民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場植被群落研究

摘" 要： 河西走廊荒漠地區(qū)獨(dú)特的自然環(huán)境為風(fēng)電場的建設(shè)提供了良好的條件，但荒漠地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)脆弱。為探討風(fēng)電建設(shè)對荒漠植物的影響，對民勤縣干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場內(nèi)外植被進(jìn)行了調(diào)查分析，結(jié)果表明：①民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場內(nèi)外植物種類基本一致，風(fēng)電場建設(shè)對荒漠植物物種多樣性的影響微弱，風(fēng)電場內(nèi)外差異不顯著；②風(fēng)電場內(nèi)外植被覆蓋度差異不顯著，植被生物量差異顯著，均是風(fēng)電場內(nèi)的相對較大；③風(fēng)電場內(nèi)外植物群落的建群種均為紅砂、珍珠豬毛菜、合頭草、泡泡刺和綿刺，整體上風(fēng)電場內(nèi)建群種長勢略優(yōu)于風(fēng)電場外。

關(guān)鍵詞： 植被群落；生物多樣性；風(fēng)電場；干旱荒漠區(qū)；民勤

中圖分類號： S157；Q948.1" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ""DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.02.017

引用格式： 朱麗，陳文業(yè)，談嫣蓉，等.民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場植被群落研究［J］.中國水土保持，2025（2）：58-60，71.

收稿日期：2023-11-03

基金項(xiàng)目：甘肅省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（20YF8FA104）

第一作者：朱麗（1982—），女，甘肅華亭人，研究員，碩士，主要從事荒漠化防治研究。

E-mail： 46718187@qq.com

甘肅風(fēng)能資源主要分布在被譽(yù)為“陸上三峽”的河西走廊，其面積約17.66萬km2，儲量約占全國儲量的4.5%，居西北地區(qū)第三位［1-2］。河西走廊發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)具有得天獨(dú)厚的資源稟賦［3］，干旱荒漠地區(qū)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境為風(fēng)電場的建設(shè)提供了良好的條件［4］，但荒漠地區(qū)常常受到干旱、風(fēng)沙等自然因素的影響，生態(tài)系統(tǒng)脆弱［5］。目前，有關(guān)風(fēng)電工程對植被影響的研究多針對中國溫帶草原區(qū)域［6-8］，而針對植被覆蓋度更低、生態(tài)系統(tǒng)脆弱的西北干旱荒漠區(qū)鮮見報道［9］。為此，本研究以甘肅省民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場為例，探討風(fēng)電場建設(shè)對干旱荒漠地區(qū)植被群落的影響。

1" 研究區(qū)概況

研究區(qū)風(fēng)電場位于民勤縣紅砂崗鎮(zhèn)北大山南坡緩坡沖積扇的干旱荒漠草地上，東西長約35 km，海拔1 340～1 620 m，坡比

5‰左右，下墊面為粒徑相對較小的砂礫質(zhì)戈壁。年均降水量110 mm，年均干燥度5.15，年均風(fēng)速2.65 m/s，年均氣溫7.8 ℃，≥0 ℃年積溫3 647 ℃，≥10 ℃年活動積溫3 149 ℃，無霜期162 d左右。植被類型為稀疏的荒漠植被，以旱生和超旱生的灌木、半灌木為主，主要植物種有合頭草、紅砂、珍珠豬毛菜、綿刺、泡泡刺等，植被覆蓋度3%～15%。對照區(qū)選擇風(fēng)電場外圍1 km范圍的緩沖區(qū)地帶，海拔、地形、地表土壤、植被類型與風(fēng)電場區(qū)域完全一致，僅北部包含了少部分北山山地，是較為理想的對照區(qū)域，2000年以來該區(qū)實(shí)施了禁牧措施，設(shè)置了圍欄。

2" 荒漠植被樣地觀測研究方法

2021年9—10月，在風(fēng)電場內(nèi)和對照區(qū)設(shè)置了8條樣線（風(fēng)電場內(nèi)5條，對照區(qū)3條），在樣線上分別選取5 m×5 m的有代表性的樣方共102個，調(diào)查樣方內(nèi)灌木種類、數(shù)量、株高及冠幅；同時，在每個樣方內(nèi)沿對角線選取5個1 m×1 m的草本樣方，調(diào)查每個草本樣方內(nèi)植株種類、數(shù)量、株高和生物量。應(yīng)用式（1）～式（6）計(jì)算Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H）、Pielou均勻度指數(shù)（E）、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（C）、Margalef豐富度指數(shù)（D）、單株植物投影面積（Aj）、樣方植被覆蓋度（G）等指標(biāo)，并用標(biāo)準(zhǔn)株收割稱重法計(jì)算灌木生物量。比較電場內(nèi)外樣地各種植物的相關(guān)指標(biāo)，分析荒漠植物對風(fēng)電場生態(tài)效應(yīng)的響應(yīng)。

H=－∑（Piln Pi）（1）

E=－∑（Piln Pi）/ln S（2）

C=∑Ni（Ni－1）/N（N－1） （3）

D=（S－1）/ln N（4）

Aj=πxy/4（5）

G=∑Aj/A（6）

式中：Pi為種i的頻度，Pi=Ni/N；N為樣方中觀察到的所有物種的個體總數(shù)；Ni為種i的個體數(shù)；S為樣方中的物種總數(shù)；x、y分別為用十字交叉法測得的單株植物冠幅長軸長度和短軸長度；A為樣方面積。

3" 結(jié)果與分析

3.1" 植被群落組成

經(jīng)調(diào)查，民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場內(nèi)外植被種類基本一致，共有植物11科25屬27種（見表1），其中：莧科植物最多，為7種，禾本科植物5種，蒺藜科和菊科植物各3種，薔薇科和白刺科植物各2種，豆科、檉柳科、石蒜科、天門冬科和蓼科植物各1種；白刺屬、駝蹄瓣屬植物各2種，其余各屬均為1種。27種植物中，有灌木13種、草本14種，草本中多年生草本6種、一年生草本8種。

有國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物2種，分別為綿刺和蒙古扁桃。

3.2" 風(fēng)電場內(nèi)外的植物物種多樣性

表2為民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場內(nèi)外植物物種多樣性指數(shù)。由表2可知，民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場內(nèi)外植物的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)和Margalef豐富度指數(shù)差異均不顯著，但從數(shù)值看Shannon-Wiener多樣性指數(shù)風(fēng)電場內(nèi)＜風(fēng)電場外，Pielou均勻度指數(shù)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)幾乎沒有變化，Margalef豐富度指數(shù)風(fēng)電場內(nèi)gt;風(fēng)電場外。這是因?yàn)轱L(fēng)電場的建設(shè)運(yùn)行對風(fēng)電場內(nèi)的天然植被造成了破壞，但工程結(jié)束后隨著植被恢復(fù)及風(fēng)電場的運(yùn)行，僅僅是對優(yōu)勢種的優(yōu)勢作用略有提升［10-11］。

3.3" 風(fēng)電場內(nèi)外的植被覆蓋度與生物量

圖1為風(fēng)電場內(nèi)外植被覆蓋度。由圖1可知，民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場內(nèi)外植被覆蓋度差異不顯著，但從觀測值看，風(fēng)電場內(nèi)植被覆蓋度相對較大，平均值為7.3%，最高值20.0%，最低值2.0%；風(fēng)電場外植被覆蓋度相對較小，平均值為4.2%，最高值7.0%，最低值2.0%。由圖2及觀測值可知，植被生物量風(fēng)電場內(nèi)外差異顯著，風(fēng)電場內(nèi)相對較大，平均值為43.31 g/m2，最高值為105.97 g/m2，最低值為14.52 g/m2；風(fēng)電場外相對較小，平均值為15.61 g/m2，最高值為64.07 g/m2，最低值為2.24 g/m2?？傮w上，植被覆蓋度與生物量均是風(fēng)電場內(nèi)的相對較大，說明風(fēng)電場內(nèi)植被長勢更好。

3.4" 風(fēng)電場內(nèi)外的建群種冠幅與高度

研究區(qū)荒漠植物群落的建群種為紅砂、珍珠豬毛菜、合頭草、泡泡刺和綿刺（見表3）。由表3可知，平均冠幅風(fēng)電場內(nèi)外相比除綿刺差異顯著外，紅砂、珍珠豬毛菜、合頭草和泡泡刺差異均不顯著，但均是風(fēng)電場內(nèi)的建群種平均冠幅相對較大；各建群種的最大冠幅均是風(fēng)電場內(nèi)大于風(fēng)電場外，其中珍珠豬毛菜和泡泡刺風(fēng)電場內(nèi)外最大冠幅相差較大；平均株高風(fēng)電場內(nèi)紅砂、珍珠豬毛菜和綿刺顯著高于風(fēng)電場外，合頭草、泡泡刺風(fēng)電場內(nèi)外差異不顯著；各建群種最大株高均是風(fēng)電場內(nèi)比風(fēng)電場外高，其中紅砂最大株高是風(fēng)電場內(nèi)最高的。整體上，風(fēng)電場內(nèi)建群種長勢略優(yōu)于風(fēng)電場外。

4" 結(jié)論與討論

4.1" 結(jié)論

河西走廊南靠青藏高原，北臨北方防沙帶，地表植被稀疏，自然條件惡劣，其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性關(guān)系著國家生態(tài)安全全局。隨著能源需求的不斷增長及可持續(xù)發(fā)展的需要，風(fēng)能開發(fā)利用已成為必然選擇。通過對民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場內(nèi)外植被群落的調(diào)查研究，得出以下結(jié)論：

1）民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場內(nèi)外植物種類基本一致，風(fēng)電場的建設(shè)運(yùn)行對荒漠植物物種多樣性影響微弱，風(fēng)電場內(nèi)外無顯著差異。

2）風(fēng)電場內(nèi)外植被覆蓋度差異不顯著、植被生物量差異顯著，均是風(fēng)電場內(nèi)相對較大，說明風(fēng)電場內(nèi)植被長勢更好。

3）風(fēng)電場內(nèi)外植物群落的建群種均為紅砂、珍珠豬毛菜、合頭草、泡泡刺和綿刺，其平均冠幅風(fēng)電場內(nèi)外相比除綿刺差異顯著外，其余建群種差異均不顯著，但均是風(fēng)電場內(nèi)的建群種平均冠幅相對較大；平均株高風(fēng)電場內(nèi)紅砂、珍珠豬毛菜和綿刺顯著高于風(fēng)電場外，合頭草、泡泡刺風(fēng)電場內(nèi)外差異不顯著。整體上，風(fēng)電場內(nèi)建群種長勢略優(yōu)于風(fēng)電場外。

4.2" 討論

雖然風(fēng)電建設(shè)項(xiàng)目會破壞原有自然植被結(jié)構(gòu)，損害土壤肥力，影響動物的棲息與遷徙［12-13］，但是河西走廊戈壁灘上排列整齊的風(fēng)電機(jī)組在荒涼的戈壁灘上成為一道亮麗的風(fēng)景，不僅可以提高該區(qū)域土地利用率和整體景觀效應(yīng)，隨著沙漠戈壁旅游熱度的持續(xù)增加，還可以吸引大量游客，增加經(jīng)濟(jì)創(chuàng)收，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

本研究中對民勤干旱荒漠區(qū)風(fēng)電場植物群落僅調(diào)查了2021年的數(shù)據(jù)，因此只能反映當(dāng)年的植被變化情況。未來，應(yīng)該考慮風(fēng)電場建設(shè)前后時間序列上植被群落的變化過程、土壤有機(jī)質(zhì)含量及氣候因素的影響，綜合利用遙感、土壤學(xué)、氣象學(xué)及生態(tài)學(xué)研究方法，以準(zhǔn)確識別不同生態(tài)系統(tǒng)植被對風(fēng)電場的響應(yīng)機(jī)制［14］。

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（責(zé)任編輯" 徐素霞）