漸變好。

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[7]王晶，朱清科，趙薈，等. 陜北黃土區(qū)陽坡微地形土壤水分特征研究[J]. 水土保持通報(bào)，2011，31（4）：16-21.

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