半干旱区封育措施下植物生态位研究

殷 建

（新疆生产建设兵团水土保持监测总站，新疆 乌鲁木齐 830002）

生态位理论是指种群在时间、空间的位置以及种群在群落的地位和功能作用[1－2]。生态位理论在种间关系、群落结构、生物多样性及种群进化等研究中的广泛应用，使其在现代生态学中占有愈来愈重要的地位[3]。研究种群生态位、了解各种群在群落中的地位和作用及种群间的相互关系，对植被资源保护、可持续利用和恢复重建等具有重要意义[4－5]。该研究结合宁夏盐池荒漠化监测项目，以荒漠化草原人工封育区各植物种为研究对象，研究封育措施下的植物生态位情况，为沙化草地植被恢复提供理论依据，为制定科学合理的草场管理体系提供参考。

1 研究区概况

盐池县位于宁夏回族自治区东部，地理坐标北纬 37°04′～38°10′，东经 106°30′～107°41′。盐池县北与毛乌素沙漠相连，南靠黄土高原，在地理位置上属于典型的过渡地带。这种地理上的过渡性，造就了该县自然条件资源多样性和脆弱性的特点。

盐池县主要为剥蚀的准平原地形，全县地势南高北低，海拔在1 295～1 951 m之间。该县属于典型中温带大陆性气候，年均气温为8.1℃，极端最高温度为34.9℃，极端最低温度为-24.2℃，年均无霜期为165 d，年降水量仅250～350 mm。土壤类型以灰钙土为主，其次是黑垆土和风沙土，此外有黄土、少量的盐土和白浆土等。植被类型有灌丛、草原、草甸、沙地植被和荒漠植被。

2 研究方法

2.1 样地布设及调查方法

2.1.1 样地布设 研究区域选在盐池县的鄂尔多斯缓坡丘陵区内，即毛乌素沙地西南缘的柳林堡乡。研究设3个处理：老封育区、新封育区和对照区，其中老封育区始于1991年第一批全国防沙治沙试验示范，采用铁丝网围栏，完全排除野生动物和家畜的采食；新封育区自2002年以来采取封育措施；对照区自2002年以来也采取了封育措施，但还是受到一些人为干扰和放牧的影响。3种处理方式在一条直线上，相距不远，自然条件基本相同。

2.1.2 调查方法 研究于2011年7月进行野外调查。调查方法为从老封育区开始沿着样带的方向随机布设1 m×1 m的样方，老封育区、新封育区和对照区内各布设10个样方。调查内容包括：植物名称、植物种数、株数、盖度、高度、生物量等。

2.2 数据计算

2.2.1 重要值计测[6]重要值=（相对多度+相对频度+相对盖度+相对高度+相对生物量）/5

2.2.2 生态位宽度计测 采用Levins生态位宽度计算公式[7]：

式中：Bi为物种i的生态位宽度；Pij是物种i在第j资源位上的重要值占它所在全部资源位上重要值的比例；r为样方数。

2.2.3 生态位重叠度计测 采用Pianka生态位重叠指数[8]：

式中：Oik为物种i与物种k的重叠指数，其它符号含义同生态位宽度计算公式。

3 结果与分析

3.1 生态位宽度

从表1中可以看出，老封育区阿尔泰狗哇花、刺沙蓬、隐子草和狗尾草的生态位宽度最大，分别为0.61、0.60、0.52和0.52。这说明，这4种植物对老封育区资源环境的利用能力较强，是老封育区的优势种。而角蒿、砂珍棘豆和砂蓝刺头的生态位宽度最小，分别为0.15、0.14和0.14，且它们都只在一个样方中出现过，是老封育区的退化种。

表1 封育区和对照区生态位宽度

新封育区黑沙蒿、丝叶山苦荬、地锦草3种植物的生态位宽度最大，分别为0.76、0.70和0.53。黑沙蒿为菊科植物，在我国北方沙区分布甚广，从干草原、荒漠草原至草原化荒漠皆有分布。假芸香、老瓜头、臭蒿、达乌里胡枝子4种植物的生态位宽度最小，分别为 0.16、0.16、0.15、0.15，它们都只在一个样方中出现过，说明这几种植物对新封育区的资源环境利用能力很弱。

对照区黑沙蒿、丝叶山苦荬、隐子草3种植物的生态位宽度最大，分别为0.85、0.78、0.74；达乌里胡枝子、阿尔泰狗娃花、臭蒿3种植物的生态位宽度最小，分别为 0.17、0.16、0.14。

在3个处理中，老封育区共出现17种植物，新封育区共出现16种植物，对照区共出现13种植物。对比3个区域物种的生态位宽度值可以发现，老封育区物种的生态位宽度较其他两区的相对集中。这说明老封育区的植物分布均匀，生物多样性较好，群落结构稳定。新封育区植物生态位宽度较对照区的相对集中，说明封育措施对沙化草地植被的恢复有积极作用。对照区由于受人畜的影响较大，对环境适应能力弱的物种的生长受到限制，导致对照区内生物多样性较差，群落结构单一。

3.2 生态位重叠度

生态位重叠度反映种群之间对资源利用的相似程度和竞争关系。较高的生态位重叠意味着种群之间对环境资源具有相似的生态学要求，因而可能存在着激烈的竞争[9]。由表2可知，老封育区生态位重叠度最大值出现在砂珍棘豆和地锦草、砂珍棘豆和角蒿、地锦草和角蒿、砂珍棘豆和砂蓝刺头、角蒿和砂蓝刺头之间，其重叠度值都为1（事实上只是它们对资源的利用无限接近，而不可能完全一样，所以重叠值只是接近1而不能达到1）。研究结果表明，生态位宽度较大的阿尔泰狗哇花、刺沙蓬、隐子草和狗尾草与其他物种的生态位重叠度并不高，最高的是阿尔泰狗哇花和隐子草，也仅为0.77。

表2 老封育区生态位重叠度

从表3中可以看出，新封育区生态位重叠度最大值出现在达乌里胡枝子和假芸香、雾冰藜和杨柴、臭蒿和达乌里胡枝子之间，分别为1、0.98和0.93。生态位宽度最大的黑沙蒿、丝叶山苦荬和地锦草与其他物种的重叠度，除了黑沙蒿和丝叶山苦荬为0.81外，均不高。由表4可知，对照区的情况与老封育区和新封育区相似，生态位重叠度最大值均不是出现在生态位宽度最大的几个物种之间，而是出现在生态位宽度较小的臭蒿和阿尔泰狗娃花之间（0.99）、达乌里胡枝子和草木犀状黄芪之间（0.98）、臭蒿和达乌里胡枝子之间（0.91）。综合以上分析可以得出，生态位宽度大的物种不一定和其他物种有大的重叠指数，反之亦然。

表3 新封育区生态位重叠度

表4 对照区生态位重叠度

4 结论

（1）封育措施对沙化草地植被的恢复具有明显的促进作用。封育措施避免了人畜对植被的干扰和破坏，给植被提供了较好的生长环境，提高了生物多样性，增强了群落稳定性。但长期的完全封育状态不一定有良好的植被恢复效果，要注意适当利用。

（2）生态位宽度是反映物种对环境资源利用状况的尺度，生态位宽度越大表明物种对环境的适应能力越强，对各种资源的利用越充分，该物种在群落中往往处于优势地位。老封育区内阿尔泰狗哇花、刺沙蓬、隐子草和狗尾草的生态位宽度最大，是该区的优势种。新封育区和对照区内生态位宽度最大的植物都是黑沙蒿和丝叶山苦荬，说明它们对该区的生态环境适应能力最强。

（3）生态位重叠度体现了物种对同等级资源的利用程度及空间配置关系，反映物种之间对资源利用的相似程度和竞争关系[10]。多数关于生态位的研究认为，较大的生态位宽度常常伴随着较高的生态位重叠度[11-13]。而笔者的研究结果表明，较高的生态位宽度和较高的生态位重叠度之间并不存在直接的线性关系。

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