民勤沙井子地區沙質荒漠化過程中植被群落物種多樣性和排序研究

王具元，張登紅，韓建濤

(甘肅林業職業技術學院，甘肅 天水 741020 )

1 研究區概況

沙井子位于巴丹吉林沙漠東南緣，地理位置為103°05' E，38°38' N，海拔1 378.5 m，通常是指治沙站、沙井子、薛百鄉，總面積230.6 km2。其自然條件基本代表了民勤沙區(即騰格里沙漠與巴丹吉林沙漠之間的綠洲邊緣區)的一般特點。該區屬溫帶干旱氣候類型，其特點是:日照強烈，冷熱劇變，干旱少雨，蒸發量大，風大沙多。年平均氣溫7.6℃，年平均降水量113.2 mm，年平均蒸發量2 604.3 mm，干燥度 5.1，≥10.0 ℃積溫 3 036.4 ℃，無霜期 175 d，主導風向為NW 和WNW，年平均風速為2.5 m·s－1，年平均≥17 m·s－1的大風日數達 28.6 d，起沙風速為4.5 ～ 5.0 m·s－1，秋季最小平均 1.8 m·s－1·a－1，平均沙塵暴日數 25.6 d。是全國浮塵、揚沙、沙塵暴最嚴重地區之一，也是沙塵暴的主要策源地。

2 研究方法

2.1 調查方法

調查地點選在民勤治沙站沙井子地區，在固定沙丘、半固定沙丘、流動沙丘上選擇典型沙米群落、鹽生草群落、紅砂+檉柳群落、白刺群落、黃花磯松群落、蘆葦群落、麻黃群落進行調查，記錄內容主要包括種類、株數、高度、冠幅，密度，并計算蓋度和重要值。同時測定群落地下水位和礦化度。

2.2 計算方法

蓋度=(1/4×π×冠幅長度×冠幅寬度×密度)［1］

重要值=相對高度+相對蓋度［2］

多樣性指數計算如下［3］:

Simpson 多樣性指數D=1－∑Ni2

Shannon－Wiener多樣性指數H=－∑NilogNi

Ni為種蓋度或重要值，S 物種數。

排序采用CANOCO 3.01 軟件下的CCA 和DCCA 軟件包進行分析。

3 結果與分析

在一定的環境條件下，每種植物都有其相對穩定的生態適應空間。在此空間內，物種按其自身的生理、遺傳特征和對影響它們的環境因子的反映而分布著，這些環境因子對物種的分布及在群落中的優勢度有重要的影響［4］。另一方面，植物群落內種群的優勢度決定著群落的結構、功能和其它種群所需要的群落環境。［5］。表1 反映了不同群落物種組成及物種重要值。

表1 植物物種組成及其重要值

3.1 群落的物種多樣性特征

群落的物種多樣性直接或間接體現群落結構類型、組織水平、發展階段、穩定程度、生境差異等。表2顯示了以重要值為計算依據的多樣性指數平均值。

表2 群落多樣性指數變化

表2 反映出均勻度指數與多樣性指數呈顯著的正相關，均勻度指數和 simpson 指數的相關系數0.538 5，與 shannon 指數的相關系數為 0.188 3，豐富度指數和均勻度指數呈負相關，相關系數－0.728 4。這是因為豐富度指群落內種的絕對密度，而均勻度指群落內種的相對密度，豐富度指數與特定群落的物種總數成正比，與個體在群落內的分布無關，而均勻度指數則強調個體在群落內的分布，分布越均勻，指數越大。

3.2 植物種排序分析

從圖1 和圖2 可以看出，植物種CCA 和DCCA二維排序圖基本相同。

圖1 植物種CCA 排序

圖2 植物種DCCA 排序

根據物種CCA 排序空間上的散布格局(圖1)，結合排序軸所代表的生態學意義和各個群落的環境特點。根據物種CCA 排序空間上的散布格局(圖1)，結合排序軸所代表的生態學意義和各個不同時期環境特點。物種大致可分為3 種類型:(1)多年生草甸植物，代表植物有蘆葦、賴草、刺兒菜、蓼子樸等。在流動沙丘丘間地地下水位在1 ～2 m，土壤主要為荒漠化草甸土，其次是鹽生草甸土，礦化度大部分在1.7 g·L－1以下，耐旱和耐鹽性的多年生草本植物廣泛分布。(2)過渡型，這類植物是各個群落類型中的部分植物種，主要植物有胖姑娘、細葉駱駝蓬、蘇枸杞、冰草、披針葉黃花、甜甘草、檉柳、鹽爪爪等混生的耐旱和耐鹽性灌木、多年生草本、1年生草本。隨著地下水位的降低2 m 以上，披針葉黃花、苦豆子生長起來，土壤鹽漬化減輕，原來生長良好的鹽爪爪、胖姑娘逐漸從植被演替中退出，隨之檉柳、白刺在植被中的份量增大，當地下水位處于3 m 左右時，它們都能正常地通過個體發育的各個生長階段;當地下水位降至5 m 左右時，大部分的檉柳出現干枝死亡現象。(3)荒漠化強旱生型，這個時期地下水位已經下降到18.4 m，而礦化度下降到0.691 g·L－1，植物表現出對旱生環境很強的適應性，這類物種主要是各個時期群落的共有種(白刺、沙蒿、紅砂等)，群落中的特有種(麻黃、貓頭刺)和1年生草本(沙米、鹽生草等)。

4 結論

群落多樣性指數的變異系數反映植被在演變過程中的不均勻性，這一不均勻性反映出演變過程中不同階段的保守性和易變性。多樣性指數受物種豐富度和均勻度的共同影響。一個具有較低物種豐富度指數和較高均勻度指數的群落，其多樣性指數可能和一個物種豐富度指數大而均勻度指數低的群落相同。

從整個過程來看，多年生草本、小灌木和半灌木類受沙漠化的影響最大。這種植被演替模式，與該地區降水資源嚴重不足以及地下水位下降，致使沙子下層含水量降低，多年生草本、小灌木、半灌木的生存受到限制密不可分。CCA 和DCCA 二維排序說明了植物群落與環境因子的關系，隨著地下水位的下降，植被逐漸向強旱生方向演替。

［1］廖汝棠，張文軍.毛烏素流動沙地植物分布與蓋度研究［J］.內蒙古林業科技，1996(4):15 －21

［2］馬克平，黃建輝，于順利，等.北京東靈山地區植物群落多樣性的研究［J］.生態學報，1995，15(3):268 －277

［3］中國科學院生物多樣性委員會.生物多樣性研究原理與方法［M］.中國科學技術出版社，1994:13 －35，141 －165

［4］馬克平，黃建輝.北京東靈山地區植物群落多樣性研究［J］.生態學報，1995，16(3):225 －234

［5］楊持，朱志梅，劉穎茹.沙質荒漠化過程中不同階段穩定性和恢復性研究［J］.生態學報，2003，23(2):2545 －2549