科爾沁沙地南緣不同立地類型植被分布特征

安宇寧，曹宇，遲琳琳，劉敏，吳德東

(遼寧省固沙造林研究所，遼寧 阜新 123000)

1 研究區自然概況

研究區位于遼寧省阜新市科爾沁沙地的東南邊緣，地處42°43′—42°51′ N，121°53′—122°22′ E，海拔226.5 m。屬亞濕潤干旱區，干旱多風是這里的最大特點。年降水量480 mm，且多集中于6—8月，年蒸發量約為降水量的3倍，空氣相對濕度60.4%。年均氣溫6.1 ℃，1月平均氣溫-13.7 ℃，7月平均氣溫24.1 ℃，極端最低氣溫-34.1 ℃，極端最高氣溫43.2 ℃，≥10 ℃積溫3 000～3 300 ℃，無霜期154 d。該地區降水年際變化也很大，最大年降水量為744.8 mm，最小年降水量為262.3 mm，光照充足，日照時數為2 680～2 853 h。年均風速3.0～3.7 m?s-1，最大風速達25 m?s-1，年風速≥3 m?s-1的日數為160 d。土壤類型以風沙土為主。

該地區降雨期集中在7—8月之間，這種氣候的典型植被類型是疏林灌草群落，草本植物既可以起到防風固沙的作用，也是土壤有機質重要來源。探索沙地植被分布與演替，對科學制定防沙治沙規劃，選擇治沙植物，具有重要意義。本文從植被種類、多樣性、生物量等幾個方面對同時期不同立地的植被類型進行對比，為沙地植被的分布特征研究提供參考。

2 材料與方法

2014年在阿爾鄉北甸子村的流動沙地、半流動沙地和章古臺的固定沙地、30年生樟子松林下等地塊各選擇一條100 m的樣帶，在樣帶上選擇6個點，每個點設1 m×1 m的小樣方進行植被調查，并選擇一塊50 cm×50 cm的地塊進行地上地下生物量測量[1]。

在調查過程中，根據多樣性指數描述植物群落的多樣性變化[2，3]，各指數的具體計算方法如下：

Simpson指數:D=1-∑(Ni/N)2

Shannon-wiener指數:H=-∑PilnPi式中Pi=Ni/N

Pielou均勻度指數:E=H/Hmax

上述各式中，Ni為種i的數量；N為樣地中所有物種的數量之和；Pi為種i的相對重要值，Pi=Ni/N，Hmax為最大的物種多樣性指數，Hmax=lnS(S為群落中的總物種數)。

3 結果與分析

3.1 植物種類的差異

由表1可知林下植被種類與數量均比沙地的豐富。

表1 不同立地的植被種類及數量

3.2 植物蓋度的差異

從圖1可見，流動沙地的植被蓋度最低，另3種立地的植被蓋度都大于60%，其中固定沙地的蓋度最大，林地內植被蓋度比固定沙地有所下降。

圖1 不同立地植被蓋度

3.3 物種豐富度的差異

表2為幾種指數的計算數據。Simpson指數，Shannon-Wiener指數用來描述種的個體出現的紊亂和不確定性，不確定性越高，多樣性也就越高，在一定程度上反映出各個物種在森林類型中的地位和作用，比物種豐富度的分析定量化程度更高，結果更準確、客觀、實際。Pielou均勻度指數是指群落中各個種的多度或重要值的均勻程度，該指數所表征的是群落多樣性與群落種數及總個體數相同時的可能最高多樣性之間的比率。

表2 不同立地植被豐富度的差別

就物種多樣性而言，因固定沙地中羊草、苔草在數量上占絕對優勢，導致多樣性指標下降，其他3種基本一致；就多樣性指數而言，林地的相比流動、半流動沙地，不確定性有所降低，固定沙地最低；就均勻程度而言，4種立地類型按照穩定程度依次降低。

3.4 不同立地植被高生長差異

圖2 不同立地類型植被高度匯總

圖2可見，固定沙地中草本則普遍較高；林地內各種草本數量相對均勻，但總體高度不如固定沙地，可見受光照等條件影響，林下植被高生長相對減弱；而流動、半流動的沙地中低矮草本數量占絕對優勢。

3.5 不同立地植被地上地下生物量差異

Jackson[4]綜合分析大量研究數據發現，一般來說，根系的垂直分布是較淺的，林下植被的大部分根系位于50 cm 土層以上。所以本次研究采集根系為0～40 cm土層內的根系。4種立地中地上生物量林地7月達到最大生物量，其他3種立地都是8月為地上生物量最大，4種都是9月最低；地下生物量，半流動沙地、林地、固定沙地在8月達到生物量的最大值，流動沙地則是7月達到全年最大值；地下地上生物量比，半流動沙地、固定沙地均較低，說明其地生物量較高，地下生物量較低，林地、流動沙地則是地下生物量較大，其中林地的比例最大，見圖3。

圖3 不同立地生物量統計情況

3.6 不同立地地上生物量與枯落物量的對比

圖4 不同立地7—9月地上生物量與枯落物量

由表4可知，林下的枯落物質量遠大于鮮草的干質量，固定沙地接近1∶1，半流動沙地、流動沙地則是鮮草占了地上生物量的絕大部分，可見沙地凋落物的積累少，林下更加容易形成腐殖質層。

4 結論與討論

4種立地類型，流動沙地代表性植物為馬唐、苦菜、灰綠藜，半流動沙地代表性植物為小黃蒿、虎尾草、拂子茅、羊草、灰綠藜，固定沙地代表性植物為羊草、苔草，林下代表性植物為隱子草、羊草、冰草。流動、半流動沙地的植被型相近，因為它們本就處在相互轉化過程中，生物量、高度、蓋度均較小。從種類來說，4種立地相差不多，但固定沙地生物較單一，林下植被種類相對略多。就物種多樣性而言，固定沙地多樣性略低，其他3種基本一致；林地和流動、半流動沙地相比，不確定性有所降低，固定沙地最低。4種立地的生物量差距較大，最大的是固定沙地，最小的是流動沙地，林地的地上生物量顯著下降，地下生物量顯著增加，可見林下植被會把更多的資源投入地下部分，同時有機質的積累也是林內較高。在草地生態學研究中,草地地下生物量的研究是必不可少的環節，王艷芬[5]等的研究中已經提到地下生物量比例隨著放牧強度的加大而加大，這與本試驗的數據一致。

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[1] 胡中民,樊江文,鐘華平,等.中國草地地下生物量研究進展[J].生態學雜志,2005,24(9):1095-1101

[2] 焦樹仁,邢兆凱,趙冰.遼西北地區植被分布組成與土地沙化關系的調查[J].遼寧林業科技,2006(1):9-12

[3] 焦樹仁.遼寧省章古臺沙地植被的分布狀況與演替過程的研究[J].防護林科技,2006(4):11-13

[4] Jackson RB,Mooney HA,Schulze ED.A global budget for fine root biomass,surface area,and nutrient contents[ J] .Proceeding of the National Academy of science of the United Stutes of America,1997,94(14) : 7362-7366

[5] 王艷芬,汪詩平.不同放牧率對內蒙古典型草原地下生物量的影響[J].草地學報,1999,7(3):198-203