荒漠植物群落的季节特点.docx
荒漠植物群落的季节特点关于植物群落的动态过程以及外界环境因子和植物群落之间的 关系，是植物群落生态学发展过程中的重要问题，引起了生态学家们 的广泛关注lo荒漠地区植被较为稀疏，多呈斑块状分布，且时空 变化幅度较大，荒漠生态系统极为脆弱，加之人类活动的干扰，极易 发生退化2,因此植被特征对于该地区生态环境的稳定意义重大, 可以起到保持水土，防风固沙的作用。影响荒漠植被分布格局和动态 的因素包括生物的和非生物的，其间的相互作用关系十分复杂。关于 放牧对植被影响的研究相对较多3, 4,而关于在较长时间序列下 气候因子对荒漠植被影响的研究较少50文中首先对荒漠植被的 四度一量在2002-2008年的季节和年度动态特征进行了分析，进一 步采用 除趋势对应分析(detrendedcorrespondenceanalysis, DCA) 和典范对应分析(canonicalcorrespondenceanalysis, CCA)两种排序 方法对荒漠植物群落特征与气候因子的相关性进行分析，旨在为荒漠 生态系统的可持续发展提供理论依据。1自然概况和研究方法1. 1 研究区自然概况研究区位于内蒙古阿拉善左旗南部的嘉尔格勒赛汗 镇，地理坐标为东经104度10'105度30',北纬37度 24'38度25',地处腾格里沙漠东缘。该地区的草地类型 是典型的温性荒漠，植被稀疏，结构单调，覆盖度低，一般为1%20%o植物种类贫乏，主要以旱生、超旱生和盐生的灌木和小半灌木 为主。建群植物以藜科(Chenopodiaceae)、菊科(Compositae)和蓑藜 科(Zygophyllaceae)为主，其次为蔷薇科(Rosaceae)、桎柳科 (Tamaricaceae) 0地形起伏不平，丘陵、沙丘与平滩相间。气候为典 型的高原大陆性气候，冬季严寒、干燥，夏季酷热，昼夜温差大，极 端最低气温一36,最高气温42。年平均气温8.3,无霜期156do 年降水量45215mll1,且季节分配极不均匀，主要集中在7月份8 月份。年蒸发量30004700mm。研究样地面积约为500hm2,自1997 年开始围封禁牧，研究期间始终处于禁牧状态。植被以红砂、珍珠 (Salsolapasserina)建群，其次为霸王、驼绒藜(Ceratoideslatens) > 狭叶锦鸡儿(Caraganastenophylla)、油蒿(Artemisiaordosica)等小 灌木，草本以白草(Pennisetumflaecidum)为优势，其次为糙隐子草 (Cleistogenessquarosa),伴生有雾冰藜(Bassiadasyphylla)等植物, 植被盖度较高为29. 5%o 土壤为沙壤，水分含量4. 40%8. 22%01. 2 研究方法2002-2008年4月、7月和10月，进行了 21次植物群落 野外调查。每次调查时，在研究区域内随机选取3个lOmxlOm的植物 样方，分别测量样方内灌木植物的高度、盖度、密度、频度和生物量， 在每个lOmxlOm样方内随机选取1个Imxlm的样方测量草本植物的高 度、盖度、密度、频度和生物量。应用国际标准通用软件CAN0C04. 5, 以21x8维植物群落特征因子矩阵进行植物群落季节和年度的DCA数 量排序，并制作二维排序图；以21x8维植物群落特征因子矩阵和21x2 维植物特征因子矩阵进行CCA数量排序，并制作植物特征因子和气候 因子的二维排序图。2002-2008年研究地区的降雨量和气温数据来 源于内蒙古阿拉善盟李井滩牧业气象实验站，距离样地直线距离小于 7kmo 2结果与分析2. 1荒漠植物群落特征的季节动态2002-2008 年研究区植物群落特征的季节动态（图1）,用7年中相同月份群落特 征的均值来表示各季节的群落特征。灌木和草本高度的季节特征相似 （图1A）,均为夏季（7月）和秋季（10）相对较高，且差异不显著（P> 0. 05）,而春季（4月）的高度显著低于夏季和秋季（PV0. 05）。春季 灌木盖度显著低于夏季和秋季，而秋季草本盖度显著高于春季，二者 与夏季草本盖度差异不显著（图1B）O灌木和草本密度的季节特征一 致（图10,夏季和秋季的密度差异不显著（P>0. 05）,二者显著高 于春季（PVO. 05） o三个季节中灌木生物量相差较大，但是方差分析 表明春季和秋季的生物量差异显著（P<0. 05）,二者与夏季的生物量 无显著差异（P>0. 05）（图1D）O所有灌木和草本特征在夏季和秋季 间差异均不显著（P>0. 05）,而秋季显著高于春季（PVO. 05） o 2. 2 荒漠植物群落特征的年度动态2002-2008年研究区灌木植物群落特 征的年度动态（图2）,可以看出灌木高度（图2A）、盖度（图2B）和密 度（图2C）在7年中具有一定的波动性，但是相对于灌木生物量的变 动较稳定。灌木生物量从2002 2010年呈上升趋势（图2D）, 2002年 仅为 14. 64为m2,而 2008 年达到 111. 64g/m2o 2002-2008 年研究 区草本植物群落特征的年度动态（图3）,可以看出草本植物与灌木植 物群落特征的年动态具有差异，草本植物群落特征（高度、盖度、密 度和生物量）在年度间的波动较大。草本植物密度和生物量的年动态 是相似的，2002年的密度和生物量相对较高，分别为88. 83株/n）2 和73. 99g/m2,而2005年和2006年较低，密度小于10株/m2,生 物量小于2g/n）2（图3C和D）o 2. 3荒漠植物群落的除趋势对应分 析（DCA） 2002 2008年各季节植物群落特征在DCA二维排序图中的分 布情况（图4）,各季节植物群落特征在DCA排序图中的位置是由群落 中灌木和草本植物群落特征共同决定的，群落结构特征越相似，两个 季节群落特征的距离越近。可以看出2002-2008年的植物群落特征 具有明显的季节和年度间差异，季节和年度群落特征在DCA二维排序 图中的分布较复杂，没有形成明显的分布规律。2. 4荒漠植物群落 与气候因子的典范对应分析（CCA）图3草本植物群落特征的年度动 态Fig. 3Theannualdynamicsofherbaceouscommunitycharacteristies 采用CCA排序对植物群落特征和气候因子（年降雨量和年均温度）的 相关性进行分析，从表1看出，CCA排序轴的第一、二轴的特征值为 0. 373和0. 115,植物一气候因子的相关性为0. 865和0. 672, 植物一气候因子方差累计贡献率达到82. 6%0因此，CCA排序轴的第 一、二排序轴可以充分表现出植物群落特征因子与气候因子的相关性。 CCA第一、二排序轴表明（图5）:年降水量和年均温度的箭头长度均较 长，且与排序轴夹角较小，说明这两个气候因子对植物群落特征具有 重要作用。以植物变量在气候因子变量线上的投影点距气候因子箭头 的距离判断植物变量与气候因子的相关性大小，由此可以看出灌木植 物特征因子与气候因子的相关性较小，而草本植物特征因子与气候因 子的相关性较大。草本植物密度与年降水量的相关性较大，草本植物 高度与年均温度的相关性较大，草本生物量与年降水量、年均温度的 相关性均较大（图5）。#p#分页标题#6# 3讨论与结论 国内外关于放 牧对草地植被的影响集中了大量的研究6-8,对放牧与植被特征 以及演替过程的关系有了较深入的了解9。彭祺等研究表明：连续 放牧和不同轮牧制度对植被高度、盖度和生物量的作用具有差异10。 彭羽等对浑善达克沙地中部20年间的植被变化进行分析，认为群落 的物种多样性、生物量和盖度变化主要是由放牧因素造成的11。 因此，不同放牧制度是植被四度一量的重要影响因素。文中研究选 择了典型荒漠地区围栏禁牧的天然草地作为试验样地，这样可以去除 放牧对荒漠植被的影响，有利于真实地反映荒漠地区植物因子与气候 因子的关系。大多数植物群落的研究只是对某一时刻植被分类和分 布的调查研究12, 13,关于植被群落的长期动态研究相对较少。 满多清等研究发现腾格里沙漠东南缘荒漠植被中草本植物个体数的 变化特点为，4、5月增加，6月减少，7、8、9月线性增加，达到最 大值，其与月平均降雨量的相关性较大14。文中草本植物的高度、 盖度、密度和生物量等特征均为夏季（7月）和秋季（10月）相对较高， 且差异不显著（P>0. 05）,这与该地区降雨量主要集中在夏秋季有关。 灌木植物在荒漠地区相对较稳定，但文中研究的灌木植物特征在季节 和年度间具有差异，尤其是夏季（7月）和秋季（10月）的灌木密度显著 高于夏季（4月）。因此，可以认为7月和10月出现很多灌木植物的 新生苗是造成这种现象的主要原因。国内外关于气候变化对草原植 被的影响研究较多15, 16,而关于荒漠地区的研究相对较少。常 兆丰等研究表明决定荒漠地区植被生长状况的主要是大气降水，植被 盖度和密度随年际降水量变化较大，尤其是一年生草本植物17。 高述保研究表明民勤荒漠植被退化过程中全年降水量与植物高度和 盖度具有较大的相关性18。水是影响干旱地区植被分布与变化的 最积极、最活跃的生态因素，它的任何微小变化都会在植被上表现出 来19 22。文中CCA分析表明年降水量和年均温度对荒漠植物群 落特征具有重要作用，草本植物特征因子与气候因子的相关性大于灌 木植物。荒漠化地区具有蒸发量大，土壤干燥，大气中水汽稀少，降 水量少等特点，因而，研究气候变化必须考虑植被的影响，研究植被 的变化也必须考虑气候的变化与影响。
