烏拉特多種優(yōu)勢灌木(半灌木)生物量研究

崔愛露，蘭登明，賈珂慧，趙宏勝

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

1 引言

生物量，即單位面積或體積內(nèi)生物體的重量，是生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要體現(xiàn)，對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的形成具有十分重要的影響[1～3]。灌木在植被組成中處于重要地位[4]，具有很強(qiáng)的防風(fēng)固沙保持水土的能力,地下根系分布深而廣具有很強(qiáng)的抗旱能力,在荒漠和荒漠草原地區(qū)的生態(tài)保護(hù)、恢復(fù)和重建中占有較大比重[5]，因此，灌木生物量的研究對于荒漠、荒漠化環(huán)境的改善、恢復(fù)、維持其穩(wěn)定的發(fā)展，保護(hù)其物種多樣性、遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性具有重要的價值[6]。在我國因其地域不同，其地帶性差異顯著，所以灌木生物量的相關(guān)研究產(chǎn)生差異性[7，8]。

烏拉特地區(qū)位于內(nèi)蒙古地區(qū)，在北方屏障中的處于重要位置。我國土地荒漠化、鹽堿化面積不斷擴(kuò)大[9，10]，自然生態(tài)環(huán)境仍處于很脆弱的階段。近幾十年來，我國人民對于環(huán)境的恢復(fù)建設(shè)與改善做出了巨大的努力[11，12]，但該地區(qū)的生物量組成、分布的研究在現(xiàn)階段未見報導(dǎo)。因此本文對于該地區(qū)灌木生物量一般特征，不同灌木地上生物量比較、干鮮比的比較進(jìn)行系統(tǒng)分析。通過上述研究為該地區(qū)的生態(tài)保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為該地區(qū)種植適宜的樹種提供參考。

2 材料和方法

2.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于烏拉特地區(qū)，在內(nèi)蒙古西北部，隸屬于巴彥淖爾市，屬于大陸性氣候，年均氣溫3～7 ℃，積溫2200～2600 ℃。年降雨量95～250 mm，年平均日照時數(shù)為3096～3250 h，無霜期100～145 d，年蒸發(fā)量1900～2958 mm。土壤以棕鈣土和栗鈣土為主。植被結(jié)構(gòu)單一。覆蓋率低。植被常以禾本科、豆科居多。

2.2 研究方法

2.2.1 野外調(diào)查方法

對選定的調(diào)查點(diǎn)進(jìn)行植物群落調(diào)查。利用奧維互動地圖進(jìn)行導(dǎo)航到達(dá)指定群落調(diào)查點(diǎn)上，并用GPS定位，在每個選定的調(diào)查點(diǎn)上記錄其群落類型及群落的生境條件以及群落的空間分布格局，同時以調(diào)查點(diǎn)為中心布置一個規(guī)格為100 m×100 m的大樣方，在樣方內(nèi)系統(tǒng)設(shè)置5個10 m×10 m的灌木樣方(圖1)。對樣方內(nèi)出現(xiàn)的所有植物種類組成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，并將真實(shí)的調(diào)查信息記錄在案。

(S：灌木樣方；H：草本樣方；P：土壤剖面調(diào)查點(diǎn))

灌叢地上生物量采用樣方收獲法中的標(biāo)準(zhǔn)株測定法進(jìn)行測量，在灌木樣方內(nèi)選取各類灌叢的標(biāo)準(zhǔn)株，分別測其株數(shù)和分枝數(shù)，每類灌叢均按標(biāo)準(zhǔn)枝法對灌木地上生物量進(jìn)行刈割，采集3個重復(fù)樣本。使用百分之一的電子天平進(jìn)行稱重得它的鮮重，稱重之后將其裝在信封紙袋中存放，并帶回實(shí)驗(yàn)室置于70 ℃烘箱中烘干至恒重后稱重得其干重。最后計算平均值。

在大樣方內(nèi)挖取一個規(guī)格 1.5 m×1.1 m×1.2 m的土壤剖面，利用環(huán)刀分 6 層進(jìn)行取樣(0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～50 cm、50～70 cm、70～100cm)，每層設(shè)置 3 個重復(fù)。土壤含水率、孔隙度和容重由環(huán)刀法測得。

2.2.2 優(yōu)勢種及群落類型的確定方法

重要值是研究某物種在群落中的地位和作用的綜合數(shù)量指標(biāo)，通過重要值的計算，來確定優(yōu)勢種群從而確定群落類型。公式如下:

重要值( % ) = ( 相對蓋度 + 相對高度 + 相對密度) /3

(1)

3 結(jié)果分析

3.1 烏拉特地區(qū)灌木統(tǒng)計

經(jīng)調(diào)查研究統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)烏拉特地區(qū)共有野生植物群落50種，隸屬于11科，29屬。其中豆科(Leguminosae)13種和藜科(Chenopodiaceae)11種，菊科(Asteraceae)16種，根據(jù)統(tǒng)計計算其中優(yōu)勢群落占將近1/2(表1)。

表1 烏拉特灌木科屬統(tǒng)計

3.2 優(yōu)勢灌木生物量一般特征

表2 灌木優(yōu)勢種植被群落統(tǒng)計分析

根據(jù)表2可知，調(diào)查區(qū)內(nèi)植被群落通常以一種及一種以上灌木或半灌木構(gòu)成。研究調(diào)查了該地區(qū)荒漠及荒漠草原灌叢，共涉及到20種灌木優(yōu)勢種群落，由表1可知，烏拉特地區(qū)灌木群落的蓋度范圍為(5.10%～56.16%)。以球果白刺、小果白刺、檸條錦雞兒的蓋度均大于40%，木地膚的蓋度小于10%。

珍珠豬毛菜、紅砂、黑沙蒿、白沙蒿、球果白刺、綿刺、甘蒙錦雞兒、短葉假木賊、墊狀錦雞兒的數(shù)量居多(>500株)。四合木和梭梭數(shù)量極小(<60株)；高度范圍為0.13～1.07 m。梭梭最高，短葉假木賊最矮。

3.3 灌木生物量研究

本文選取灌木優(yōu)勢種的地上生物量，據(jù)統(tǒng)計這些灌叢生物量范圍是0.53～133.51 g/m2，平均數(shù)是28.45 g/m2(表2)。其中黑沙蒿、霸王、檸條錦雞兒、珍珠豬毛菜、小果白刺、四合木的生物量均大于平均數(shù)。其中黑沙蒿最大(133.51±353.92 g/m2)，木地膚最小(0.53±0.24 g/m2)。雖四合木數(shù)量最小但其生物量卻很大(25.72±16.78 g/m2)。這說明該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境惡劣，土壤貧瘠，生物普遍矮小，多為旱生植物(表3)。

表3 灌木地上生物量統(tǒng)計

3.4 灌木干鮮比比較

如圖2所示，研究區(qū)內(nèi)干鮮比介于(28.42%～76.76%)之間，平均為52.27%。甘蒙錦雞兒最大，短葉假木賊最小。干鮮比越大，含水量越小，二者成反比關(guān)系。因此在后期治理生態(tài)環(huán)境時，對于植株的選擇應(yīng)選擇干鮮比大的。

圖2 灌木干鮮比

根據(jù)表1、表2兩組數(shù)據(jù)選取6種優(yōu)勢灌木(黑沙蒿、白刺、珍珠豬毛菜、綿刺、紅砂、)做其相關(guān)性分析，研究其優(yōu)勢種與土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度之間的關(guān)系。從表4可以看出，研究區(qū)內(nèi)灌叢地上生物量和土壤含水率之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，說明土壤含水率是灌叢地上生物量的顯著影響因素；和土壤總孔隙度之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，說明土壤總孔隙度是灌叢地上生物量的顯著影響因素；而和土壤容重之間的關(guān)系不顯著(P>0.01)，說明土壤容重對灌叢地上生物量的影響相對較弱。同時相關(guān)性分析顯示，土壤含水率與土壤總孔隙度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。

表4 灌木地上生物量與土壤指標(biāo)之間的相關(guān)性

4 結(jié)論

該地區(qū)位于高原地區(qū)，其深居內(nèi)陸，降水稀少，處于荒漠、半荒漠的過渡地帶。因此其生態(tài)系統(tǒng)受損處于薄弱階段。該地區(qū)土地貧瘠，物種單一，多為旱生植物。選擇20中灌木為研究對象，其中有6種灌木株數(shù)高于500株；灌木群落的蓋度范圍為(5.10%～56.16%)，球果白刺、小果白刺、檸條錦雞兒的蓋度均大于40%；灌叢生物量范圍是0.53～133.51 g/m2，黑沙蒿最大(133.51±353.92 g/m2)，木地膚最小(0.53±0.24 g/m2)。干鮮比介于(28.42%～76.76%)之間，平均為52.27%。灌木地上生物量與土壤含水量，孔隙度有正相關(guān)的關(guān)系，而與土壤容重之間沒有顯著關(guān)系。因此，以上的結(jié)論對于該地區(qū)的生態(tài)保護(hù)、建設(shè)與修復(fù)，提供了很大的數(shù)據(jù)支撐。對于該地樹種選擇提供扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。