/黑土滩0退化草地、高寒湿地及其交错区植物群落结构多样性徐松鹤1,尚占环2,龙瑞军1,2,3,齐文娟1(1.甘肃农业大学草业学院,甘肃兰州730070; 2.兰州大学草地农业科技学院,农业部草地农业生态系统学重点开放实验室,甘肃兰州730020; 3.中国科学院西北高原生物研究所,青海西宁810008)摘要:采用样方调查方法研究了青藏高原江河源区/黑土滩0退化草地、高寒湿地及其二者交错区的植物群落结构及其多样性。
结果表明,交错区植物群落多样性最高,/黑土滩0退化草地植物群落多样性明显高于高寒湿地植物群落多样性。
高寒湿地植物群落中以莎草科植物占优势,/黑土滩0退化草地则以毒杂草占绝对优势,交错区可食性杂草类群较多。
从3种植物类型区物种构成变化看,尽管3者互相毗邻,但是/黑土滩0可能是其他高寒植被类型退化演替而形成,不能证明/黑土滩0与其临近的高寒湿地存在群落发生学关系。
以毒杂草构成为主的/黑土滩0次生植被则对其周边高寒湿地具有明显的侵入性和生态胁迫,因此必须加强对江河源区/黑土滩0退化草地的治理。
关键词:/黑土滩0退化草地;高寒湿地;群落结构多样性中图分类号:Q948.15;S812.8文献标识码:A文章编号:1009-5500(2007)04-0045-05近年来,青藏高原三江源地区/黑土滩0退化草地的面积正在迅速的扩增。
为了治理/黑土滩0退化草地,我国已经投入大量资金和科技力量[1~3]。
但是,关于/黑土滩0的来源目前学术界仍存在争论。
一般认为,/黑土滩0是由高寒草甸退化产生[4~6]。
实际调查发现/黑土滩0大多分布于江河源区的河流沿岸滩地,而其周围群落多为山地草地和河流湿地[7~8]。
那么这些/黑土滩0是山地草地退化而形成,是高寒湿地衰退而形成,还是另有其原始植被类型?这个问题的解决对/黑土滩0恢复工程中/自我设计0技术具有重要指导意义。
为揭示/黑土滩0与其周边植被的关联性,选择了典型高寒湿地草地及其周围的/黑土滩0草地,以及二者的交错区,进行植物群落结构和多样性方面的研究,为深入研究高寒地区/黑土滩0退化草地来源问题提供参考资料。
收稿日期:2007-01-16;修回日期:2007-04-05基金项目:国家自然基金项目(30371021,30600426)和中科院/百人计划0项目资助。
作者简介:徐松鹤(1981-),男,内蒙古包头人,在读硕士。
龙瑞军为通讯作者。
1材料和方法1.1研究区概况试验地位于青海省南部果洛藏族自治州境内的黄河源区,玛沁县大武河沿岸滩地,国家/十#五0攻关项目区域范围,包括河滩高寒湿地草地,/黑土滩0退化草地以及二者过渡区域,海拔3740~3750m,地理位置N34b27c,E100b12c,年均温-0.6e。
极端最低气温-34.9e,最冷月1月平均气温-12.9e,最热月7月平均气温9.1e,>0e的年积温1210.6e,> 5e的年积温865.0e,野生牧草生长季120d左右,年降水量513mm,多集中在5~9月,雨热同季,年蒸发量1459mm,年日照时数2571h,无绝对无霜期。
1.2取样方法在3个研究区域内分别设置40m@40m样地,在样地内调查物种种数;同时在样地内设置50cm@50 cm典型样方10~15个,调查样方内所有物种的个体数、盖度[9]和重要值。
重要值(Pi)=(相对密度+相对盖度)@2/100[10]。
1.3分析方法群落结构特征根据样方中物种重要值确定群落中物种优势程度,用来描述群落物种组成及结构特征。
多样性指数采用DPS数据处理系统算出。
A多样性指数:采用Shannon-Weiner指数(H c)、Brillo uin指数(H)、Pielou均匀度指数(J c)。
H c=-E Si=1P i ln(P i)其中,S为物种总数,P i为第i种物种个体数占群落总个体数的比例。
H=1N ln(N!n1!n!n3!,)式中,n1为抽样中第1个物种的个体数量,n2为抽样中第2个物种的个体数量,以此类推,N为抽样中所有物种个体总和。
J c=H cln S式中,S为物种总数。
2结果与分析2.13种类型区植物群落物种组成特征由表1可看出,3种类型区的植物种数分别是高寒湿地25种,/黑土滩032种,交错区36种。
其中, /黑土滩0和高寒湿地有12种共有植物,有磷叶龙胆、秦艽、小嵩草、矮嵩草、乳白香清、洽草等。
高寒湿地和交错区有14种共有植物,如冷地早熟禾、蒲公英、藏嵩草、华扁穗草、蒲公英、青藏苔草、珠芽蓼等植物。
/黑土滩0和交错区的共有物种最多达22种,有白苞筋骨草、独一味、甘肃马先蒿、狗尾草、拉拉藤、赖草、茅香等植物。
3种植物类型区共有的物种有10种,有矮嵩草、黄帚橐吾、冷地早熟禾、蕨麻委陵菜、裂叶独活等植物。
从这3种类型区的物种重要值比较中可看出,3种类型区优势物种都不相同,但是次优势种和伴生种中有共有物种。
铁棒棰是/黑土滩0的有毒植物代表,在/黑土滩0中是优势种,重要值26.3,而在交错区则为伴生种,重要值仅为6.4。
在高寒湿地中未发现。
藏嵩草是一种家畜喜食的优良牧草,在高寒湿地中是一种重要的优势种,重要值37.1,在交错区中则为伴生种,重要值仅为3.0。
在/黑土滩0中未发现。
黄帚橐吾是/黑土滩0中另外一种标志性有毒植物,在/黑土滩0中为优势种,其重要值为25.0。
在高寒湿地和交错区中为重要伴生种,重要值分别为8.9和0.7。
南山蒿同时存在于/黑土滩0和交错区中,在/黑土滩0中是优势种,重要值为27.5,在交错区中是伴生种,重要值为2.8。
臭蒿只出现在/黑土滩0中,是/黑土滩0中的优势种,重要值为26.0。
黑褐苔草只存在于高寒湿地中,是高寒湿地中的优势物种,重要值为19.0。
表13种类型区植物群落的物种组成及重要值Table1Species composition and important value of three areas植物名称重要值高寒湿地交错区/黑土滩0退化草地矮火绒草L eontop odium nanum4.5矮嵩草K obr esia humilis1.39.34.8白苞筋骨草A j ug a l up ulina3.93.9白花龙胆Gentiana algid a1.3藏红花Csr thamus tinctor ius1.5藏嵩草K obr esia tibetica37.13.0臭蒿A r temisia hedinii26.0单花金腰Chr ys osp lenium unif lor um8.8独一味L amiop hlomis r otata5.73.4鹅绒委陵菜P otentilla anserina27.913.513.1甘肃马先蒿P ed icular is kansuensis4.59.4高山米口袋Gueldenstaed tia himalaica1.90.7狗尾草S etar ia vir idis1.41.7海乳草Glaux mar itima2.9黑褐苔草Carex atr o-f usca19.0华扁穗草Bly s mus sinocomp r essus30.33.5黄花棘豆Ox y trop is ochrocep hala2.62.14.8黄帚橐吾L igular ia v ir gaur ea8.90.725.0金莲花T r ollius chinenses5.8续表1植物名称重要值高寒湿地交错区/黑土滩0退化草地矮火绒草L eontop odium nanum 4.5 聚头蓟Cir sium souliei 2.2 拉拉藤Galium bo reale 1.10.5 赖草L ey mus s ecal inus13.13.6 狼毒大戟Eup hor bia f ischer iana 12.8 冷地早熟禾P oa cr y mop hila 11.25.413.2 裂叶独活H er acleum millef ol ium 3.010.711.8 磷叶龙胆Gentiana sq uar r osa 1.00.9 马尿泡P rz ew alsk ia tang utica 3.0 茅香H ier ochloe odor ata 0.92.3 梅花草P ar nass ia p al ustr is 2.80.71.6 摩苓草M or ina chinesis1.011.8 南山蒿A r temisia nanschanica2.827.5披碱草Ely mus d ahur icus1.9 蒲公英T ar ax acum mongolicum 5.40.7 洽草K oeler ia cr istata4.62.82.6 秦艽Gentiana macr op hy lla 2.90.6 青藏苔草Carex moor cr of tii 3.44.3 肉果草L ancea tibetica 15.72.7 乳白香清A nap halis lactea 1.21.25.2 水嵩草K obr esia r oy lena 3.3 铁棒棰A conitum s z echeny ianum6.426.3 兔耳草L agotis g lauca 2.66.9微孔草M icr oul a s ik kimensis 2.1西伯利亚蓼P oly gonum sibir icum 0.7西藏嵩草K obr esia tibetica 3.0 细叶亚菊A j ania tenuif olia 32.121.0 线叶嵩草K obr esia cap illif olia 0.3 香薷Els holtz ia p atr inii 2.01.7 小嵩草K obr esia p y g maea 5.05.90.8 小叶忍冬L onicer a micr op hy lla 6.4葛缕子Carum car v i3.3 珠牙蓼P oly gonum v ivip ar um 6.31.7 紫花羊茅Festuca r ubr a1.32.2 种类型区群落A 多样性从3种植物类型区的A 多样性指数(图1)可看出,3种植物类型区的丰富度指数和均匀度指数都有一致的变化趋势。
其中,交错区的A 多样性指数最高。
高寒湿地的A 多样性指数最低。
均匀度指数在3种类型区中的变化并不是很明显。
高寒湿地中物种多样性指数并不是很高,但其中多为可食性的优良牧草。
/黑土滩0和交错区虽然多样性指数较高,但其优势种多数为杂类草和毒草。
2.3 3种植物类型区不同植物功能群比较植物的功能多样性在决定系统多样性方面起着至关重要的作用,因此,将3个植物群落按不同的功能特图1 3种植物类型区群落的A 多样性指数Fig.1 A -diversity index of three areas征划分为莎草科、禾草科、可食性杂草和毒杂草4个功能群。