阿勒泰地區(qū)草地植物豐度與地上生物量分布特征及其影響因素

摘要：為應(yīng)對(duì)氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)加劇對(duì)新疆阿勒泰地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的影響，促進(jìn)該區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。本研究基于2022年61個(gè)樣點(diǎn)共183個(gè)野外1 m×1 m樣方調(diào)查，結(jié)合氣候與環(huán)境因子數(shù)據(jù)，探究了阿勒泰地區(qū)草地物種豐富度（Species richness，SR）和地上生物量（Aboveground biomass，AGB）分布特征及其影響因素。結(jié)果表明：本次調(diào)查共記錄植物183種，分屬35 科121 屬，禾本科、菊科、薔薇科為阿勒泰地區(qū)草地優(yōu)勢(shì)科。SR和AGB隨著緯度或海拔的升高顯著增加，北部山區(qū)SR高于南部荒漠區(qū)，且二者與年均降水量、年均溫度顯著相關(guān)。SR與土壤C/N、C/P顯著正相關(guān)，AGB與土壤化學(xué)計(jì)量比無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。RDA分析結(jié)果表明緯度對(duì)阿勒泰地區(qū)草地SR和AGB的解釋率最大，為24.1%，其次為氣溫年較差、年均溫度、年均降水量和經(jīng)度，解釋率分別為8.7%，6.1%，5.4%和4.2%。綜上，新疆阿勒泰地區(qū)草地植物群落物種資源較豐富，SR和AGB分布主要受經(jīng)緯度、氣溫年較差、年均溫度、年均降水量的影響，未來(lái)還需進(jìn)一步量化放牧強(qiáng)度的影響。

關(guān)鍵詞：物種豐富度；地上生產(chǎn)力；地形因子；水熱因子；土壤化學(xué)計(jì)量比

中圖分類(lèi)號(hào)：S812""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""""""" 文章編號(hào)：1007-0435（2025）02-0586-10

Changes of Species Richness and Productivity of Grasslands and its Influence Factors in Altay Region of Xinjiang， China

HUI Ting-ting1，3，4， ZHENG Hong-yu2， FAN Lian-lian1，3， MAO Jie-fei1，3，4，

MA Xue-xi1，3， LI Yao-ming1，3，4*

（1.Xinjiang Institute of Ecology and Geography， Chinese Academy of Sciences， Urumqi，" Xinjiang 830011， China； 2.Barkol Forestry and Steppe Workstation， Barkol， Xinjiang 839200， China； 3.Research Center for Ecology and Environment of Central Asia， Chinese Academy of Sciences， Urumqi， Xinjiang 830011， China； 4.University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China）

Abstract：Based on field investigation conducted in 2022， this study combined climate and environmental data to explore the distribution characteristics of grassland species richness （SR） and above-ground biomass （AGB） in the Altay region of Xinjiang. SR and AGB were measured in the total of 183 1 m×1 m quadrats at 61 field sites among different grassland types. The results exhibited that the total of 183 plant species， belonging to 35 families and 121 genera， were recorded， indicating a relative richness of plant species composition. Gramineae， Asteraceae， and Rosaceae were identified as the dominant families in the Altay region of Xinjiang. SR was higher in the north part of the mountainous areas compared to the south part of deserts. SR and AGB of grassland plants had a significant increase with increasing latitude or elevation which caused the heterogeneity of hydrothermal factors， and this further exhibited the correlation between SR， AGB and mean annual precipitation， mean annual temperature. In addition， SR showed a significant positive correlation with soil stoichiometric ratios （C/N，C/P）， while AGB had no significant correlation with any of the soil stoichiometric ratios. Redundancy analysis （RDA） revealed that latitude had the highest explanation of 24.1% for the SR and AGB changes among grasslands in the Altay region of Xinjiang， following by annual range of temperature， mean annual temperature， mean annual precipitation and longitude with explanation rates of 8.7%， 6.1%， 5.4% and 4.2%， respectively. In conclusion， grassland plant communities in the Altay region of Xinjiang exhibited rich species resources， and the distribution pattern of SR and AGB was mainly influenced by latitude， longitude， annual range of temperature， mean annual temperature and mean annual precipitation. However， the impact of grazing intensity required further quantification in future studies.

Key words：Species richness；Productivity；Topographic factors；Hydrothermal factors；Soil stoichiometry ratio

物種多樣性（Species diversity，SD）和地上生物量（Aboveground biomass，AGB）是草地生態(tài)系統(tǒng)功能研究中最基礎(chǔ)和核心的內(nèi)容之一。SD不僅揭示了群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，更深刻反映了群落的結(jié)構(gòu)特征、組織水平、穩(wěn)定狀態(tài)及所處生境的差異性［1］。由于物種豐富度（Species richness，SR）能夠全面體現(xiàn)物種的生態(tài)適應(yīng)性、傳播潛力及其進(jìn)化歷程［2］，大多數(shù)研究都將SR作為衡量生物多樣性的關(guān)鍵指標(biāo)，并直接以SR來(lái)近似表示SD［3］。植物AGB是衡量植被在自然環(huán)境條件下生產(chǎn)能力的重要參照，其數(shù)值的高低直接反映了植被的生長(zhǎng)和生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況［4］。作為評(píng)估陸地生態(tài)系統(tǒng)功能響應(yīng)氣候變化的關(guān)鍵指標(biāo)之一［5］，植物生產(chǎn)力水平的監(jiān)測(cè)與分析對(duì)于理解生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)機(jī)制具有重要意義。因此，有必要深入研究植物SR和生產(chǎn)力水平的分布特征及其影響因素，以便更好地認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

植物SR和AGB的分布特征主要受到水熱因子的影響，水熱動(dòng)態(tài)假說(shuō)已被證明適用于荒漠［6］、山地等生態(tài)系統(tǒng)及某些特定的生物類(lèi)群［7-8］。但以往研究發(fā)現(xiàn)，不同地理區(qū)域的SD分布特征受主導(dǎo)氣候因素的影響程度以及假說(shuō)的適用性存在顯著差異［9-10］?；诖?，現(xiàn)階段SD格局的研究重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向深入探究特定區(qū)域內(nèi)不同氣候因素對(duì)SD分布特征的相對(duì)貢獻(xiàn)［11］。除水熱因子外，土壤化學(xué)計(jì)量比也決定著草地生態(tài)系統(tǒng)中植物的營(yíng)養(yǎng)水平和生長(zhǎng)發(fā)育［12］，影響著群落中個(gè)體的生長(zhǎng)、種群的增長(zhǎng)及物種共存等生態(tài)學(xué)過(guò)程。土壤中的養(yǎng)分有效性也影響著草地生態(tài)系統(tǒng)中SR的多少和AGB的積累。同時(shí)，土壤化學(xué)計(jì)量因子易受各種環(huán)境因素的影響［13］，年降水量和年均溫度作為主導(dǎo)氣候因子，對(duì)土壤養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程具有顯著影響［14］，但特定生態(tài)系統(tǒng)背景下植物SR和AGB對(duì)土壤化學(xué)計(jì)量變化的響應(yīng)尚不清晰［15-16］。

阿勒泰地區(qū)草地資源豐富，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為畜牧業(yè)發(fā)展和人類(lèi)生存提供了重要保障［17］。SR和AGB是評(píng)估草地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的關(guān)鍵指標(biāo)，深入探討二者分布特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系對(duì)于理解物種分布格局和揭示其適應(yīng)生長(zhǎng)條件的機(jī)制具有重要意義［18］。目前，楊磊等［19］對(duì)阿勒泰地區(qū)不同草地類(lèi)型的植被特征進(jìn)行了調(diào)查和排序，郭正剛等［20］對(duì)阿勒泰地區(qū)草地生態(tài)功能區(qū)面積進(jìn)行了評(píng)估，但該區(qū)草地SR和AGB的分布特征及其影響因素研究較少，其內(nèi)在關(guān)系尚不明確。同時(shí)，由于溫度升高和降水模式改變，全球氣候變化已經(jīng)對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了顯著影響［21］，長(zhǎng)期的過(guò)度放牧和土地轉(zhuǎn)化等人為干擾也導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化，加劇了新疆阿勒泰地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性［22］，影響著該區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。因此，明確新疆阿勒泰地區(qū)植物SR和AGB的分布特征及其影響因素十分迫切?；谝陨蠁?wèn)題，本研究對(duì)新疆阿勒泰地區(qū)183個(gè)草地樣方中的植物SR和AGB進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合氣候數(shù)據(jù)和土壤化學(xué)計(jì)量比探討水熱條件和土壤化學(xué)計(jì)量特征及其相互作用對(duì)新疆阿勒泰地區(qū)植物SR和地上生產(chǎn)力的影響及其作用過(guò)程，為維持阿勒泰地區(qū)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定、實(shí)現(xiàn)草地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

阿勒泰地區(qū)位于新疆北部（85°31′36″～91°04′23″ E，45°00′00″～49°10′45″ N），地處歐亞大陸腹地，北部為阿爾泰山，西南部為沙吾爾山，南部為準(zhǔn)噶爾盆地，地勢(shì)特征表現(xiàn)為東北高西南低，地表徑流主要有額爾齊斯河、烏倫古河、吉木乃山溪三大水系。區(qū)內(nèi)氣候?yàn)闇貛Т箨懶院錃夂?，冬季寒冷漫長(zhǎng)，夏季干燥炎熱，研究區(qū)年均降水量131～464.57 mm，平原地區(qū)降水量少，為100～200 mm，主要水汽來(lái)源為大西洋和北冰洋。研究區(qū)草地資源廣泛分布，草地面積98.42×105 hm2，天然放牧草地面積為72.39×105 hm2［20］。本次調(diào)查包括低平地草甸、高寒草甸、高寒草原、山地草甸、溫性草甸草原、溫性草原、溫性草原化荒漠、溫性荒漠草原等主要草地植被類(lèi)型，調(diào)查了羊茅（Festuca ovina）、針茅（Stipa capillata）、白莖絹蒿（Seriphidium terrae-albae）等主要地帶性優(yōu)勢(shì)群落類(lèi)型。本研究采樣區(qū)包括阿勒泰市、布爾津縣、哈巴河縣、福海縣、富蘊(yùn)縣、吉木乃縣和青河縣（圖1）。

1.2 植被調(diào)查與土壤化學(xué)計(jì)量測(cè)定

2022年5—8月依據(jù)新疆阿勒泰地區(qū)草地分布特點(diǎn)設(shè)計(jì)植被調(diào)查線路，在研究區(qū)按不同草地類(lèi)型共布設(shè)61 個(gè)樣地（圖1）。每個(gè)樣地選擇植被分布比較均一的區(qū)域隨機(jī)設(shè)置3個(gè)1 m×1 m樣方共183個(gè)樣方進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查的主要指標(biāo)為植物物種種類(lèi)和AGB，植物物種種類(lèi)采用目測(cè)法測(cè)定，記錄整個(gè)1 m×1 m樣方內(nèi)出現(xiàn)的所有草本植物種類(lèi)；AGB采用刈割法，用剪刀齊地刈割植物樣本后放入牛皮信封帶回實(shí)驗(yàn)室，于烘箱中先以105℃殺青半小時(shí)，后于65℃烘干至恒重。植物烘干后用0.001 g電子天平稱重并記錄為AGB，單位為g·m-2。本研究依照方精云等［23］統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范，將1 m×1 m樣方內(nèi)所有的植物物種數(shù)作為群落的SR［24-25］。

植被調(diào)查結(jié)束后，在每個(gè)1 m×1 m樣方中根據(jù)對(duì)角線取樣法采集樣地表層（0～10 cm）土壤混合樣品， 每個(gè)樣地分別取3個(gè)重復(fù)土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干后進(jìn)行土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon， SOC）、全氮（Total nitrogen， TN）、全磷（Total phosphorus， TP）的測(cè)定。SOC的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法，TN含量采用半微量凱氏定氮法，TP含量采用鉬銻抗比色法，測(cè)定方法參照土壤農(nóng)化分析標(biāo)準(zhǔn)［16］。

1.3 氣候數(shù)據(jù)

本研究參考前人研究，選取了主要影響植物SR和AGB的水熱因子，分別為年均降水量（Mean annual precipitation，MAP）、實(shí)際蒸散量（Annual actual evapotranspiration，AET）、濕潤(rùn)指數(shù)（Moisture index，MI）、年均溫度（Mean annual temperature，MAT）、氣溫日較差（Mean diurnal range，MDR）、氣溫年較差（Temperature annual range，ART）。MI采用公式計(jì)算［25］：M=100×（P/E_0 -1）其中，M為MI，P為MAP，E0為潛在蒸散量（Potential evapotranspiration，PET）。AET和PET數(shù)據(jù)利用樣方的地理坐標(biāo)信息，從國(guó)際農(nóng)業(yè)研究磋商小組提供的1 km×1 km分辨率的氣候數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.cgiar-csi.org/）中精確提取。該數(shù)據(jù)庫(kù)中的年P(guān)ET與AET數(shù)據(jù)均基于全球氣候數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)專業(yè)建模技術(shù)處理得到；其他數(shù)據(jù)從全球氣候數(shù)據(jù)網(wǎng)站（http：//www.worldclim.org/）獲?。? km×1 km分辨率）。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

本研究使用Excel 2019對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，Origin 2017軟件進(jìn)行一元線性回歸（或多項(xiàng)式回歸）分析不同水熱因子與地形因子以及土壤化學(xué)計(jì)量比的相關(guān)關(guān)系，探究不同水熱因子、地形因子以及土壤化學(xué)計(jì)量比與植物SR和AGB之間的內(nèi)在聯(lián)系，闡明新疆阿勒泰地區(qū)草地群落植物SR和AGB的分布特征及其影響因素。使用Canoco 5軟件進(jìn)行冗余分析（Redundancy analysis， RDA），探究草地植物群落SR，AGB與水熱因子、地形因子和土壤因子之間的關(guān)聯(lián)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆阿勒泰地區(qū)草地植物群落物種分布及環(huán)境因子特征

此次植被調(diào)查中共鑒定并記錄了183種植物，隸屬于35科、121屬。其中，禾本科植物涵蓋了20屬29種，菊科包括19屬27種，莧科有11屬12種，薔薇科則包含10屬18種，豆科為9屬13種，唇形科為7屬11種（表1）。這六大科的植物在種類(lèi)數(shù)量上均超過(guò)10 種，其屬的數(shù)量與物種數(shù)分別占本次調(diào)查記錄的62.81%和65.57%?？傮w來(lái)說(shuō)，新疆阿勒泰地區(qū)植物物種資源較為豐富，禾本科、菊科、薔薇科是新疆阿勒泰地區(qū)的優(yōu)勢(shì)科，分別占調(diào)查物種總數(shù)的15.85%，14.75%，9.84%。

本次調(diào)查樣方內(nèi)植物物種數(shù)分布范圍為1～22種，平均為7.97種，反映了新疆阿勒泰地區(qū)草地植物群落物種組成較為豐富的特征。一般認(rèn)為水熱因子是植物多樣性格局形成的主要影響因素，而水熱因子常常與地理因子顯著相關(guān)。本研究中多數(shù)氣候因子具有明顯的空間異質(zhì)性，MAP，MI，AET和MAT與經(jīng)度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；MDR和ART與經(jīng)度顯著正相關(guān)（Plt;0.05，表2）。水分因子如AET，MAP和MI與緯度之間表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，能量因子如MDR和ART則隨著緯度的增加而遞減（Plt;0.05，表2）。MAP和MI隨著海拔升高呈顯著的單調(diào)遞增趨勢(shì)，MAT，ART隨海拔升高呈顯著的單調(diào)遞減趨勢(shì)（Plt;0.05，表2）。土壤C/N，C/P，N/P與MAP、AET、MI顯著正相關(guān)，與MAT、MDR、ART顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05，表2）。

2.2 草地植物群落物種豐富度、地上生物量與地形因子和水熱因子的關(guān)系

新疆阿勒泰地區(qū)草地植物群落AGB、SR呈現(xiàn)出顯著的空間異質(zhì)分布。AGB和SR與緯度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05，圖2b-e）。SR隨經(jīng)度增大而減少，隨海拔升高而增加（Plt;0.05，圖2a，2c）。AGB與經(jīng)度和海拔均不存在顯著相關(guān)關(guān)系（圖2d，2f）。

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，新疆阿勒泰地區(qū)草地植物群落SR與MAP、AET和MI呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01，圖3a-c）；隨著MAT的升高先增加后減少（Plt;0.05，圖3d），與MDR、ART呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01，圖3e-f）。AGB隨MAP和MAT的上升呈先增加后減少的變化趨勢(shì)（Plt;0.05，圖3g，4j），隨著MI的增加顯著上升（Plt;0.05，圖3i），隨著MDR的增加呈現(xiàn)先減少后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)（Plt;0.05，圖3l），其余因子間均不存在顯著的相關(guān)關(guān)系（圖3h，3k）。

2.3 草地群落物種豐富度、地上生物量與土壤化學(xué)計(jì)量比的關(guān)系

新疆阿勒泰地區(qū)草地群落SR與土壤C/N，C/P，N/P呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05，圖4a-c），AGB與C/N，C/P均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05，圖4d-e），與土壤N/P呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05，圖4f）。

2.4 不同變量與群落物種豐富度和地上生物量的關(guān)系

對(duì)所有環(huán)境因子與草地植物群落SR和AGB進(jìn)行RDA分析，以探討環(huán)境因子和地形因子與新疆阿勒泰地區(qū)草地群落SR和AGB的關(guān)系。第Ⅰ軸、第Ⅱ軸的解釋率分別為56.71%和6.00%，兩者結(jié)合，前兩軸因子的總解釋率達(dá)62.71%（圖5）。其中，緯度對(duì)新疆阿勒泰地區(qū)草地群落AGB和SR的解釋率最高，為24.1%；其次為ART，解釋率為8.7%；再次為MAT，解釋率為6.1%。從新疆阿勒泰地區(qū)環(huán)境因子和地形因子對(duì)草地群落植物SR和AGB解釋率的排序表中可以看出，Lat，ART，MAT，MAP，Long的影響達(dá)到顯著水平（Plt;0.05）（表3），說(shuō)明Lat，ART，MAT，MAP和Long可以較好地解釋新疆阿勒泰地區(qū)草地群落SR和AGB的差異。各因子對(duì)新疆阿勒泰地區(qū)群落AGB和SR影響的重要性從大到小依次為L(zhǎng)at，ART，MAT，MAP，Long，N/P，MI，Alt，TN，TP，C/P，C/N，SOC，MDR（表3）。

3 討論

3.1 新疆阿勒泰地區(qū)草地群落物種豐富度與地上生物量分布特征

新疆阿勒泰地區(qū)草地群落SR和AGB的分布呈現(xiàn)出顯著的空間異質(zhì)性。草地群落AGB最大值為395.67 g·m-2，采樣點(diǎn)位于布爾津縣北部山區(qū)；草地群落AGB最小值9.05 g·m-2，位于福?？h南部地區(qū)。SR最大值為22 species·m-2，位于新疆阿勒泰地區(qū)北部山區(qū)吉木乃縣；最小值為1 species·m-2，采樣點(diǎn)位于南部丘陵區(qū)福海縣，對(duì)應(yīng)的物種為沙漠絹蒿。這可能是因?yàn)殡S著海拔的增加，能量因子ART和MAT降低，水分因子MAP和MI增加，干旱半干旱區(qū)的水分限制得到緩解，SR和AGB增加［25］。同時(shí)，采樣期間（5-8月）大多數(shù)短命植物已完成其生活史階段，而沙漠絹蒿為超旱生半灌木，其生長(zhǎng)周期和適應(yīng)性與其他物種存在顯著差異，這可能導(dǎo)致SR在特定區(qū)域出現(xiàn)季節(jié)性的波動(dòng)。阿勒泰地區(qū)草地群落AGB和SR與緯度顯著相關(guān)， RDA分析結(jié)果也表明緯度因子對(duì)新疆阿勒泰地區(qū)SR和AGB的解釋率最高，說(shuō)明新疆阿勒泰地區(qū)草地AGB的主要制約因子是緯度，具有水平地帶性分布規(guī)律。SD隨緯度增加而減少的現(xiàn)象被視為顯著的多樣性格局之一［6］，然而這一規(guī)律在不同地域和尺度上存在較大的異質(zhì)性。本研究結(jié)果表明，SR與緯度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，與劉慶福等［10］在內(nèi)蒙古草原的研究結(jié)果一致。這可能是因?yàn)榘⒗仗┑貐^(qū)位于亞歐大陸腹地，區(qū)內(nèi)地形條件復(fù)雜，氣候變異性較強(qiáng)。阿爾泰山脈中段橫跨該區(qū)，熱帶洋面的水汽遇阿爾泰山被迫抬高形成降水，對(duì)高緯度地區(qū)植物物種的適應(yīng)性和生存能力產(chǎn)生了積極影響，使得研究區(qū)呈現(xiàn)出低緯度地區(qū)物種豐度和AGB較少，至高緯度地區(qū)SR和AGB增多的分布格局。

3.2 不同變量與植物物種豐富度和地上生物量的關(guān)系

在大尺度范圍內(nèi)，水熱條件常常被視為地帶性植被與植物多樣性地理格局的主導(dǎo)因子［25］。本研究中SR隨著MAP、AET和MI的增加顯著增加，隨著MAT，MDR，ART的增加顯著下降。新疆阿勒泰地區(qū)屬于干旱半干旱地區(qū)，降水量相對(duì)較少［26-27］，干旱半干旱地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水的依賴程度較高。人們?yōu)闈M足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求，改變了水資源的時(shí)空分布狀況，使得眾多河流末段的湖泊受到強(qiáng)烈影響［28-29］， 這種現(xiàn)象可能引發(fā)阿勒泰地區(qū)的水分虧缺問(wèn)題。MAT，MDR等能量因子的增加進(jìn)一步加劇了水分的不足，導(dǎo)致SD的降低，SR與能量之間呈現(xiàn)出不相關(guān)或負(fù)相關(guān)關(guān)系［10］。本研究結(jié)果表明，新疆阿勒泰地區(qū)植物AGB隨著MI的增加顯著上升，隨著MAP和MAT的增加呈先上升后下降趨勢(shì)，隨著MDR的上升顯著下降，與王曉悅等［30］的研究一致。這可能是因?yàn)樵诟珊蛋敫珊档貐^(qū)，降水量的改變可以影響植物的生長(zhǎng)狀況。MI和MAP的增加可以減緩?fù)寥赖乃窒拗?，促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)，植物AGB的積累增加［31］。同時(shí)，在植物的生理活動(dòng)中，液態(tài)水至關(guān)重要，不僅是生物化學(xué)過(guò)程的關(guān)鍵溶劑，更是光合作用不可或缺的反應(yīng)物。水分的充足與否直接關(guān)系到植物光合作用的強(qiáng)弱，進(jìn)而影響植物生物量的積累［10］。另有研究表明，大量降水對(duì)沙質(zhì)土壤具有顯著的淋溶效應(yīng)，加劇了土壤養(yǎng)分的淋溶損失［32］，從而對(duì)植物生物量的積累造成不利影響。

3.3 植物物種豐富度、地上生物量與土壤化學(xué)計(jì)量比的關(guān)系

SR的影響機(jī)制極為復(fù)雜多樣，目前關(guān)于土壤養(yǎng)分與草地植物群落SR之間關(guān)系的研究尚未達(dá)成一致結(jié)論。在不同的地理區(qū)域和研究尺度下，土壤化學(xué)計(jì)量對(duì)植物群落的影響呈現(xiàn)顯著差異。部分研究認(rèn)為，在土壤養(yǎng)分的適中區(qū)域，群落SD往往達(dá)到高峰［33-34］。然而，也有研究結(jié)果表明植被特征與土壤因子之間并未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性［35］。本研究結(jié)果表明，阿勒泰地區(qū)草地群落的植物SR與C/N，C/P，N/P之間呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，AGB僅與N/P顯著正相關(guān)，說(shuō)明土壤中C/N，C/P，N/P是草地植物群落SR變化的重要驅(qū)動(dòng)因子。新疆阿勒泰地區(qū)C/N，C/P的平均值分別為8.31和39.10，均低于全國(guó)平均水平（C/N比值為10～12，C/P比值為61），表明新疆阿勒泰地區(qū)土壤中氮磷的有效性較高，植被生長(zhǎng)主要受碳限制［36］。阿勒泰地區(qū)是重要的牧區(qū)，放牧家畜通過(guò)排泄、踐踏和啃食減少植物AGB等方式影響了土壤的化學(xué)計(jì)量特征，糞便中的養(yǎng)分經(jīng)過(guò)礦質(zhì)淋溶和有機(jī)質(zhì)分解后能夠釋放到土壤中［37-38］，提升土壤中的有效氮含量［39］。然而，這一過(guò)程同時(shí)也伴隨著各種活性酶的輸入以及微生物活性的增強(qiáng)，短期內(nèi)將加速土壤碳的分解過(guò)程，最終可能導(dǎo)致土壤碳的損失［40］。同時(shí)，牲畜的啃食也可能會(huì)導(dǎo)致草地植物群落AGB與土壤化學(xué)計(jì)量不呈現(xiàn)顯著的相關(guān)關(guān)系。本研究結(jié)果表明，該區(qū)植被生長(zhǎng)主要受碳限制也可能與氣候因子有關(guān)，降水量的增多使得干旱半干旱地區(qū)土壤養(yǎng)分的有效性增加，生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力隨之增加。生產(chǎn)力的變化影響著土壤中植物殘?bào)w和根系等有機(jī)物質(zhì)的輸入、積累和分解過(guò)程［41］，進(jìn)而影響土壤中的C，N元素含量［42］；氣溫的升高會(huì)加劇土壤養(yǎng)分有效性的降低，導(dǎo)致水分更加不足，減少草地群落AGB的積累，使得干旱半干旱地區(qū)植物源碳輸入減少，對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生不利影響。

4 結(jié)論

新疆阿勒泰地區(qū)草地植物物種組成較為豐富，禾本科、菊科、薔薇科為該區(qū)草地植物群落優(yōu)勢(shì)科。草地群落植物物種豐富度的分布格局受到水分因子和養(yǎng)分有效性的影響，表現(xiàn)出明顯的空間異質(zhì)性，北部山區(qū)物種豐富度相對(duì)較高，而南部地區(qū)如溫性荒漠和溫性荒漠草原等區(qū)域則物種豐富度較低。緯度梯度變化對(duì)新疆阿勒泰地區(qū)年均降水量和氣溫日較差等水熱因子具有顯著影響，進(jìn)而影響了該區(qū)域物種的地理分布模式，對(duì)草地植物物種豐富度和地上生物量有最大解釋率。此外，氣溫年較差、年平均溫度、年均降水量和經(jīng)度也對(duì)物種豐富度和地上生物量有不同程度的影響。新疆阿勒泰地區(qū)草地植物物種豐富度不受土壤養(yǎng)分單因子的影響，表明該地區(qū)物種豐富度可能更易受到多種養(yǎng)分因子協(xié)同作用的影響。本研究揭示了緯度和水熱因子對(duì)新疆阿勒泰地區(qū)草地物種豐富度及地上生物量的影響，未來(lái)的研究應(yīng)進(jìn)一步探討放牧強(qiáng)度對(duì)該地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期影響，以期為該地區(qū)草地的可持續(xù)發(fā)展制定更有效的保護(hù)和管理策略。

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（責(zé)任編輯" 付宸）