民勤沙井子地区沙质荒漠化过程中植被群落物种多样性和排序研究

王具元，张登红，韩建涛

(甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水 741020 )

1 研究区概况

沙井子位于巴丹吉林沙漠东南缘，地理位置为103°05' E，38°38' N，海拔1 378.5 m，通常是指治沙站、沙井子、薛百乡，总面积230.6 km2。其自然条件基本代表了民勤沙区(即腾格里沙漠与巴丹吉林沙漠之间的绿洲边缘区)的一般特点。该区属温带干旱气候类型，其特点是:日照强烈，冷热剧变，干旱少雨，蒸发量大，风大沙多。年平均气温7.6℃，年平均降水量113.2 mm，年平均蒸发量2 604.3 mm，干燥度 5.1，≥10.0 ℃积温 3 036.4 ℃，无霜期 175 d，主导风向为NW 和WNW，年平均风速为2.5 m·s－1，年平均≥17 m·s－1的大风日数达 28.6 d，起沙风速为4.5 ～ 5.0 m·s－1，秋季最小平均 1.8 m·s－1·a－1，平均沙尘暴日数 25.6 d。是全国浮尘、扬沙、沙尘暴最严重地区之一，也是沙尘暴的主要策源地。

2 研究方法

2.1 调查方法

调查地点选在民勤治沙站沙井子地区，在固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘上选择典型沙米群落、盐生草群落、红砂+柽柳群落、白刺群落、黄花矶松群落、芦苇群落、麻黄群落进行调查，记录内容主要包括种类、株数、高度、冠幅，密度，并计算盖度和重要值。同时测定群落地下水位和矿化度。

2.2 计算方法

盖度=(1/4×π×冠幅长度×冠幅宽度×密度)［1］

重要值=相对高度+相对盖度［2］

多样性指数计算如下［3］:

Simpson 多样性指数D=1－∑Ni2

Shannon－Wiener多样性指数H=－∑NilogNi

Ni为种盖度或重要值，S 物种数。

排序采用CANOCO 3.01 软件下的CCA 和DCCA 软件包进行分析。

3 结果与分析

在一定的环境条件下，每种植物都有其相对稳定的生态适应空间。在此空间内，物种按其自身的生理、遗传特征和对影响它们的环境因子的反映而分布着，这些环境因子对物种的分布及在群落中的优势度有重要的影响［4］。另一方面，植物群落内种群的优势度决定着群落的结构、功能和其它种群所需要的群落环境。［5］。表1 反映了不同群落物种组成及物种重要值。

表1 植物物种组成及其重要值

3.1 群落的物种多样性特征

群落的物种多样性直接或间接体现群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度、生境差异等。表2显示了以重要值为计算依据的多样性指数平均值。

表2 群落多样性指数变化

表2 反映出均匀度指数与多样性指数呈显著的正相关，均匀度指数和 simpson 指数的相关系数0.538 5，与 shannon 指数的相关系数为 0.188 3，丰富度指数和均匀度指数呈负相关，相关系数－0.728 4。这是因为丰富度指群落内种的绝对密度，而均匀度指群落内种的相对密度，丰富度指数与特定群落的物种总数成正比，与个体在群落内的分布无关，而均匀度指数则强调个体在群落内的分布，分布越均匀，指数越大。

3.2 植物种排序分析

从图1 和图2 可以看出，植物种CCA 和DCCA二维排序图基本相同。

图1 植物种CCA 排序

图2 植物种DCCA 排序

根据物种CCA 排序空间上的散布格局(图1)，结合排序轴所代表的生态学意义和各个群落的环境特点。根据物种CCA 排序空间上的散布格局(图1)，结合排序轴所代表的生态学意义和各个不同时期环境特点。物种大致可分为3 种类型:(1)多年生草甸植物，代表植物有芦苇、赖草、刺儿菜、蓼子朴等。在流动沙丘丘间地地下水位在1 ～2 m，土壤主要为荒漠化草甸土，其次是盐生草甸土，矿化度大部分在1.7 g·L－1以下，耐旱和耐盐性的多年生草本植物广泛分布。(2)过渡型，这类植物是各个群落类型中的部分植物种，主要植物有胖姑娘、细叶骆驼蓬、苏枸杞、冰草、披针叶黄花、甜甘草、柽柳、盐爪爪等混生的耐旱和耐盐性灌木、多年生草本、1年生草本。随着地下水位的降低2 m 以上，披针叶黄花、苦豆子生长起来，土壤盐渍化减轻，原来生长良好的盐爪爪、胖姑娘逐渐从植被演替中退出，随之柽柳、白刺在植被中的份量增大，当地下水位处于3 m 左右时，它们都能正常地通过个体发育的各个生长阶段;当地下水位降至5 m 左右时，大部分的柽柳出现干枝死亡现象。(3)荒漠化强旱生型，这个时期地下水位已经下降到18.4 m，而矿化度下降到0.691 g·L－1，植物表现出对旱生环境很强的适应性，这类物种主要是各个时期群落的共有种(白刺、沙蒿、红砂等)，群落中的特有种(麻黄、猫头刺)和1年生草本(沙米、盐生草等)。

4 结论

群落多样性指数的变异系数反映植被在演变过程中的不均匀性，这一不均匀性反映出演变过程中不同阶段的保守性和易变性。多样性指数受物种丰富度和均匀度的共同影响。一个具有较低物种丰富度指数和较高均匀度指数的群落，其多样性指数可能和一个物种丰富度指数大而均匀度指数低的群落相同。

从整个过程来看，多年生草本、小灌木和半灌木类受沙漠化的影响最大。这种植被演替模式，与该地区降水资源严重不足以及地下水位下降，致使沙子下层含水量降低，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 二维排序说明了植物群落与环境因子的关系，随着地下水位的下降，植被逐渐向强旱生方向演替。

［1］廖汝棠，张文军.毛乌素流动沙地植物分布与盖度研究［J］.内蒙古林业科技，1996(4):15 －21

［2］马克平，黄建辉，于顺利，等.北京东灵山地区植物群落多样性的研究［J］.生态学报，1995，15(3):268 －277

［3］中国科学院生物多样性委员会.生物多样性研究原理与方法［M］.中国科学技术出版社，1994:13 －35，141 －165

［4］马克平，黄建辉.北京东灵山地区植物群落多样性研究［J］.生态学报，1995，16(3):225 －234

［5］杨持，朱志梅，刘颖茹.沙质荒漠化过程中不同阶段稳定性和恢复性研究［J］.生态学报，2003，23(2):2545 －2549