圍封對荒漠草原植物群落特征的影響

沙文生 王蕾 張娜 劉希鵬 楊潔

摘要?為了研究不同圍封年限荒漠草原植物群落特征的變化情況，采用常規(guī)調查法進行了調查與研究。結果表明，退化草地圍封后，多年生草本的優(yōu)勢地位增加，植物群落的地上生物量、草群密度、植株高度和蓋度都有所增加;隨圍封年限的增加物種多樣性指數先降低后升高;圍欄封育有利于草地植被群落的穩(wěn)定。

關鍵詞?圍封;植物群落;物種多樣性;群落穩(wěn)定性;荒漠草原

中圖分類號?S812?文獻標識碼?A?文章編號?0517-6611（2021）03-0081-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.022

Abstract?In?order?to?study?the?changes?in?the?characteristics?of?plant?communities?in?the?desert?steppe?with?different?enclosing?years，?investigations?and?studies?were?carried?out?using?conventional?survey?methods.The?study?showed?that?after?degraded?grassland?was?enclosed，?the?superiority?of?perennial?herbs?increased，?and?the?aboveground?biomass，?grass?density，?plant?height?and?coverage?of?the?plant?community?had?increased.?With?increased?periods?of?enclosure，?the?species?diversity?index?decreased?first?and?then?increased.?Enclosure?was?beneficial?to?the?stability?of?grassland?vegetation?community.

Key?words?Enclosure;Plant?community;Species?diversity;Plant?community?stability;Desert?steppe

圍欄封育在退化草地的恢復與重建中是一種簡易而有效的措施[1]。圍欄封育解除了放牧壓力，為退化植被的休養(yǎng)生息提供了時機，促使了天然草地的自然恢復[2-3]。草地群落的結構、產草量及物種多樣性是恢復草地生態(tài)系統(tǒng)固有結構和功能的核心指標。該研究以鹽池縣高沙窩鎮(zhèn)未圍封和圍封3、5、7年的荒漠草原為研究對象，對草地植物群落的組成、結構、多樣性和穩(wěn)定性進行了研究，皆在為鹽池縣荒漠草原圍欄封育后的合理利用提供理論依據。

1?材料與方法

1.1?研究區(qū)自然概況

研究區(qū)位于寧夏鹽池縣西北部的高沙窩鎮(zhèn)，距鹽池縣城50?km，地處37°54′20.55″～37°58′55.62″N、106°55′47.91″～107°01′16.68″E，海拔1?422～1?431?m，年均氣溫7.7?℃，年日照時數為2?867.9?h，無霜期128?d。多年（1954—2006年）年均降水量約為250?mm，降水主要集中在夏、秋兩季，7、8、9月份的降水量占全年降水總量的62%;平均潛在蒸發(fā)量為2?403.7?mm。研究區(qū)土壤為風沙土，地帶性植被屬荒漠草原[4]。

1.2?調查內容及方法

選取鹽池縣高沙窩鎮(zhèn)未圍封（對照，CK）、圍封3年（E3）、圍封5年（E5）、圍封7年（E7）的荒漠草原作為研究對象，在不同的樣地內隨機設置10個1?m2樣方，采用常規(guī)調查法[5]調查每個樣方內物種種類、高度、密度、蓋度、頻度、生物量。

1.3?數據處理

植物種群的重要值（IV）按以下公式計算[6]：

物種多樣性指數計算公式如下[7-8]：

式中，S為樣方內出現的物種總數，Pi為第i個物種的相對重要值，ni為第i個物種的重要值，N為群落中所有物種的重要值之和。

呂光輝等[9]對Godron群落穩(wěn)定性測定方法進行了改進，該研究運用改進后的方法計算草地植被群落的空間穩(wěn)定性。

1.4?數據分析

采用Excel?2007進行基礎數據的統(tǒng)計和處理，采用SPSS?17.0統(tǒng)計分析軟件進行方差分析。

2?結果與分析

2.1?不同圍封年限植物群落組成

整個研究區(qū)內共調查出31種植物，其中禾本科植物有短花針茅（Stipa?breviflora）、賴草（Leymus?secalinus）、冰草（Agropyron?cristatum）、白草（Pennisetum?centrasiaticum）、糙隱子草（Cleistogenes?squarrosas）、稗草（Echinochloa?crusgalli）、狗尾草（Setaria?viridis）7種;豆科植物有牛枝子（Lespedeza?potaninii）、甘草（Glycyrrhiza?uralensis）、砂珍棘豆（Oxytropis?gracilima）、狹葉米口袋（Gueldenstaedtia?stenophylla）、刺葉柄棘豆（Oxytropis?aciphylla）、草木樨狀黃芪（Astragalus?melilotoides）6種;菊科植物有絲葉山苦荬?（Ixeris?chinensis?var.graminifolia）、豬毛蒿（Artemisia?scoparia）、叉枝鴉蔥（Scorzonera?divaricata）、刺兒菜（Cirsium?segetum）、砂藍刺頭（Echinops?gmelini）、阿爾泰狗哇花（Heteropappus?altaicus）6種;藜科植物有刺沙蓬（Salsola?pestifer）、瘤果蟲實（Corispermum?tylocarpum）、豬毛菜（Salsola?collina）3種;大戟科植物有乳漿大戟（Euphorbia?esula）、地錦（Euphorbia?humifusa）2種;蒺藜科植物有匍根駱駝蓬（Peganum?nigellastrum）、蒺藜（Tribulus?terrestris）2種;銀灰旋花（Convolvulus?ammannii）、老瓜頭（Cynanchum?komarovii）、遠志（Polygala?tenuifolia）、二裂委陵菜（Potentilla?bifurca）、戈壁天門冬（Asparagus?gobicus）各1種分別屬于旋花科、蘿藦科、遠志科、薔薇科、百合科。

從圖1可以看出，不同圍封年限植物生活型功能群組成基本相同，調查到的31種植物分為多年生草本、一年生草本、半灌木3種生活型，但物種數比例和重要值比例不一致;E5與CK、E3、E7相比多年生草本物種數比例降低，一年生草本物種數比例升高，但不同圍封年限半灌木物種數比例基本保持不變;E3多年生草本的重要值最高，E5次之，E5一年生草本重要值增加、半灌木重要值降低;說明E5多年生草本和一年生草本的優(yōu)勢地位增加。

由圖2可知，圍封年限對藜科草類和雜類草的重要值影響不大;E5禾本科草類重要值最高，CK重要值最低;CK菊科草類重要值最高，E5重要值最低;說明圍封對禾本科草類的生長發(fā)育有利。

2.2?不同圍封年限植物群落結構

從圖3可以看出，CK、E3、E5、E7地上生物量隨圍封年限的增加而增加。E7地上生物量最高，為94.88?g/m2，與CK、E3、E5地上生物量之間的差異顯著（P<0.05）;CK地上生物量最低，與E3之間的差異不顯著（P>0.05）。

從圖4可以看出，隨圍封年限的增加，植物群落的草群密度、植株高度和蓋度都有所增加。E5的草群密度最高，與CK、E3、E7差異顯著（P<0.05）;E7植株高度最高，與CK、E3、E5差異顯著（P<0.05），但CK、E3、E5之間植株高度差異不顯著（P>0.05）;E7植物群落的蓋度最高，與E3、E5差異不顯著（P>0.05），但E3、E5、E7與CK植物群落的蓋度差異顯著（P<0.05），說明圍封后草地植物群落的蓋度明顯增加。

2.3?不同圍封年限植物群落多樣性

從圖5可以看出，E5豐富度指數、多樣性指數、均勻度指數最低，CK則最高，隨圍封年限的增加豐富度指數、多樣性指數、均勻度指數先降低后升高。CK?與E3豐富度指數差異不顯著（P>0.05），與E5、E7差異顯著（P<0.05）;CK與E3、E5、E7多樣性指數差異顯著（P<0.05）;E5與CK、E3、E7均勻度指數差異顯著（P<0.05）。

2.4?不同圍封年限植物群落穩(wěn)定性

由圖6可以看出，不同圍封年限下的交點坐標分布均遠離（20，80）穩(wěn)定點，說明CK、E3、?E5和E7草地植被群落均處于不穩(wěn)定的演替階段。CK、E3、?E5和E7穩(wěn)定比分別為24/76、27/73、25/75、26/74，說明圍欄封育有利于草地植被群落的穩(wěn)定，穩(wěn)定性最強的群落為E3，穩(wěn)定性最弱的群落為CK。

3?結論與討論

該研究共調查出31種植物;圍欄封育后草地多年生草本的優(yōu)勢地位增加，雖然E5多年生草本物種數降低，但其重要值偏高，優(yōu)勢地位明顯;圍封對禾本科草類的生長發(fā)育有利，但對藜科草類和雜類草的生長影響不大。張繼義等[10]研究表明科爾沁沙地隨著圍封時間的延長多年生植物的優(yōu)勢度增加。

該研究結果表明，隨圍封年限的增加，植物群落的地上生物量、草群密度、植株高度和蓋度都有所增加，這與鄭翠玲等[3]對封育不同年限沙化草地群落特征進行研究的結果一致。隨圍封年限的增加，豐富度指數、多樣性指數、均勻度指數呈現出先降低后升高的趨勢。圍欄封育有利于草地植被群落的穩(wěn)定，穩(wěn)定性最強的群落為E3，穩(wěn)定性最弱的群落為CK，但圍封7年后草地植被群落仍處于不穩(wěn)定的演替階段。

參考文獻

[1]?王蕾，許冬梅，張晶晶.封育對荒漠草原植物群落組成和物種多樣性的影響[J].草業(yè)科學，2012，29（10）：1512-1516.

[2]?康博文，劉建軍，侯琳，等.蒙古克氏針茅草原生物量圍欄封育效應研究[J].西北植物學報，2006，26（12）：2540-2546.

[3]?鄭翠玲，曹子龍，王賢，等.圍欄封育在呼倫貝爾沙化草地植被恢復中的作用[J].中國水土保持科學，2005，3（3）：78-81.

[4]?王蕾，代鳳英，張娜.荒漠草原自然恢復中草地凋落物的分解速率研究[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2016（1）：123-125，129.

[5]?姜恕，李博，王義鳳.草地生態(tài)研究方法[M].北京：農業(yè)出版社，1988：15-22.

[6]?王蕾，許冬梅，張晶晶.圍封年限對荒漠草原植物群落組成和結構的影響[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)（科技版），2013（3）：5-7，9.

[7]?孫濤，畢玉芬，趙小社，等.圍欄封育下山地灌草叢草地植被植物多樣性與生物量的研究[J].云南農業(yè)大學學報，2007，22（2）：246-250，279.

[8]?王小利，張力，張德罡，等.青海湖地區(qū)線葉嵩草型中度與重度退化草地群落的比較研究[J].草業(yè)科學，2006，23（10）：8-13.

[9]?呂光輝，杜昕，楊建軍，等.阜康綠洲-荒漠交錯帶荒漠植被群落穩(wěn)定性[J].干旱區(qū)地理，2007，30（5）：660-665.

[10]?張繼義，趙哈林，張銅會，等.科爾沁沙地植被恢復系列上群落演替與物種多樣性的恢復動態(tài)[J].植物生態(tài)學報，2004，28（1）：86-92.