土壤因子對(duì)莫索灣梭梭林林下植被分布和多樣性的影響

丁改改, 蔣 進(jìn), 宋春武, 李亞萍

(1.中國科學(xué)院 新疆生態(tài)與地理研究所， 新疆 烏魯木齊 830011; 2.中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049)

土壤因子對(duì)莫索灣梭梭林林下植被分布和多樣性的影響

丁改改1,2, 蔣 進(jìn)1, 宋春武1, 李亞萍1,2

(1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆烏魯木齊830011; 2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049)

[目的] 研究土壤因子對(duì)古爾班通古特沙漠西南緣莫索灣地區(qū)天然梭梭林、天然—人工梭梭林、人工梭梭林林下植被分布和物種多樣性的影響，為該區(qū)物種多樣性保護(hù)提供理論依據(jù)。 [方法] 采用典范對(duì)應(yīng)分析法(canonicalcorrespondenceanalysis，CCA)和廣義加型模型(generalizedadditivemodel，GAM)分析了6個(gè)土壤因子(共8個(gè)指標(biāo))與物種分布和多樣性之間的關(guān)系。 [結(jié)果] (1) 土壤水分、電導(dǎo)率、pH值和生物結(jié)皮的發(fā)育是影響植物分布的主要土壤因子。刺沙蓬和狹果鶴虱主要分布在土壤水分和電導(dǎo)率較高的林地，細(xì)裂補(bǔ)血草分布在高pH值環(huán)境中，蟲實(shí)分布在土壤水分和電導(dǎo)率較低，同時(shí)生物結(jié)皮發(fā)育較好的林地，甘新念珠芥和濱藜對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)，各生境均有分布，自然更新的梭梭幼苗分布隨著土壤水分、電導(dǎo)率降低和生物結(jié)皮增加相對(duì)重要值逐漸增大； (2) 土壤水分、電導(dǎo)率、pH值和土壤質(zhì)地是影響物種多樣性的主要因素。物種多樣性指數(shù)與土壤水分和粉粒含量呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)，與電導(dǎo)率和pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)，在土壤水分較低的環(huán)境條件下(2.19%～6.28%)，土壤水分是影響多樣性指數(shù)的最主要因子，當(dāng)土壤水分>8.0%時(shí)，多樣性指數(shù)趨于穩(wěn)定，同時(shí)，土壤pH值>9.0時(shí)，多樣性指數(shù)有明顯下降趨勢(shì)。 [結(jié)論] 梭梭林林下植被的分布和物種多樣性是由土壤水分、電導(dǎo)率和土壤質(zhì)地為主的多種土壤因子綜合作用的結(jié)果。

植被分布; 物種多樣性; 土壤水分; 土壤電導(dǎo)率

文獻(xiàn)參數(shù)： 丁改改, 蔣進(jìn), 宋春武, 等.土壤因子對(duì)莫索灣梭梭林林下植被分布和多樣性的影響[J].水土保持通報(bào)，2017,37(4)：20-26.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.04.004；DingGaigai,JiangJin,SongChunwu,etal.EffectsofsoilconditionsonundergrowthspeciesdistributionanddiversityinHaloxylon AmmodendronforestinMosuowan[J].BulletinofSoilandWaterConservation, 2017,37(4)：20-26.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.04.004

林下草本植被是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，雖然所占生物量比例較低，但在森林生態(tài)系統(tǒng)中的重大作用不可忽視：是恢復(fù)森林植被的重要手段；影響森林的能量流動(dòng)和喬木物種幼苗的更新和萌生；對(duì)立地條件具有指示作用；維持森林物種多樣性等[1-2]。林下植物的生長、分布和多樣性不僅受到森林樹種組成、密度和林冠遮陰的影響，還受到環(huán)境因子的制約[3]。氣候和地貌在區(qū)域尺度上是影響植物分布和多樣性的主導(dǎo)因素，而土壤因子在群落尺度上起著決定作用[4-5]。植物多樣性恢復(fù)是植被恢復(fù)過程中的直接體現(xiàn)，揭示植物分布與土壤因子和物種多樣性之間的關(guān)系，有助于了解不同生境植被的演替方向，對(duì)荒漠區(qū)和退化區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的人工恢復(fù)和重建具有重要的理論和實(shí)踐意義[6-9]。

莫索灣位于古爾班通古特沙漠西南緣，東、北、西三面為沙漠環(huán)抱，呈現(xiàn)出綠洲帶與沙漠帶交替分布的格局，是中國梭梭荒漠的典型區(qū)域之一[10]，由固定、半固定以及流動(dòng)的沙丘、沙地組成。地帶性土壤屬于荒漠灰鈣土，但自綠洲開墾以來，土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變，土壤演變成多種灌溉耕作土。1984年起為防治沙漠化的進(jìn)一步蔓延，改善沙漠邊緣生態(tài)環(huán)境，保障人民生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在此營造了大量的人工梭梭林，使該區(qū)梭梭林格局由東北天然梭梭林向西南人工梭梭林逐漸過渡。同時(shí)，人工林的營建進(jìn)一步影響了土壤環(huán)境，從而改變了植物的分布、定居和多樣性。由于該區(qū)屬沙質(zhì)荒漠生態(tài)系統(tǒng)，立地條件不穩(wěn)定、生物區(qū)系組成貧乏、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，植被的分布和多樣性對(duì)于穩(wěn)定當(dāng)?shù)鼗哪鷳B(tài)環(huán)境至關(guān)重要。莫索灣地區(qū)以往的研究工作主要集中在梭梭林土壤水分變化[11]、梭梭群落分布特性等[12]方面，進(jìn)一步定量地研究人工造林恢復(fù)該區(qū)生態(tài)環(huán)境后從天然梭梭林到人工梭梭林林下植被分布和物種多樣性與土壤因子的關(guān)系具有重要科學(xué)意義。本文在對(duì)該地區(qū)梭梭林詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用典范對(duì)應(yīng)分析法(canonical correspondence analysis， CCA)確定影響林下植物分布變化的關(guān)鍵土壤因子[13]，同時(shí)，用廣義加型模型(generalized additive model， GAM)分析物種多樣性指數(shù)與關(guān)鍵土壤因子的回歸關(guān)系，以期量化解釋土壤因子對(duì)不同梭梭林林下植被物種多樣性的影響，為莫索灣地區(qū)植物多樣性保護(hù)提供參考。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究在古爾班通古特沙漠西南緣莫索灣梭梭林內(nèi)進(jìn)行，地理坐標(biāo)為45°07′N，86°01′E，海拔高度為308～358 m。該區(qū)域?qū)俚湫偷拇箨懜珊祷哪畾夂?，年平均氣溫?～6 ℃，最高氣溫集中在7月，平均可達(dá)22～26 ℃；年平均降雨量為114.89 mm，主要集中在4—6月，年蒸發(fā)量1 942.1 mm。冬季有穩(wěn)定積雪，平均厚度約為13 cm左右，最厚可達(dá)27 cm，3月融化，使春季土壤含水量增加。風(fēng)季為春夏兩季，最大風(fēng)速達(dá)20 m/s。地帶性土壤屬荒漠灰鈣土，部分土地發(fā)生堿化[14]。研究區(qū)根據(jù)林地類型劃分為天然梭梭(Haloxylonammodendron)林、天然—人工梭梭林和人工梭梭林。天然梭梭林以梭梭為建群種，同時(shí)分布有檉柳(Tamarixchinensis)、沙拐棗(Calligonummongolicum)和紅砂(Reaumuriasongarica)等主要植物，土壤屬于輕微鹽漬化強(qiáng)堿性土壤；天然—人工梭梭林位于天然梭梭林和人工種植梭梭林交錯(cuò)處，主要分布有天然梭梭和人工種植梭梭，同時(shí)有極少數(shù)沙拐棗和檉柳分布，土壤無鹽漬化現(xiàn)象，呈強(qiáng)堿性土；人工梭梭林于1984年種植，屬純種人工梭梭林，目前無其它灌木生長，土壤無鹽漬化現(xiàn)象，屬堿性土。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置 2016年5—6月，在不同梭梭林內(nèi)隨機(jī)各選取5個(gè)10 m×10 m的樣地，共15個(gè)，各樣地之間的距離大于100 m，同時(shí)在各樣地中設(shè)置10個(gè)1 m×1 m的草本樣方。記錄每個(gè)草本樣方中植物的名稱、株數(shù)、高度和冠幅。

1.2.2 土壤因子調(diào)查 土壤含水量(SW)采用土鉆取樣烘干稱重法測(cè)定表層(0—40 cm)土壤含水量，每個(gè)樣地重復(fù)5次取平均值得到平均土壤含水量。結(jié)皮蓋度(Crc)使用剪刀除去地上草本植物后估算，將1 m×1 m的樣方分為4個(gè)象限，每一象限內(nèi)估算結(jié)皮蓋度后加和，多人多次估算，取平均值為最后的蓋度值。結(jié)皮厚度(Crt)采用游標(biāo)卡尺測(cè)定。土壤電導(dǎo)率(EC)采用直徑3 cm的土鉆鉆取5個(gè)0—40 cm的土樣混合成一個(gè)混合樣，過1 mm篩去除雜質(zhì)，采用1∶5土水比浸提液測(cè)定。土壤pH值采用玻璃電極法測(cè)定。土壤粒徑采用BT-2001型激光粒度分布儀(濕法)，結(jié)果以體積百分量表示，分為<0.002 mm黏粒、0.002～0.02 mm粉粒和0.02～2 mm砂粒[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Canoco 4.5軟件對(duì)物種相對(duì)重要值進(jìn)行除趨勢(shì)對(duì)應(yīng)分析(detrended correspondence analysis， DCA)，可得Lengths of gradient 的第1軸為2.736，應(yīng)選擇冗余分析(redundancy analysis， RDA)對(duì)物種相對(duì)重要值和土壤因子排序，但考慮到零值較多，影響準(zhǔn)確性，故選用CCA。物種相對(duì)重要值=(相對(duì)高度+相對(duì)蓋度+相對(duì)頻度+相對(duì)多度)/400；Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)用DPS 7.5軟件進(jìn)行計(jì)算。各物種多樣性指數(shù)和土壤因子的回歸關(guān)系基于R軟件平臺(tái)的mgcv軟件包進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 林下植物分布的重要值和物種多樣性

由表1可知，3個(gè)林地共統(tǒng)計(jì)到19種植物，分屬于7個(gè)科，其中藜科植物最多，占比為47%。天然梭梭林共分布有植物15種，以甘新念珠芥(Neotorulariakorolkowii)、濱藜(Atriplexpatens)、鹽生草(Halogetonglomeratus)和刺沙蓬(Salsolaruthenica)為優(yōu)勢(shì)種，重要值各為18.23%，18.00%，10.93%和12.08%。天然—人工梭梭林有植物12種，以濱藜、細(xì)裂補(bǔ)血草(Limoniumleptolobum)、絲葉芥(Leptaleumfilifolium)和甘新念珠芥為優(yōu)勢(shì)種，其中細(xì)裂補(bǔ)血草是該林地的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，重要值為34.06%；人工梭梭林共有植物9種，以蟲實(shí)(Corispermumhyssopifolium)、濱藜、甘新念珠芥和角果藜(Ceratocarpusarenarius)為優(yōu)勢(shì)種，蟲實(shí)是該林地的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，重要值為36.8%。由天然林到人工林林下植被蓋度逐漸增加，物種多樣性指數(shù)逐漸減小。

表1 不同林地林下植物物種組成的重要值和物種多樣性

注：狹果鶴虱(Lappulasemiglabra)，東方旱麥草(Eremopyrumorientale)，萹蓄(Polygonumaviculare)，齒稃草(Schismusarabicus)，刺毛堿蓬(Suaedaacuminata)，黃花軟紫草(Arnebiaguttata)，叉毛蓬(Petrosimoniasibirica)，彎曲四齒芥(Tetracmequadricornis)，米奴草(Minuartiakryloviana)，黃鵪菜(Youngia)。

2.2 土壤因子對(duì)林下植物分布的影響

由CCA分析得到各樣地—土壤因子和物種—土壤因子的二維排序圖(圖2)。圖中的箭頭表示土壤因子，其所在象限表示該土壤因子與排序軸相關(guān)性的正負(fù)；連線的長短表示植物分布與該土壤因子的相關(guān)性強(qiáng)弱，連線越長，相關(guān)性越大。連線在排序軸的斜率表示該土壤因子與排序軸的相關(guān)性強(qiáng)弱，夾角越小，相關(guān)性越高。

由CCA分析可知(圖2)，CCA前2個(gè)排序軸的特征值分別為0.314，0.198，第一排序軸與土壤pH值、電導(dǎo)率、土壤含水量和粉粒含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)，與砂粒含量、結(jié)皮厚度和蓋度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.01)，第一軸解釋了61.2%的植物物種變化和38.1%的物種與土壤因子的關(guān)系；第二軸與土壤電導(dǎo)率和水分呈極顯著正相關(guān)，而與pH呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)，第二軸解釋了37.4%的物種變化和62.2%的物種與土壤因子的關(guān)系，說明前2個(gè)排序軸反映了植物分布與土壤因子關(guān)系的大部分信息。土壤因子對(duì)不同林地植物分布的影響有差異，黃花軟紫草、鶴虱和刺沙蓬只分布在天然林，土壤水分、電導(dǎo)率、土壤黏粒和粉粒含量與該林地相關(guān)性較強(qiáng)；細(xì)裂補(bǔ)血草、絲葉芥、米奴草和黃鵪菜分布在天然—人工梭梭林，該林地土壤pH值最高，平均為9.68，是主要影響因子；蟲實(shí)僅出現(xiàn)在人工林，該林地結(jié)皮厚度、蓋度和土壤砂粒含量較高，分別為1.55 cm，72%和63.62%；甘新念珠芥、梭梭幼苗、濱藜和萹蓄在三種林地均有分布，且分布量均較高，說明這幾種植物對(duì)荒漠環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)。

圖1 樣地-土壤因子和物種-土壤因子的CCA二維排序

2.3 土壤因子對(duì)物種多樣性的影響

土壤因子對(duì)物種多樣性具有顯著影響(表2，圖2)。在8個(gè)土壤因子指標(biāo)中，Shannon多樣性指數(shù)與土壤水分、電導(dǎo)率、土壤pH值和粉粒含量均呈極顯著相關(guān)(表2)，與各因子的GAM回歸可知(圖2)，Shannon指數(shù)與土壤粉粒含量呈極顯著線性相關(guān)，與土壤含水量呈極顯著非線性正相關(guān)(p<0.01)，而與電導(dǎo)率和土壤pH值均呈極顯著非線性負(fù)相關(guān)(p<0.01)。其中，電導(dǎo)率的解釋量最高，為60.6%，其次為粉粒含量，解釋量為33.4%。由4個(gè)土壤因子指標(biāo)共同擬合的回歸曲線對(duì)Shannon指數(shù)的解釋量為94.9%，說明這4個(gè)土壤因子指標(biāo)是影響Shannon多樣性指數(shù)的關(guān)鍵。Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)與土壤水分、電導(dǎo)率和粉粒含量均呈極顯著相關(guān)(p<0.001)，其中與土壤水分含量呈非線性正相關(guān)，與粉粒含量呈線性正相關(guān)，與土壤電導(dǎo)率呈非線性負(fù)相關(guān)，電導(dǎo)率的解釋量同樣最高，為51%，而土壤水分和粉粒含量的解釋量基本一致，分別為33.1%和35.7%。3個(gè)土壤因子指標(biāo)共同擬合回歸曲線對(duì)Simpson指數(shù)的解釋量為97.7%。Pielou均勻度指數(shù)與土壤電導(dǎo)率、pH值和砂粒含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)，而土壤含水量呈極顯著非線性正相關(guān)。土壤含水量、電導(dǎo)率和砂粒含量的解釋均較大，分別為70.2%，58.4%和47.1%。4個(gè)土壤因子指標(biāo)共同擬合回歸曲線對(duì)Pielou指數(shù)的解釋量達(dá)96.3%。

土壤水分與多樣性指數(shù)之間均呈非線性正相關(guān)，當(dāng)含水量達(dá)到一定值時(shí)，多樣性指數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定。由表3可知，當(dāng)土壤含水量為2.19%～6.28%時(shí)，多樣性指數(shù)與土壤水分之間均呈顯著相關(guān)性，土壤水分對(duì)多樣性指數(shù)的解釋量達(dá)70%以上，而當(dāng)含水量為6.52%～13.13%時(shí)，土壤水分與多樣性指數(shù)之間相關(guān)性不顯著，解釋量也大幅降低?？傮w來看，土壤因子對(duì)物種多樣性指數(shù)的影響表現(xiàn)為：當(dāng)土壤含水量≥8%時(shí)，3個(gè)多樣性指數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定(圖2，表3)；當(dāng)土壤pH值>9.0時(shí)，Shannon多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)；同時(shí)，粒徑較大的砂粒含量>40%時(shí)，Pielou均勻度指數(shù)同樣出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)；土壤電導(dǎo)率對(duì)Simpson指數(shù)影響較大，當(dāng)電導(dǎo)率在0.75～1.75 mS/cm時(shí)，Simpson指數(shù)較穩(wěn)定。

表2 土壤因子與物種多樣性指數(shù)GAM曲線回歸

注：SW為土壤含水量(%)； EC為土壤電導(dǎo)率(mS/cm)； Silt為粉粒含量(%)； Sand為砂粒含量(%)。*表示在p<0.05水平回歸顯著；**表示在p<0.01水平回歸極顯著；***表示在p<0.001水平回歸極顯著。edf為有效自由度。下同。

圖2 土壤因子對(duì)物種多樣性影響的GAM擬合曲線

土壤水分范圍土壤平均含水量/%多樣性指數(shù)edfFp解釋偏差/%Shannon1.670115.7<0.001***98.62.19%～6.28%3.78Simpson1.59520.940.0095**92.7Pielou110.910.0291*73.2Shannon11.1290.32915.86.52%～13.13%8.09Simpson11.7570.23322.6Pielou1.5433.7070.07262.6

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

植被分布受到環(huán)境因子的強(qiáng)烈影響[16]。本研究表明，刺沙蓬主要分布在土壤水分和電導(dǎo)率較高、粒徑組成較細(xì)的梭梭林，細(xì)裂補(bǔ)血草在土壤pH較高的林地分布，蟲實(shí)分布在土壤結(jié)皮發(fā)育較好、砂粒含量較高的林地。甘新念珠芥、濱藜和萹蓄對(duì)荒漠環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)，3個(gè)林地均有分布，且具有較高的重要值。由天然梭梭林到人工梭梭林，生物結(jié)皮厚度和蓋度逐漸增加，土壤水分含量和電導(dǎo)率逐漸降低，林下植被的分布表現(xiàn)為對(duì)抵抗環(huán)境擾動(dòng)和保持種群穩(wěn)定能力更強(qiáng)的一年生草本植物[17]逐漸成為優(yōu)勢(shì)種，同時(shí)，自然更新的梭梭幼苗相對(duì)重要值逐漸增大(由表1梭梭的相對(duì)重要值體現(xiàn))。生物結(jié)皮的出現(xiàn)、發(fā)展和時(shí)空變化可揭示干旱荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境的演變趨勢(shì)[18]，生物結(jié)皮的發(fā)育、土壤水分和電導(dǎo)率影響了林下植物的定居和個(gè)體生長[19]，司朗明等[20]研究指出，土壤電導(dǎo)率和土壤含水量與梭梭幼苗的活株密度呈極顯著負(fù)相關(guān)，本研究結(jié)果與此一致。

土壤特性與物種多樣性具有顯著相關(guān)性[16,21-24]。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤水分、電導(dǎo)率、pH和土壤粒徑是影響物種多樣性的主要因素。3個(gè)多樣性指數(shù)(Shannon多樣性指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù))與土壤水分和粉粒含量均呈極顯著正相關(guān)，與土壤電導(dǎo)率和pH值呈顯著負(fù)相關(guān)。但也有研究發(fā)現(xiàn)，土壤水分和電導(dǎo)率與物種多樣性指數(shù)之間沒有顯著相關(guān)性[25]，這主要與研究區(qū)建群種和土壤取樣深度有關(guān)。本研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，各土壤因子與各多樣性指數(shù)的解釋量不同，電導(dǎo)率對(duì)Shannon多樣性指數(shù)和Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的解釋量均最大，分別為60.6%和51%，土壤水分對(duì)Pielou均勻度指數(shù)的解釋量最大，為70.2%。并且，當(dāng)林地土壤含水量大于8%時(shí)，隨著含水量的增加，多樣性指數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定，土壤pH>9.0時(shí)，Shannon多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。這主要是因?yàn)橥寥浪痔幱诓煌秶鷷r(shí)對(duì)多樣性指數(shù)的影響不同(表3)，當(dāng)梭梭林地平均土壤水分在3.78±0.61%時(shí)，土壤水分對(duì)多樣性指數(shù)的影響最大，解釋量也最大，當(dāng)土壤水分為8.09±0.57%時(shí)，土壤水分與多樣性指數(shù)之間相關(guān)不顯著，且對(duì)各多樣性指數(shù)的解釋量很低。因此，在分析土壤水分和電導(dǎo)率與物種多樣性關(guān)系時(shí)，尤其是干旱荒漠區(qū)，不僅要考慮喬、灌木類型和不同植被層對(duì)土壤水分利用深度的不同，選擇合適深度的土壤數(shù)據(jù)，同時(shí)應(yīng)該說明土壤水分的變化范圍。

3.2 結(jié) 論

不同梭梭林地林下植被分布的差異和物種多樣性主要由土壤因子的空間異質(zhì)性所致，表現(xiàn)為不同林地內(nèi)優(yōu)勢(shì)種、主要植物分布和自然更新梭梭幼苗的相對(duì)重要值隨土壤水分、電導(dǎo)率、pH值和生物結(jié)皮發(fā)育的不同而變化；土壤水分較高的環(huán)境下(8.09±0.57%)，土壤電導(dǎo)率和土壤中粉粒含量是影響Shannon多樣性指數(shù)和Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)最主要的土壤因子，影響Pielou均勻度指數(shù)的主要因子是土壤水分。當(dāng)土壤含水量大于8.0%時(shí)，多樣性指數(shù)趨于穩(wěn)定，同時(shí)，土壤pH值>9.0時(shí)，多樣性指數(shù)有明顯下降趨勢(shì)。本研究為該區(qū)物種多樣性保護(hù)和進(jìn)行人工植被恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)具有一定的參考價(jià)值。

[1] 褚建民,盧琦,崔向慧,等.人工林林下植被多樣性研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究,2007,20(3):9-13.

[2] 余敏,周志勇,康峰峰,等.山西靈空山小蛇溝林下草本層植物群落梯度分析及環(huán)境解釋[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2013,37(5):373-383.

[3] 張佳,李生宇,靳正忠,等.防護(hù)林下草本植物層片物種多樣性與環(huán)境因子的關(guān)系[J].干旱區(qū)研究,2011,28(1):118-125.

[4] 吳昊,王得祥,黃青平,等.環(huán)境因子對(duì)秦嶺南坡中段松櫟混交林物種多樣性的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012,40(9):41-50.

[5] 張峰,張金屯.歷山自然保護(hù)區(qū)豬尾溝森林群落植被格局及環(huán)境解釋[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2003,23(3):421-427.

[6] 馮云,馬克明,張育新,等.遼東櫟林不同層植物沿海拔梯度分布的DCCA分析[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2008,32(3):568-573.

[7] 張桂英,姜秀萍,王麗娟,等.三北防護(hù)林工程建設(shè)前后科爾沁沙地環(huán)境變化[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2014,30(5):181-184.

[8] Zuo Xiaoan, Zhao Xueyong, Zhao Halin,et al. Scale dependent effects of environmental factors on vegetation pattern and composition in Horqin Sandy Land, Northern China[J]. Geoderma, 2012,173(1/9)：1-9.

[9] 周欣,左小安,趙學(xué)勇,等.科爾沁沙地植物群落分布與土壤特性關(guān)系的DCA,CCA及DCCA分析[J].生態(tài)學(xué)雜志,2015,34(4):947-954.

[10] 黃培佑,呂自力.莫索灣綠洲的建立與梭梭荒漠的動(dòng)態(tài)研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,1995,9(4):173-179.

[11] 姜有為,蔣進(jìn),宋春武,等.平茬與間伐對(duì)古爾班通古特沙漠人工林土壤水分的影響[J].干旱區(qū)研究,2014,31(6):998-1004.

[12] 劉茂秀.莫索灣地區(qū)梭梭群落生態(tài)學(xué)特性初步研究[D].新疆 烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.

[13] Hopfensperger K N, Burgin A J, Schoepfer V A, et al. Impacts of saltwater incursion on plant communities, anaerobic microbial metabolism, and resulting relationships in a restored freshwater wetland[J]. Ecosystems, 2014,17(5)：792-807.

[14] 錢亦兵,李銀芳.莫索灣墾區(qū)荒漠化土地物理特性研究[J].干旱區(qū)研究,1999,16(2):41-45.

[15] 許文強(qiáng),羅格平,陳曦等.干旱區(qū)綠洲不同土地利用方式和強(qiáng)度對(duì)土壤粒度分布的影響[J].干旱區(qū)地理,2005,28(6):800-805.

[16] 任學(xué)敏,楊改河,王德祥,等.環(huán)境因子對(duì)巴山冷杉—糙皮樺混交林物種分布及多樣性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2012,32(2):605-613.

[17] 吳旭東,宋乃平,潘軍.沙質(zhì)草地生境中植物群落對(duì)土壤質(zhì)地演進(jìn)的響應(yīng)[J].水土保持學(xué)報(bào),2016,30(3):285-290.

[19] 馬全林,王繼和,朱淑娟.降水、土壤水分和結(jié)皮對(duì)人工梭梭(Haloxylonammodendron)林的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2007,27(12):5057-5067.

[20] 司朗明,劉彤,信譽(yù).古爾班通古特沙漠土壤因素對(duì)退化梭梭更新局限的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志,2010,29(10):1925-1930.

[21] 崔楠,呂光輝,劉曉星,等.胡楊、梭梭群落土壤理化性質(zhì)及其相互關(guān)系[J].干旱區(qū)研究,2015,32(3):476-482.

[22] 楊麗,張秋良.大興安嶺興安落葉松林下植被多樣性及土壤養(yǎng)分季節(jié)分布特征[J].水土保持學(xué)報(bào),2015,29(6):124-130.

[23] 李偉,張翠萍,魏潤鵬.廣東中西部桉樹人工林植物多樣性與林齡和土壤因子的關(guān)系[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(17):4957-4965.

[24] 徐磊,廖帆,嚴(yán)成,等.梭梭群落物種多樣性與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性研究[J].干旱區(qū)研究,2015,32(5):875-881.

[25] 楊玉海,陳亞寧,李衛(wèi)紅.新疆塔里木河下游土壤特性及其對(duì)物種多樣性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2008,28(2):602-611.

EffectsofSoilConditionsonUndergrowthSpeciesDistributionandDiversityinHaloxylon AmmodendronForestinMosuowan

DINGGaigai1,2,JIANGJin1,SONGChunwu1,LIYaping1,2

(1.XinjiangInstituteofEcologyandGeography,ChineseAcademyofSciences,Urumqi，Xinjiang830011,China; 2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)

[Objective] The effects of soil conditions on species distribution and diversity underHaloxylonammodendronForest were researched to provide references for biodiversity preservation. [Methods] Methods of canonical correspondence analysis and generalized additive model were used to analyze the effects of soil factors on species distribution and diversity underHaloxylonammodendronforest in Mosuowan. The forest is located in the southwest of Gurbantunggut Desert, have three types as natural, natural-artificial and artificialHaloxylonammodendronforests. [Results] (1) Soil water(SW), electrical conductivity(EC) and biological crust were the main factors of species distribution.SalsolaruthenicaandLappulasemiglabratend to distribute in high levels of soil water and electrical conductivity; whereasTimoniumleptolobumprefer growing in soil with high pH value, forCorispermumhyssopifolium, conditions of low soil water and electrical conductivity, and of having biological crust, were seemed to be more preferable.NeotorulariakorolkowiiandAtriplexpatenshave good adaptability and can establish and distribute in all three forests. Natural regeneration ofHaloxylonammodendronwas found increased with the decreases of SW and EC, increased with the increase of biological crust. (2) SW, EC, pH value and soil structure were the main influence factors of diversity. There were high significant positive correlations(p<0.01) between species diversity indices and contents of SW and silt, and there were significant negative correlation(p<0.01) between species and values of EC and pH. Under the condition of low soil water, about 2.19% and 6.28%, soil water was found to be the most factor that influence species diversity. When SW>8%, species diversity tend to be stable when SW increase. Species diversity decline obviously when pH value>9.0. [Conclusion] Undergrowth species distribution and diversity inHaloxylonammodendronforest were influenced by a variety of soil factors, in which SW and EC played the most important role.

speciesdistribution;diversity;soilwater;electricalconductivity

A

： 1000-288X(2017)04-0020-07

：Q948

2017-01-05

：2017-02-13

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目子課題“特殊困難立地防風(fēng)固沙體系營建技術(shù)研究”(Y512051001)

丁改改(1991—),女(漢族),新疆自治區(qū)阜康市人，碩士研究生，研究方向?yàn)榛哪畢^(qū)土壤水分及植物多樣性。E-mail:gai_gaiding@163.com。

蔣進(jìn)(1959—)，男(漢族)，湖南省長沙市人，學(xué)士，研究員，主要從事荒漠環(huán)境治理與綠洲生態(tài)建設(shè)研究工作。E-mail:jiangjin@ms.xjb.ac.cn。