石羊河下游矮腳錦雞兒群落特征研究

王承勛,許雅娟,曾新德,賈斌斌,潘 茜,陸 云,許 燕,霍建華

(甘肅民勤連古城國家級自然保護(hù)區(qū)管護(hù)中心,甘肅民勤 733399)

矮腳錦雞兒(CaraganabrachypodaPojark.),又稱短腳錦雞兒,豆科錦雞兒屬矮小灌木,高20～30 cm,分布于內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅等地。嫩枝葉及花為較好的飼草,根粗壯,深長,為較好的保土植物[1]。

在石羊河下游,矮腳錦雞兒散生在荒漠區(qū)的低山山坡、假礫石戈壁和固定半固定沙地,形成灌叢斑塊的分布格局。近年來,密度、蓋度和生物量顯著增加,有明顯的擴(kuò)散趨勢,是荒漠草原主要優(yōu)勢灌木。對矮腳錦雞兒的研究主要集中于分布[2-3]、物候期[4]、葉片結(jié)構(gòu)和抗旱性[5-7]及其對植物群落、土壤養(yǎng)分、土壤微生物的影響方面[8-10],尚鮮見矮腳錦雞兒群落結(jié)構(gòu)特征方面的調(diào)查研究報(bào)道。因此,筆者對石羊河下游矮腳錦雞兒群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查,掌握其近年來的生長狀況,以期為矮腳錦雞兒群落的保護(hù)、恢復(fù)及合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況石羊河下游位于甘肅省河西走廊東北部,巴丹吉林與騰格里兩大沙漠之間,具有明顯的蒙新沙漠氣候特征,年降水量110 mm,雨量少而集中,常年干燥,蒸發(fā)強(qiáng)烈,年均溫度7.8 ℃,無霜期162 d,日照充足,日照時(shí)間為3 073.5 h;風(fēng)多[11-12]。植被以旱生、超旱生荒漠灌木群落為主。矮腳錦雞兒在石羊河下游分布范圍較廣,少見形成群落,在民勤連古城自然保護(hù)區(qū)花兒園保護(hù)站霸王坑一帶,呈塊狀或連片分布,多與貓頭刺(OxytropisaciphyllaLedeb)、鷹爪柴(ConvolvulusgortschakoviiSchrenk)、駝駝蒿(PeganumnigellastrumBunge)、沙生針茅(Stipacaucasica)和蝎虎霸王(ZygophyllummucronatumMaxim)等植物組成群落,植被覆蓋度在25%～35%。

1.2 研究方法

1.2.1樣地布設(shè)及調(diào)查。通過對石羊河下游矮腳錦雞兒分布區(qū)域?qū)嵉卣{(diào)查,在民勤連古城自然保護(hù)區(qū)花兒園保護(hù)站霸王坑矮腳錦雞兒集中分布區(qū),依據(jù)微地形條件及矮腳錦雞兒長勢特征,選擇具有典型性、代表性地段劃定5塊100 m×100 m的樣地,然后在其中用五點(diǎn)法設(shè)置5個(gè)5 m×5 m的樣方,對樣方內(nèi)植物種類、數(shù)量、高度、冠幅等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查。

1.2.2群落植物區(qū)系分析。參照植物地理分布類型系統(tǒng)[13],對矮腳錦雞兒群落植物科、屬的分布類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì),揭示石羊河下游矮腳錦雞兒群落物種的植物區(qū)系特征。

1.2.3統(tǒng)計(jì)指標(biāo)及計(jì)算公式。物種在群落中的相對重要值由相對密度、相對蓋度和相對頻度來確定。選擇物種豐富度、Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)、Pielou群落均勻度和群落優(yōu)勢度5個(gè)指標(biāo)對群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行描述和評價(jià)[14-16]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落物種組成矮腳錦雞兒群落的物種共有16種,分屬于10科14屬。除豆科、蒺藜科、白刺科和禾本科外,其余科僅有1屬1種;霸王屬和白刺屬有2種,其余屬均為單種屬。從生活型來看,灌木有8種,均為小灌木或半灌木,多年生草本有6種,一年生草本有2種。這表明矮腳錦雞兒群落物種組成單一,科屬組成分散。

2.2 群落物種區(qū)系分析根據(jù)文獻(xiàn)[17-18],矮腳錦雞兒群落植物科的分布類型有5種:世界廣布有豆科、旋花科、禾本科、菊科和藜科5科,泛熱帶分布有蘿藦科和蒺藜科,地中海區(qū)至溫帶—熱帶亞洲,大洋洲和/或北美南部至南美洲間斷分布有白刺科,舊世界溫帶分布有檉柳科,北溫帶分布有百合科。矮腳錦雞兒群落植物屬的分布類型有5種,世界分布有黃耆屬、旋花屬、隱子草屬和豬毛菜屬等4屬,舊世界熱帶分布有鵝絨藤屬、天門冬屬和藍(lán)刺頭屬3屬,地中海區(qū)、西亞至中亞分布有白刺屬、紅砂屬、駱駝蓬和霸王屬4屬,北溫帶分布有針茅屬和棘豆屬2屬,溫帶亞洲分布有錦雞兒屬。植物區(qū)系組成中溫帶成分占優(yōu)勢,表現(xiàn)出明顯的溫帶性質(zhì),反映石羊河下游氣候狀況的溫帶性質(zhì)。而舊世界熱帶成分分布說明該地區(qū)的氣候變遷。

2.3 群落物種數(shù)量特征在群落的灌木層中,矮腳錦雞兒數(shù)量占灌木總數(shù)量的59.21%,占絕對優(yōu)勢;但在整個(gè)群落中,數(shù)量只占13.15%,并不占優(yōu)勢。駝駝蒿、沙生針茅和蝎虎霸王的數(shù)量明顯高于矮腳錦雞兒(表1)。

2.4 群落生活型數(shù)量特征在矮腳錦雞兒群落中,多年生草本的密度明顯高于灌木和一年生草本植物;灌木的蓋度明顯大于多年生草本和一年生草本植物,灌木平均冠幅477.15 cm2,多年生草本和一年生草本平均冠幅更小,分別只有98.73 cm2和13.09 cm2。因此,灌木的密度雖小,但蓋度較高。群落中各種植物都較低矮,灌木層平均高度在13.36 cm,多年生草本和一年生草本平均高度只有5.64和2.81 cm(表2)。

表1 矮腳錦雞兒群落物種數(shù)量特征Table 1 The quantitative characteristics of species in Caragana brachypoda community

表2 矮腳錦雞兒群落生活型數(shù)量特征Table 2 The quantitative characteristics of life-forms in Caragana brachypoda community

2.5 群落物種重要值矮腳錦雞兒在群落中,相對密度和相對頻度均不占優(yōu)勢,相對蓋度占絕對優(yōu)勢,重要值明顯高于其他物種,對群落的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性具有重要作用。駝駝蒿、沙生針茅和蝎虎霸王相對密度和相對頻度較高,重要值也高,駝駝蒿、沙生針茅和蝎虎霸王均為多年生旱生草本植物,耐寒、耐旱、耐高溫,對干旱荒漠環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)性,對群落環(huán)境的形成有明顯的控制作用。從群落物種生活型來看,多年生草本的重要值大于灌木層。灌木和多年生草本在群落中占有重要作用和地位,群落穩(wěn)定性由灌木和多年生草本決定(表3)。

2.6 群落物種多樣性特征從物種豐富度來看,石羊河下游矮腳錦雞兒群落物種相對貧乏,只有16種,但群落物種Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)、Pielou群落均勻度分別為4.64、0.987、12.866,群落優(yōu)勢度為0.013,群落較為穩(wěn)定。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論石羊河下游矮腳錦雞兒群落共出現(xiàn)16種植物,分屬于10科14屬,除豆科、蒺藜科、白刺科和禾本科外,其余科只有1屬1種。群落物種多數(shù)種屬于少數(shù)科,少數(shù)種屬于多數(shù)科,多數(shù)物種為單科單屬種。這符合荒漠區(qū)的植物區(qū)系特征[16]。群落多樣性指數(shù)、群落均勻度相對較高[14,16],說明群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

在霸王坑分布的原生霸王群落由于流沙入侵,矮腳錦雞兒和駝駝蒿、沙生針茅、蝎虎霸王等植物的積沙作用,營造了矮腳錦雞兒生長的適宜環(huán)境,從而引起霸王群落發(fā)生外因性演替,在積沙區(qū)域更替為矮腳錦雞兒群落,駝駝蒿、沙生針茅和蝎虎霸王對群落環(huán)境的形成有明顯的控制作用。矮腳錦雞兒在干旱荒漠區(qū)具有較強(qiáng)的抗旱性[6],在這種嚴(yán)酷的自然環(huán)境中仍能夠進(jìn)行有性繁殖和克隆繁殖2種更新方式,具有較強(qiáng)的自然更新能力。

3.2 結(jié)論

(1)群落的物種組成比較單一,共有10科14屬16種。植物區(qū)系組成簡單,溫帶成分占優(yōu)勢,表現(xiàn)出明顯的溫帶性質(zhì),反映出石羊河下游氣候狀況的溫帶性質(zhì),而舊世界熱帶成分的分布,說明該地區(qū)的氣候變遷。

(2)矮腳錦雞兒群落中各種植物都低矮、冠幅小。矮腳錦雞兒地位明顯,對群落的結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)功能及穩(wěn)定性具有重要作用。駝駝蒿、沙生針茅和蝎虎霸王對群落環(huán)境的形成有明顯控制作用。灌木和多年生草本在群落中占有重要地位,群落穩(wěn)定性由灌木和多年生草本決定。群落物種多樣性指數(shù)、群落均勻度高,群落較為穩(wěn)定。