克拉瑪依市烏爾禾區(qū)胡楊林下草本層物種多樣性研究

吳瑞 葉爾江·拜克吐爾漢 努爾塔依·鐵利汗 趙文

摘要：該研究選取位于克拉瑪依市烏爾禾區(qū)的典型胡楊天然林，根據(jù)生境特點設置80個1mxlm的小樣方，采用數(shù)理統(tǒng)計分析林下草本層物種多樣性：樣方共調(diào)查到73種植物，隸屬于26科58屬，其中菊科、藜科和禾本科等植物種類占優(yōu)勢，單科單種、單屬單種較多;林冠下豐富度雖高，但均勻度并不高，較高的均勻度在林間空地出現(xiàn);草本層物種多樣性存在明顯生境多樣性差異，這些差異與土壤水分、光照條件、植物高度及植物長勢正相關，所以胡楊林下植物較敏感，因此，在生態(tài)保護過程中，應控制放牧，減少人工干擾;總結北疆荒漠胡楊（Populus euphratica Oliv.）林下草本層物種多樣性規(guī)律，以期為胡楊公益林經(jīng)營管理和評價提供科學依據(jù)。

關鍵詞：物種多樣性，草本層，胡楊林，生境，烏爾禾

DOI： 10.3969/j.issn. 1672-4925.2019.00.031

林下植物作為森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，在維護森林生態(tài)系統(tǒng)結構和功能穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要的作用[1]。從當前研究狀況來看，林下植物不僅可以減少林地水土流失、提高土壤肥力[2]，同時能夠維護系統(tǒng)穩(wěn)定性、影響種子萌發(fā)[3]、提高物種多樣性。目前對于林下植物多樣性研究也屢見不鮮，針對天然林林下植物多樣性與群落動態(tài)[4]、群落分類[5]等方面，以人工林為對象，探究林下植物密度對林下植物多樣性的影響[6].分析了防護林配置與林下植物多樣性的關系[7-8]。胡楊（Populus euphratica Oliv.）是新疆荒漠河谷區(qū)優(yōu)勢樹種，已成為遏制土地沙化、防風固沙、維護生態(tài)安全和保障區(qū)域農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的天然屏障[9]。目前，國內(nèi)外對胡楊林生物多樣性[1O-11]、群落特征[12]、生態(tài)效益評價[13]、更新及群落生物多樣性動態(tài)[14]進行了廣泛研究，但對于胡楊林下草本層物種多樣性研究少見報道。因此，本文以烏爾禾城鎮(zhèn)邊緣區(qū)胡楊林樣地數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析胡楊林下草本層物種多樣性，為胡楊林下草本層管理、物種多樣性保護提供依據(jù)，也為烏爾禾區(qū)建設生態(tài)城市、提高城市森林多樣性與發(fā)展生態(tài)旅游提供科學參考。

1材料與研究方法

1.1研究區(qū)概況

1.2研究方法

烏爾禾區(qū)位于準噶爾盆地西北邊緣地帶，隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市，地理坐標為85°16'-86°03'E，45°38'-46°18'N。該區(qū)域?qū)俚湫痛箨懶员睖貛Ц珊禋夂騾^(qū)，區(qū)域年平均氣溫8.4℃，境內(nèi)累年平均降水量為96.4mm，年均蒸發(fā)量為3016.4mm。土壤類型為典型的林灌草甸土。植被類型主要以荒漠植被為主，如白榆（Ulmus pumila L.）、梭梭（Haloxylonammodendron（C.A.Mey.）Bunge）、白刺（Ni—traria tangutorum Bobr.）等，在區(qū)域內(nèi)也有一定的胡楊為優(yōu)勢種的寒溫帶落葉闊葉林分布。

1.2.1外業(yè)調(diào)查方法

2017年7-8月在烏爾禾區(qū)平原典型的胡楊天然林內(nèi)，根據(jù)生境特征，采用均勻布局法設置80個lmxlm的草本層調(diào)查樣方，以每個小樣方為調(diào)查單位，利用GPS定位儀詳細記錄每個小樣方的位置、生境特點、地理變量等基礎信息，對樣地內(nèi)所有草本植物記錄其名稱、高度、蓋度、生境、生長勢信息予以詳細記錄（評價按表l標準進行）。根據(jù)生境特點把80個樣方分為4個生境類型（表2）。

1.2.2分析方法

根據(jù)樣方調(diào)查數(shù)據(jù)，為了描述物種在群落中的地位，研究所采用的計算公式如下[15-19]：

相對多度（RA）=（某種的多度/所有種的多度和）xl00%

相對蓋度（RC）=（某種的蓋度/所有種的蓋度和）xl00%

相對頻度（RF）=（某種的頻度/所有種的頻度和）xl00% 重要值（RI）=（相對多度（RA）+相對蓋度（RC）+相對頻度（RF））/3

豐富度指數(shù)D= S/N（其中，S為樣地物種數(shù)目，N為所有物種個體數(shù)之和）

上述公式中.S為樣方數(shù)量.i為樣方中第i個物種，P為第i個物種的個體數(shù)占所有物種個體數(shù)的比值，即相對密度。

采用WPS和SPSS17.o進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和繪圖。

2結果與分析

2.1胡楊林下草本層物種組成分析

樣方共調(diào)查到胡楊林下草本層73種植物，隸屬于26科58屬，其中植物種類數(shù)較多的為菊科、藜科和禾本科，分別占總物種數(shù)的23.3%.18.1%和10.9%，其他多以唇形科、旋花科等單科單種、單屬單種為主，主要以野胡麻屬（Dodartia L.）、補血草屬（Limonium Mill.）為主，出現(xiàn)頻率較低。

2.2胡楊林下不同生境林下植物特征

不同生境中林下草本層植物組成見表3。生境l共調(diào)查到43種、1828株植物，總蓋度為77.10%，重要值前10位有狗尾草、車前草、薄荷等;生境2共調(diào)查到30種、631株植物，總蓋度為43.80%，重要值前10位的有大葉補血草、蘆葦、白莖鹽生草等：生境3共調(diào)查到27種、994株植物，總蓋度為45.85%，重要值前10位的有田旋花、駱駝刺、薄荷等：生境4共調(diào)查到40種、l385株植物，總蓋度為72.05%，重要值前10位的主要有狗尾草、堿蓬、駱駝刺、紫苜蓿等。在4個生境中出現(xiàn)樣方數(shù)較多且株數(shù)也較多的有狗尾草、薄荷、蘆葦、車前草等植物，這說明在林下植物組成中，狗尾草、薄荷、蘆葦、車前草等作為草本層優(yōu)勢種，其群落學特征基本不隨生境而發(fā)生變化。

不同生境中草本層植物長勢見表4。從表4可知，按長勢評價生境1為優(yōu)，生境3、生境4為良，生境2為良和中之間。生境l為低洼地，利 于積水且土壤質(zhì)地較好，生境較穩(wěn)定，有利于植物生長，其長勢相對其他三者較好;生境2光照受限，其長勢相對最差：生境3和4次之。

2.3不同生境中胡楊林下草本層物種多樣性

不同生境中林下草本層物種多樣性指數(shù)見表5。生境2多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均高于平均水平，生境4多樣性指數(shù)在4個生境類型中為最高。

草本層植物與生長條件的關系如表6所示，生境l和生境4中土壤水分和長勢相關系數(shù)分別為0.29和0.18，說明生境1和生境4中土壤水分與長勢顯著相關。除林冠邊緣高度與長勢無關外，生境l、生境2和生境4中高度與長勢的相關系數(shù)分別為0.66，-0.62，0.39，說明在生境l和生境4中高度與長勢成正相關，生境2高度與長勢成負相關。

3結論與討論

1）胡楊林下草本層物種相對較少，以單科單種、單屬單種為主，林下草本層中狗尾草、蘆葦、車前草等出現(xiàn)頻度及株數(shù)最多，相對變化較小。

2）生境l植物長勢為優(yōu)，生境3、生境4為良，生境2為良和中之間，這與光照和水分空間分布有一定的關聯(lián)性。生境2豐富度指數(shù)明顯高于其他3類生境。

3）草本層物種多樣性存在明顯的生境多樣性差異，這些差異與土壤水分、光照條件、植物高度及植物長勢有正相關性，所以胡楊林下植物較敏感。因此，在生態(tài)保護過程中，應控制放牧，減少人工干擾。

通常認為草本層植物群落Shannon-Wiener指數(shù)范圍為1.5-3.5[20]。按此標準，胡楊林下草本層物種多樣性偏低，但在特殊環(huán)境條件下的草本層物種豐富度對胡楊林的穩(wěn)定性顯然很重要。物種多樣性指數(shù)是將植物物種數(shù)、個體數(shù)等綜合起來的統(tǒng)計量，能較為準確地反映群落中植物物種的變化程度[21-22]。經(jīng)數(shù)據(jù)分析研究，發(fā)現(xiàn)不同生境下物種多樣性指數(shù)不隨物種豐富度變化而變化的現(xiàn)象，許晴等[23]提出的Simpson指數(shù)的稀釋效應很好地解釋了這一現(xiàn)象。

河床遺跡因有相對較好的水分及土壤條件，樣方中出現(xiàn)的物種數(shù)最多。林冠下相對穩(wěn)定的環(huán)境因子使其豐富度指數(shù)較高，林冠干擾的存在可能導致光照條件發(fā)生變化，所以林冠下植物多樣性最低。林冠邊緣受林冠層影響程度相對較小，可能受限于局部的水熱條件，所以草本層物種多樣性的高低可能與土壤濕度、光照條件和林冠干擾有很大的關聯(lián)性，在今后的研究需進一步驗證主導因子。

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收稿日期：2018- 10-12

*基金項目：烏爾禾區(qū)科技計劃項目（2017WEH07）

第一作者：吳瑞航（1994-），男，碩士研究生，研究方向為森林生態(tài)系統(tǒng)研究。E-mail：916114292@qq.com

通信作者：葉爾江·拜克吐爾漢（1976-），男，副教授，碩士生導師，研究方向為生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測與生物多樣性研究。

E-mail：erjan0701@163.com