羊草群落物種多樣性與群落特征相關性分析

摘要：以呼倫貝爾草甸草原自然保護區作為研究樣地，研究不同干擾下羊草（Leymus chinensis）群落物種多樣性與群落特征的相關關系。結果表明，刈割和放牧兩種干擾方式對羊草群落物種多樣性和地上生物量的變化影響明顯。刈割區的地上生物量明顯高于放牧區；生物多樣性的總體趨勢是刈割﹥放牧。在兩種干擾方式下，群落地上生物量均與Shannon-Wiener多樣性指數和Simpson多樣性指數呈負相關關系。在刈割干擾下，群落地上生物量與Pielou均勻度指數呈正相關關系，而在放牧干擾下則相反。

關鍵詞：羊草（Leymus chinensis）群落；物種多樣性；相關性

中圖分類號：Q948.15+4 文獻標識碼： A 文章編號：0439-8114（2013）11-2599-04

放牧和刈割利用是最重要的人為干擾因子，也是影響草地生態系統特征的主要因子。有關放牧、刈割與草地植物群落特征和物種多樣性的研究已經有許多報道。劉志民等[1]研究指出，放牧和刈割是兩種高度復雜的干擾方式，對植物群落既具有直接作用又具有間接作用。放牧對植被的正面作用主要表現在牲畜通過其踐踏行為將糞便和土壤混合，在飲水點周圍創造了富集營養的斑塊，這些斑塊促進了在低度干擾區稀見和不見的一年生植物的繁衍。刈割減少了牧草間的競爭，對草地凋落物積累的影響顯著。對于刈割干擾的問題，劉美玲等[2]的研究結果表明適度刈割不僅能保證畜牧業發展，還能在一定程度上刺激植物的再生生長潛力，有助于植物的更新演替。

1 研究區概況

研究區位于呼倫貝爾市海拉爾區陳巴爾虎旗草甸草原自然保護區，是大興安嶺西麓丘陵向蒙古高原的過渡區，處于北緯49°33′49.4″—49°43′20.8″，東經118°50′15.7″—118°58′21.2″，海拔695～787 m地帶。屬中溫帶半干旱大陸性氣候，年均氣溫-2.4 ℃，最高、最低氣溫分別為36.17 ℃和-48.5 ℃；≥10 ℃年積溫1 580～1 800 ℃，無霜期110 d；年平均降水量350 mm，多集中在7～9月且變率較大[3，4]。土壤為暗栗鈣土。地帶性植被為羊草草甸草原，主要優勢種有羊草（Leymus chinensis）、貝加爾針茅（Stipa baicalensis）、寸草苔（Carex duriuscula）等。

2 研究方法

2.1 試驗方法

2010-2011年的每年8月中旬，在呼倫貝爾市陳巴爾虎旗草甸草原自然保護區中選擇羊草群落植被、土壤和地形條件相對一致的地段取樣研究，設置了羊草放牧、羊草刈割2個不同干擾因素的樣地。每個樣地隨機取1 m ×1 m樣方，分別做10個重復，調查群落的種類、蓋度、高度、密度及物種多樣性，樣方間距離為20 m。植物群落物種高度采用直尺測定；植物群落種蓋度和植物種數采用目測法測定；植物生物量采用齊地面刈割，并分種存放于信封袋中，同時將凋落物分別收集于信封袋中，帶回實驗室自然風干后分別稱量其干重。

2.2 數據處理

3 結果與分析

3.1 羊草群落不同干擾下各物種組成變化情況

羊草群落不同干擾下各物種重要值變化情況見表1。由表1可見，刈割干擾下羊草群落的物種數比放牧干擾下的多，羊草放牧區的物種數比羊草刈割區的少了45.5%。羊草群落在刈割和放牧干擾后，羊草的重要值均很高，其建群種沒有發生改變，但放牧區羊草的重要值比刈割區的高18.3%。羊草刈割區物種組成除建群種羊草屬于禾本科植物以外，多以豆科和薔薇科植物居多。其中，豆科植物如斜莖黃芪（Astragalus adsurgens）、野豌豆（Vicia cracca），薔薇科植物如鵝絨萎陵菜（Potentilla anserina）、輪葉萎陵菜（Potentilla verticillaris）等均未出現在羊草放牧區。

3.2 不同干擾下羊草群落生物量的變化情況

由圖1可見，不同干擾下羊草群落生物量的變化顯著，刈割區的生物量明顯高于放牧區的生物量。

3.3 不同干擾下羊草群落α多樣性指數變化情況

3.4 不同干擾下羊草群落物種多樣性與植被特征關系

4 小結與討論

放牧和刈割兩種干擾方式直接或間接地影響著草甸草原自然保護區羊草群落物種的多樣性變化[9]。由羊草群落物種組成變化情況來看，羊草群落受到干擾后其建群種的重要值很高，優勢種沒有發生改變或變為亞優勢種，說明群落的性質沒有發生改變，群落較為穩定[10，11]。

李凱輝等[12]研究得出，新疆天山巴音布魯克草原在小的空間研究尺度內，草地植物群落物種多樣性指數受豐富度指數的影響較大。地上生物量與Margalef指數和Shannon-wiener指數呈負相關關系。武彥朋等[13]研究指出，無論是在群落尺度上還是在區域尺度上，青海湖內陸高寒濕地物種多樣性指數與地上生物量均呈顯著的負相關。

由羊草群落生物量變化情況來看，刈割區的生物量明顯高于放牧區的生物量；由羊草群落α多樣性指數的變化情況來看，刈割區Margarlef豐富度指數和Shannon-Wiener多樣性指數均高于放牧區。

通過分析物種多樣性指數與群落植被特征之間的相關關系得知，在兩種干擾方式下，群落地上生物量均與Shannon-Wiener多樣性指數和Simpson多樣性指數呈負相關關系，即地上生物量越高，Shannon-Wiener多樣性指數和Simpson多樣性指數越低。在刈割干擾下，群落地上生物量與Pielou均勻度指數呈正相關關系，而在放牧干擾下則相反。

綜上所述，刈割可以增加羊草群落的物種數和地上生物量。采用單一的干擾方式并不能達到對草原自然保護區的科學保護和利用。由于人為刈割對植物沒有選擇性，而放牧干擾則因為動物對植物的選擇性采食以及動物的排泄物和不同程度的踐踏都會影響植物的生長，從而間接地影響群落的物種多樣性和植被特征。建議在不同干擾對草原自然保護區群落物種多樣性的影響方面還需進行更加深入細致的研究，例如從放牧與刈割的順序、刈割與放牧的各自強度等方面進行綜合考慮，從而將各種干擾有機地結合起來，制定和完善保護與利用機制，以達到對自然保護區更好的保護。

參考文獻：

[1] 劉志民，趙曉英，劉新民.干擾與植被的關系[J].草業學報，2002， 4（1）：16-19.

[2] 劉美玲，楊 持，張新時，等.不同輪割制度對典型草原主要種群的影響[J].北京師范大學學報（自然科學版），2007，2（1）：7-9.

[3] 何 峰，李向林，萬里強.生長季降水量和刈割強度對羊草群落地上生物量的影響[J].草業科學，2009，26（4）：28-32.

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[5] 楊 持.生態學[M].第二版.北京：高等教育出版社，2008.124-127.

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[12] 李凱輝，胡玉昆，阿德力·麥地，等.天山南坡高寒草地物種多樣性及地上生物量研究[J].干旱區資源與環境，2007（1）：155-159.

[13] 武彥朋，陳克龍，張 斐，等.青海湖內陸高寒濕地物種多樣性和地上生物量的關系[J].水土保持通報，2011（1）：76-80.