東祁連山陰坡高寒灌叢物種多樣性變化特征研究

摘要為探尋坡向?qū)鄥埠筒莸厣L(zhǎng)的影響及植物在不同生長(zhǎng)條件下的分布規(guī)律，以東祁連山陰坡高寒灌叢、高寒草地為研究對(duì)象，研究其在6—9月物種多樣性變化特征及規(guī)律。結(jié)果表明：高寒灌叢植被多樣性變化指數(shù)為7月（0.031）＜8月（0.037）＜6月（0.042）＜9月（0.043），均勻度指數(shù)為7月（0.027）＜8月（0.034）＜6月（0.038）＜9月（0.047），豐富度指數(shù)為9月（0.339）＜7月（0.399）＜8月（0.420）＜6月（0.439），且在同一時(shí)間段3種植被多樣性指數(shù)為頭花杜鵑＞千里香杜鵑＞繡線菊;高寒草本植被多樣性指數(shù)為9月（6.133）＜7月（6.158）＜8月（6.336）＜6月（6.599），均勻度指數(shù)9月（5.582）＜7月（5.605）＜8月（5.767）＜6月（9.520），豐富度指數(shù)6月（0.206）＜8月（0.410）＜7月（0.418）＜9月（0.429）。

關(guān)鍵詞東祁連山；物種多樣性；高寒灌叢；高寒草地；陰坡

中圖分類號(hào)：S718.54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.02.010

StudyonCharacteristicsofSpeciesDiversityChangeofAlpineShrubonShadySlopeofEasternQilianMountains

YangBiaosheng

（LanzhouBowenCollegeofScienceandTechnology，Lanzhou730101，China）

AbstractInordertoexploretheinfluenceofslopedirectiononshrubandgrasslandgrowthandthedistributionruleofplantsunderdifferentgrowthconditions，takingalpineshrubandalpineherbontheshadyslopeoftheeasternQilianMountainsasresearchobjects，thispaperstudiedthecharacteristicsandrulesofspeciesdiversityvariationfromJunetoSeptember.Theresultsshowedasfollows：alpinescrubvegetationdiversityindexwasJuly（0.031）Murrayapaniculata>Spiraeasalicifolia;thealpineherbagediversityindexwasSeptember（6.133）

KeywordseasternQilianMountains;diversityofspecies;alpineshrub;alpinegrassland;shadyslope

物種多樣性是一個(gè)包括了群落中物種數(shù)量、種的個(gè)體數(shù)及其所占比例的綜合概念，在一定程度上反映了群落組成結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和穩(wěn)定性，是維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和生產(chǎn)的基礎(chǔ)[1]。灌木、草本植物物種多樣性是衡量草地生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性、穩(wěn)定性和持續(xù)性的一個(gè)指標(biāo)[2]。對(duì)高寒灌叢物種多樣性變化特征研究可以更好地了解其植物群落的組成、結(jié)構(gòu)和變化，其意義在于能有效控制和減緩灌叢植物和草本植物的退化[3-5]。

東祁連山屬于典型的高寒地區(qū)[6，7]，其灌叢和草本是該地區(qū)主要植被，而祁連山高寒灌叢物種的多樣性不僅存在著地域分異，還普遍存在坡向的分異[8]。近年來(lái)關(guān)于物種多樣性的研究已經(jīng)成為物種生態(tài)學(xué)研究中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。我國(guó)學(xué)術(shù)界在這一領(lǐng)域的研究范圍也非常廣闊，但前人研究主要限于低海拔的一些草地類型，對(duì)高海拔地區(qū)和高寒灌叢方面的研究相對(duì)有限[9-11]。

本試驗(yàn)?zāi)壳暗难芯總?cè)重于在相同海拔梯度下通過(guò)對(duì)祁連山東段陰坡高寒地區(qū)頭花杜鵑（Rhododendroncapitatum）、千里香杜鵑（Murrayapaniculata）和繡線菊（Spiraeasalicifolia）3種灌叢在不同時(shí)間段內(nèi)物種多樣性變化特征的研究，分析陰坡高寒灌叢和高寒草地生長(zhǎng)狀況及其分布規(guī)律，以期為環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡的評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)[12-14]。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于天祝高山草原實(shí)驗(yàn)站以南（102°28′—102°32′E，37°12′—37°14′N），年均氣溫-0.1℃，氣候寒冷潮濕；降水多集中于6—9月，年均降水量418mm；年均蒸發(fā)量1598mm，蒸發(fā)量為降水量的3.8倍；氣溫變化大，區(qū)內(nèi)土層較薄，厚為40～80cm[4，5]。

陰坡主要灌叢植物有繡線菊、千里香杜鵑、頭花杜鵑、金露梅（Potentillafruticosa）、山生柳（Salixoritrepha）；主要草本植物有珠芽蓼（Polygonumviviparum）、藨草（Scirpustriqueter）、重齒風(fēng)毛菊（Saussureakatochaete）[3]。

1.2樣地的設(shè)置

于2021年6—9月，在研究區(qū)同海拔高寒地區(qū)隨機(jī)選取4個(gè)樣地（表1），在3個(gè)灌叢樣地內(nèi)分別隨機(jī)設(shè)置3個(gè)面積為10m×10m的灌叢調(diào)查樣方和3個(gè)50cm×50cm草本調(diào)查樣方。

1.3測(cè)定指標(biāo)

1.3.1灌叢群落植被特征測(cè)定

分別在6月、7月、8月和9月測(cè)量和記錄各個(gè)樣方內(nèi)灌木層物種的名稱、高度（自然高度）、多度和基徑等，并統(tǒng)計(jì)其株數(shù)和頻度，每個(gè)指標(biāo)各測(cè)3次，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出其相對(duì)高度、相對(duì)頻度、相對(duì)蓋度和重要值，然后通過(guò)物種多樣性計(jì)算公式計(jì)算得出多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)，并繪制出表格和折線圖。

1.3.2草本群落植被特征測(cè)定

在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)分別設(shè)置3個(gè)50cm×50cm的樣方，利用格網(wǎng)法分別在6月、7月、8月和9月同海拔同時(shí)間段內(nèi)計(jì)測(cè)草本層物種名稱、多度、蓋度、頻度及高度，匯總為樣地?cái)?shù)據(jù)，利用針刺法測(cè)度草本樣方的蓋度，每個(gè)特征指標(biāo)測(cè)3次，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出其相對(duì)高度、相對(duì)頻度、相對(duì)多度和重要值，通過(guò)物種多樣性計(jì)算公式計(jì)算得出多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)，并繪制出表格和折線圖。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Excel2010進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，獲得不同月份相同時(shí)間段內(nèi)東祁連山陰坡高寒灌叢植被與草本植被的多樣性變化特征，分析不同坡向下東祁連山陰坡高寒灌叢多樣性變化的規(guī)律。

2結(jié)果與分析

2.1多樣性指數(shù)

由表2可以得出，高寒灌叢多樣性指數(shù)變化趨勢(shì)為7月＜8月＜6月＜9月，最小值出現(xiàn)在7月，為0.031；最大值出現(xiàn)在9月，為0.043；最大值是最小值的1.39倍。高寒草地多樣性指數(shù)的變化趨勢(shì)為9月＜7月＜8月＜6月，最小值出現(xiàn)在9月，為6.133；最大值出現(xiàn)在6月，為6.599；最大值是最小值的1.08倍。

由圖1可以看出，頭花杜鵑、千里香杜鵑和繡線菊3種高寒灌叢植物多樣性指數(shù)從6月到9月均呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)。其中，頭花杜鵑多樣性指數(shù)最大值出現(xiàn)在6月，為0.014；最小值出現(xiàn)在7月，為0.011。千里香杜鵑多樣性指數(shù)最大值出現(xiàn)在6月，為0.014；最小值出現(xiàn)在7月，為0.010。繡線菊多樣性指數(shù)最大值出現(xiàn)在9月，為0.019；最小值出現(xiàn)在7月，為0.010。

2.2均勻度指數(shù)

由表2可以得出，東祁連山高寒灌叢均勻度指數(shù)變化趨勢(shì)為7月＜8月＜6月＜9月，最小值出現(xiàn)在7月，為0.027；最大值出現(xiàn)在9月，為0.047；最大值是最小值的1.74倍。東祁連山高寒草地均勻度指數(shù)的變化趨勢(shì)為9月＜7月＜8月＜6月，最小值出現(xiàn)在9月，為5.582；最大值出現(xiàn)在6月，為9.520；最大值是最小值的1.71倍。

由圖2可以看出，頭花杜鵑、千里香杜鵑和繡線菊3種高寒灌叢植物均勻度指數(shù)從6月到9月均呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)。其中，頭花杜鵑均勻度指數(shù)最大值出現(xiàn)在6月，為0.038；最小值出現(xiàn)在7月，為0.016。千里香杜鵑均勻度指數(shù)最大值出現(xiàn)在6月，為0.038；最小值出現(xiàn)在7月，為0.014。繡線菊均勻度指數(shù)最大值出現(xiàn)在6月，為0.038；最小值出現(xiàn)在7月，為0.014。

2.3豐富度指數(shù)

由表2可以得出，高寒灌叢豐富度指數(shù)變化趨勢(shì)為9月＜7月＜8月＜6月，最小值出現(xiàn)在9月，為0.339；最大值出現(xiàn)在6月，為0.439；最大值是最小值的1.29倍。高寒草地豐富度指數(shù)的變化趨勢(shì)為6月＜8月＜7月＜9月，最小值出現(xiàn)在6月，為0.206；最大值出現(xiàn)在9月，為0.429；最大值為最小值的2.08倍。

由圖3可以看出，頭花杜鵑和千里香杜鵑2種高寒灌叢植物豐富度指數(shù)從6月到9月均呈現(xiàn)出先減小后增大再減小的趨勢(shì)，繡線菊高寒灌叢植物豐富度指數(shù)從6月到9月呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)。其中，頭花杜鵑豐富度指數(shù)最大值出現(xiàn)在6月，為0.443；最小值出現(xiàn)在9月，為0.201。千里香杜鵑豐富度指數(shù)最大值出現(xiàn)在6月，為0.443；最小值出現(xiàn)在9月，為0.201。繡線菊豐富度指數(shù)最大值出現(xiàn)在9月，為0.477；最小值出現(xiàn)在7月，為0.404。

3討論

3.1灌叢、草本植被的多樣性變化特征

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在同海拔不同時(shí)間段內(nèi)，不同月份灌叢、草本植被多樣性指數(shù)不同，高寒氣候和降水是影響多樣性指數(shù)發(fā)生變化的主要影響因子[1-4]，由于在不同時(shí)間段內(nèi)的降水及氣溫不同，造成灌叢、草本植被的生長(zhǎng)狀況不同，進(jìn)而導(dǎo)致物種多樣性指數(shù)不同。高寒灌叢植被多樣性隨著時(shí)間的變化順序表現(xiàn)為7月＜8月＜6月＜9月，草本多樣性隨著時(shí)間的變化順序表現(xiàn)為9月＜7月＜8月＜6月，這可能是由于不同生活時(shí)間段灌叢、草本植物變化主要是由水熱條件分布不均勻和其他自然因素引起[5，6]。而在同一時(shí)間段內(nèi)，不同灌叢多樣性指數(shù)變化為頭花杜鵑＞千里香杜鵑＞繡線菊，并且隨著時(shí)間的變化，這一變化趨勢(shì)保持不變，以上結(jié)果與邸華等人對(duì)祁連山北坡青海云杉群落物種多樣性在海拔梯度上的變化研究結(jié)果不一致[6]，這可能是由于該地區(qū)屬高海拔氣候，常年寒冷潮濕，3種灌叢中頭花杜鵑更加耐陰，所以更適合頭花杜鵑生存。

3.2灌叢、草本植被的均勻度變化特征

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的變化，在同海拔不同時(shí)間段內(nèi)，不同月份灌叢、草本植被均勻度指數(shù)不同，坡向、氣溫和光照是影響高寒灌叢、草本植物均勻度變化特征的重要因子[10，11]，由于在不同時(shí)間段內(nèi)的氣溫和光照時(shí)間不同，造成灌叢、草本植被的生長(zhǎng)狀況不同，進(jìn)而導(dǎo)致物種均勻度指數(shù)不同。高寒灌叢植被均勻度指數(shù)變化趨勢(shì)為7月＜8月＜6月＜9月，高寒草地均勻度指數(shù)的變化趨勢(shì)為9月＜7月＜8月＜6月，這可能是由于不同生活時(shí)間段灌叢、草本植物變化主要是由于生長(zhǎng)環(huán)境和水熱條件分布不均勻引起。而在同一時(shí)間段內(nèi)，不同灌叢均勻度指數(shù)變化為繡線菊＞千里香杜鵑＞頭花杜鵑，并且隨著時(shí)間的變化，這一變化趨勢(shì)保持不變，以上結(jié)果與柳小妮等人對(duì)東祁連山杜鵑灌叢草地物種多樣性特征及干擾因子的研究結(jié)果一致[2]，隨著時(shí)間推移，植被多樣性呈現(xiàn)有規(guī)律的變化趨勢(shì)。

3.3灌叢、草本植被的豐富度變化特征

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，不同月份灌叢、草本植被豐富度指數(shù)不同，土壤、氣候、降水和光照是影響高寒灌叢、草本植物豐富度變化特征的重要因子[14-16]，由于不同時(shí)間段內(nèi)的氣候和氣溫不同，造成灌叢、草本植被的生長(zhǎng)狀況不同，進(jìn)而導(dǎo)致物種豐富度指數(shù)不同。在同海拔地區(qū)不同月份灌叢、草本植被的豐富度特征也在發(fā)生變化，這可能與該地區(qū)氣候常年寒冷潮濕，頭花杜鵑、千里香杜鵑、繡線菊等灌叢耐陰有關(guān)，所以更適宜這3種灌叢生存。而在同一時(shí)間段內(nèi)，不同灌叢豐富度指數(shù)變化為繡線菊＞頭花杜鵑＞千里香杜鵑，并且隨著時(shí)間的變化，這一變化趨勢(shì)保持不變。這一現(xiàn)象與王志泰在東祁連山柳灌叢群落物種多樣性及干擾分析結(jié)果不一致[17]，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是東祁連山的高寒灌叢、草地分布區(qū)屬于藏系家畜的夏季放牧地，同時(shí)灌叢的莖干被當(dāng)?shù)啬撩裼米餍讲?，從而使灌叢的生長(zhǎng)受到抑制，而草本灌叢得到更大的生長(zhǎng)空間。

4結(jié)論

4．1不同月份下，氣候和降水變化對(duì)東祁連山陰坡高寒灌叢物種多樣性變化特征有明顯影響。

4．2同一時(shí)間段3種植被多樣性指數(shù)均為頭花杜鵑＞千里香杜鵑＞繡線菊。

4．3灌叢植被的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)在9月最大，7月最?。回S富度指數(shù)在6月最大，9月最小。草本植被的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和豐富度指數(shù)與灌叢植被的最大值和最小值所在月份呈負(fù)相關(guān)。

4．4草本植物的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均大于灌叢植被，豐富度指數(shù)相差不大。

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收稿日期：2022-09-08

作者簡(jiǎn)介：楊彪生（1995-），男，甘肅武威人，碩士，助教，現(xiàn)從事生物多樣性研究.