白龙江干旱河谷不同坡向主要灌丛群落随海拔梯度变化的物种多样性研究

王 飞 屠彩芸 曹秀文** 刘锦乾 杨永红 张 涛 齐 昊

(1.甘肃省白龙江林业管理局林业科学研究所，兰州 730070； 2.甘肃白龙江森林生态系统国家定位观测研究站，舟曲 746300)

白龙江干旱河谷不同坡向主要灌丛群落随海拔梯度变化的物种多样性研究

王 飞1,2屠彩芸1,2曹秀文1,2**刘锦乾1,2杨永红1,2张 涛1,2齐 昊1,2

(1.甘肃省白龙江林业管理局林业科学研究所，兰州 730070；2.甘肃白龙江森林生态系统国家定位观测研究站，舟曲 746300)

采用样方调查法，研究了白龙江干旱河谷不同坡向主要灌丛群落沿着海拔梯度的结构特征、物种多样性的变化规律，旨在了解白龙江干旱河谷不同海拔梯度植被特征和物种多样性变化，为白龙江干旱河谷区域不同海拔植被恢复提供理论依据。研究结果表明：(1)不同海拔梯度同一坡向物种数不同，同一海拔不同坡向物种数也不同，随着海拔的升高不同坡向物种数表现为先增加后减少的趋势，同一海拔梯度内不同坡向主要植被类型也不同。(2)主要灌木群落α多样性在不同坡向随着海拔梯度的升高，表现出先升高后减小的趋势。不同坡向草本群落α多样性随着海拔的升高，也表现出先升高后减小的趋势。对主要灌丛α多样性指数进行相关性分析得物种丰富度指数对物种多样性贡献率最大，表现为丰富度指数(D1、D2)>生态优势度指数(SN)>种间机遇指数(H)>群落均匀度指数(R)。(3)不同坡向主要灌丛群落β多样性Whittaker指数沿着不同海拔梯度变化不大，最大值出现在海拔1 250～1 650 m；Routledge和Codyβ多样性指数在海拔1 450～1 650 m出现最大值，但是大体呈现出波形变化。草本β多样性随着海拔的升高变化较大，阳坡植物的β多样性指数在海拔1 050～1 250 m达到最大，阴坡和半阴半阳坡在海拔区间1 250～1 450 m达到最大，半阴半阳坡的β多样性指数均大于阳坡。白龙江干旱河谷不同坡向、不同海拔梯度物种α多样性和β多样性都不同，且不同坡向随着海拔梯度的变化物种α多样性和β多样性呈一定的相关性，说明海拔和坡向是影响生物多样性主要因子之一。

干旱河谷；灌丛；海拔；坡向；α多样性；β多样性

物种多样性是表征群落学的重要指标，在反映植物群落的生境差异、群落结构组成和稳定性程度等方面具有重要的意义[1～2]，植物群落种类组成、多样性及群落结构既是群落对生态环境的响应，是植物生物学特征和生态学特性的综合表现，通过研究天然植物群落结构特征，可以有效评价一个群落的稳定程度[3]。一个地区的植物群落的构成是这个地区气候、土壤以及人为因素等多方面因素的反映[4]，群落内的物种多样性高低是衡量一个群落是否健康的重要指标之一[5]。国内对植物群落物种多样性的研究主要集中于多样性在环境梯度和群落演替过程中的变化[6]，王翠红[7]等对中国73个自然保护区种子植物多样性的研究发现，纬度强烈影响着物种多样性。于顺利[8]等对中国东北地区蒙古栋群落的物种多样性研究表明，随纬度的增加，物种多样性显著下降；放牧对植物多样性的影响，生物多样性在中度放牧和重度放牧阶段变化较大[9]；郭正刚[10]对白龙江上游地区森林植物群落物种多样性进行了研究，表明群落内各层物种丰富度指数的大小顺序为"灌木层>草本层>乔木层，白龙江群落主要以灌木为主；唐志尧[11]等对秦岭牛背梁植物物种多样性进行了垂直分布格局研究认为海拔梯度是牛背梁山区制约植物群落分布的主要因子，而坡向和坡度则起到次要作用。对物种多样性的分析表明，物种总数、木本植物物种多样性和草本植物物种多样性在南北坡具有不同的海拔梯度格局；Huston M A等人研究认为物种多样性的空间分布格局受制于许多生态梯度的影响[12]，而海拔梯度被认为是影响物种多样性格局的决定性因素之一[13]，研究群落物种多样性的梯度格局以及控制这些格局的生态因子，是保护生物学研究的基础，因此研究生物多样性的海拔梯度格局对于揭示生物多样性的环境梯度变化规律具有重要意义[14]，本研究在白龙江干旱河谷区域，利用样方调查法[18]，对甘肃白龙江干旱河谷不同海拔主要灌木群落特征、物种多样性及稳定性进行研究，为该区域生态恢复和植被重建提供理论依据。

1 研究区概况

白龙江干旱河谷是长江水系北部的生态脆弱带和敏感区，近年来人为过渡放牧、采矿等，致使其植被生态系统严重退化，泥石流和滑坡等地质灾害频发，水土流失严重，治理困难，具有向荒漠化发展的趋势[15]。现存植被均为旱生灌丛、草丛，层次结构单一，生态景观特征呈现为旱生半荒漠化景观，气候干燥，降水少而不均，蒸发量极大[16～17]，植被恢复极其困难；白龙江位于青藏高原东北边缘，流经的地域广、落差大，河道全长576 km，其位于东经102°46′～104°52′，北纬33°04′～35°09′，属典型的西南高山地形，温度、降水具有明显的垂直梯度和水平差异[18]。该区域坡陡谷深、降水量偏少、峡谷地貌对太阳辐射的反复折射和地面强烈辐射造成的增温作用及焚风效应，加之樵采、垦荒、放牧、筑路等人为干扰的强度和频度相对较大，在沿江海拔2 100 m(迭部县尼傲乡)以下至760 m(文县口头坝乡)和主要支流(阿夏沟、岷江、拱坝河、北峪河、羊汤河、白水江)两岸的河谷及浅山地带，形成以气候干暖少雨、植被稀疏残败、地形破碎、土地石漠化及岩漠化为主要特征的干旱河谷景观，泛称为干热河谷。白龙江干旱河谷区域年降雨量在500 mm左右，且集中在每年的5～10月份，占全年降水量的85%，年蒸发量是年降水量的3～5倍[22]，植被主要由旱中生小叶落叶具刺灌木及耐旱草本(禾草为主)植物组成。根据气候要素并参考植被特征，白龙江干旱河谷主要为干暖河谷类型，局部为干温河谷类型[19]。

2 研究方法

2.1 样地设置与调查

2015年6～9月对甘肃白龙江干旱河谷区域植物群落以及立地条件进行了调查，采用样方法，从海拔760 m的文县口头坝乡至2 100 m迭部县尼傲乡，利用GPS定位，分别在7个不同海拔地段具有代表性的植物群落设置9个大样方，样方面积为20 m×20 m，在大样方内运用典型法选取具有代表性的小样方4个5 m×5 m样方，用于灌木层物种多样性的调查，再运用典型法取4个1 m×1 m的小样方用于调查草本植物的多样性。调查因子包括海拔高度、坡度、坡向、坡形、经纬度等基本概况以及植物的名称、株数、株高、基径、冠幅等。

2.2 数据处理和分析方法

2.2.1重要值(VIT)和综合优势比(SDR)[20]

VIT=(RC+RF+RD)/3

(1)

SDR=(RA+RC+RF+RH)/4

(2)

式中：RD为相对密度；RF为相对频度；RC为相对盖度；RH为相对高度。

2.2.2α多样性计算[18]

在对群落α多样性计算的过程中，为了避免单一选取造成的不足，所以选取物种丰富度指数(D1,D2)，Shannon-Wiener多样性指数(SW)，修正后的Simpson生态优势度指数(SN)，种间机遇Hurlbert指数(H)以及群落均匀度指数Pielou(R)，其中：(1)物种丰富度指数(D1,D2)

Gleason指数：

(3)

Marglef指数：

(4)

(2)Shannon-Wiener多样性指数(SW)

(5)

(3)修正后的Simpson生态优势度指数(SN)

前一天妻子跟我说，要去省立医院看皮肤病。我说，你想去你去吧。不想妻子自投罗网，像是走进鬼门关。那一刻，医院人多嘈杂，大姐坐身边，妻子却似孤身一人待在一座孤零零的荒岛上面。

(6)

(4)种间机遇Hurlbert指数(H)

(7)

(5)群落均匀度指数Pielou(R)

(8)

式中：S为研究系统中物种总数，A为单位面积，Ni为种i的个体数，N为所在群落的全部种的个体数目。

2.2.3群落β多样性测定[18]

(1)Cody指数(βC)

(9)

式中：g(H)为沿海拔梯度上的新增种群数，l(H)为沿着海拔梯度上失去的种群数，即在上一个海拔梯度中存在而在下一个海拔梯度中没有的物种数目。

(2)Whittaker指数(βW)

(10)

式中：S为研究系统中的物种总数；ma为各样方中物种的平均数。

(3)Routledge指数(βR)

(11)

式中：S为研究系统中的物种总数；c为两个样方中共有的物种数。

3 结果与分析

3.1 白龙江干旱河谷区域群落结构特征

白龙江干旱河谷植被群落中，共包含灌木植物共计130种，分属于55科、93属，中国特有种10种，占总灌木的7.7%，其中茜草科2种，分别是甘肃野丁香(LeptodermispurdomiiHutch)和伞花野丁香(LeptodermisumbellateLo)；豆科的悬垂黄耆(AstragalasdependensBunge)、菊科乳白香青(AnaphalislactealMaxim)、忍冬科毛药忍冬(LoniceraserreanaHand)、白花丹科小蓝雪(CeratostigmaminusStapf )、玄参科毛泡桐(Paulowniatomentosa(Thunb.) Steud)、柏科柏木(CupressusfunebrisEndl)、三尖衫科粗榧(Cephalotaxussinensis(Rehd. et Wils.) Li)、芸香科川陕花椒(ZanthoxylumpiasezkiiMaxim)各1种。草本有43种，隶属21科，37属，其中菊科最多10种，占所有草本的23.4%，主要菊科有山艾蒿(ArtemisiaargyiLevl H.Lév. & Vaniot)、苦苣菜(SonchusoleraceusL.)、抱茎小苦荬(Ixeridiumsonchifolia(Maxim.) Shih)等；其次是禾本科9种，占所有草本的20.9%，主要是苔草(Carextristachya)、早熟禾(PoaannuaL.)、白茅(Imperatacylindrica(L.) Beauv)、芸香草(Cymbopogondistans(Nees) Wats)等。由表1可知，同一坡向不同海拔梯度物种数不同，同一海拔梯度不同坡向物种数也不同。随着海拔的升高不同坡向物种数变化基本一致，都表现出先增多后减少的趋势。灌丛物种同一海拔梯度阳坡的物种数最少，随着海拔的升高变化较小，阴坡物种数在海拔1 250 m处物种数最多(48种)，是同一海拔阳坡植物物种数的2倍，在海拔1 050 m处半阴半阳坡植物物种数达到最多然后减少，在海拔2 050 m处三种坡向的物种数相差不大；随着海拔的升高阳坡植被类型变化较小，主要以荆条、小叶香茶菜、多花胡枝子灌丛为主，阴坡与半阴半阳坡植被类型变化较大。草本植物物种变化较小，总体阳坡物种数最小，半阴半阳坡物种数最多，不同海拔梯度有不同的主要植被类型，这与干旱河谷降雨量小，蒸发量大有关，白龙江干旱河谷是在海拔760～2 200 m的区域，在海拔760 m以下，以及2 200 m以上降雨量明显大于干旱河谷区域，干旱河谷地带阴坡与半阴半阳坡的土壤含水量较大，蒸发量小[22]，物种数较多。

表1 不同海拔梯度主要植被类型与物种数

注：括号里面为物种数 下同。

Note:There is the number of species in brackets.The same as below.

本文选取重要值排名前13的灌丛物种作为研究对象[21]，从不同坡向灌木层的重要值与综合优势比(表2)可知，河朔荛花(WikstroemiachamaedaphneMeisn)在半阴半阳坡的重要值与综合优势比均大于阴坡和阳坡，川甘亚菊(Ajaniapotaninii(Krasch.) Poljak.)在海拔850～2 050 m的半阴半阳坡均有分布，小叶香茶菜(Rabdosiaparvifolia(Batalin) Hara)、多花胡枝子(LespedezafloribundaBunge)和川甘亚菊在白龙江干旱河谷区域均匀分布，其它物种随着海拔梯度的增加而减少，在海拔1 850 m以后消失的物种有野丁香(SyringapersicaLinn.f.persica)、荆条(VitexnegundoL.)、酸枣(ZiziphusjujubaMill.)、杭子梢(Campylotropismacrocarpa(Bge.) Rehd)和红花岩黄耆(HedysarummultijugumMaxim)。各群落类型的分别主要受海拔、坡度、坡位和生境条件等小地形因素的控制[18]。

表2 主要灌木群落重要值特征和综合优势比

注：括号中的数字表示综合优势比。

Note:The number in parentheses represents the comprehensive advantage ratio.

3.2 不同坡向主要群落沿海拔梯度的生物多样性特征

3.2.1不同坡向主要群落α多样性的垂直变化

α多样性是表征植被群落内物种组成的一项重要指标，植物群落也是对外界环境反映的集合体，其群落本身特征随物种组成变化而变化。甘肃白龙江干旱河谷区域因特殊的地理环境，降雨不足，蒸发量大等，致使物种种类少且分布不均匀，灌丛物种类型较为丰富。不同海拔和坡向的α多样性指数如表3。

由表3可知，不同坡向的生物多样性随着海拔的变化有较大的差异。灌木阳坡的物种丰富度指数D1、D2、物种多样性指数SW、生态优势度指数SN都在海拔1 250 m最大，在海拔1 850 m最小，说明在海拔1 250 m时物种多样性最大，在海拔1 850 m最小；种间机遇指数H在海拔2 050 m最大(1.249)是在海拔1 850 m最小(0.714)的1.75倍，在海拔2 050 m的灌丛群落与其它海拔的植物群落相遇的机率最高，在海拔1 850 m时最小；均匀度指数R在0.714～0.85变化不大，在海拔1 650 m处是海拔1 850 m的1.19倍，说明干旱河谷区域阳坡物种分别较为均匀。阴坡物种丰富度指数D1、D2都在海拔1 650 m最大，在海拔850和1 850 m最小且一致；物种多样性指数SW和生态优势度指数SN在海拔1 050 m处最大，在1 850 m处最小，种间相遇指数H和阳坡的种间相遇指数一样都在海拔2 050 m最大是在海拔1 850 m时最小的1.81倍；均匀度指数变化很小，在0.714～0.986，在海拔850 m最大是在海拔最小1 250 m的1.38倍。半阴半阴坡的物种丰富度指数D1、D2、物种多样性指数SW都在海拔1 450 m最大，在850 m最小；生态优势度指数SN在海拔1 850 m最大(2.192)，在海拔850 m最小(1.214)；种间相遇指数H和均匀度指数R变化相对较小，种间相遇指数在0.708～0.924，在海拔1 250 m最大是在海拔850 m最小的1.31倍，均匀度指数在0.7～0.816，海拔2 050和1 650 m最大是在海拔1 050 m最小的1.17倍。不同海拔的物种多样性变化较大，在同一海拔的不同坡向物种多样性变化也较大。对同一海拔不同坡向的草本植物α多样性，Gleason指数(D1)和Marglef指数(D2)变化趋势一致，都是半阴半阳坡植物的Gleason指数(D1)和Marglef指数(D2)最大值最大，都在海拔1 450 m达到最大值。阳坡植物物种丰富度最大的海拔区域为1 250 m，阴坡和半阴半阳坡在海拔1 450 m处最大，这与阳坡获得的光照有关；其它4种α多样性指数在同一海拔不同坡向之间没有明显的变化规律。在群落多样性梯度上，在不同的空间水平，群落各种α多样性指数对于群落物种多样性的贡献不同[23]，总体白龙江干旱河谷不同坡向主要灌丛沿不同海拔物种α多样性指数丰富度指数D1、D2大于生态优势度指数SN，其次是种间机遇指数H，均匀度指数R最小，及丰富度指数对物种多样性贡献率最大，依次是生态优势度指数SN、种间机遇指数H，均匀度指数对物种多样性贡献率最小。

3.2.2不同海拔主要灌丛群落α多样性指数的相关关系

阳坡植物群落多样性指数相关分析结果可知(表4)：物种丰富度指数D1、D2和物种多样性指数SW多样性指数之间在P<0.01水平上呈及显著正相关，种间相遇指数H与其它指数之间呈正相关，均匀度指数P与其它多样性指数之间呈负相关性，海拔只有与种间相遇指数H和均匀度指数R呈正相关，与其他指数呈负相关性。

注：**在0.01水平(双侧)上显著相关；*在0.05水平(双侧)上显著相关；A.海拔 下同。

Note:**means significant at the 0.01 probability level and*means.The same as below.

阴坡植物群落多样性指数相关分析结果可知(表5)：物种丰富度指数D1、D2和物种多样性指数SW多样性指数之间在P<0.01水平上呈极显著正相关，SN与丰富度指数D1、D2在P<0.05水平上呈显著正相关，种间相遇指数H和均匀度指数R与其它指数之间呈正相关，海拔与物种多样性指数D和种间相遇指数H呈正相关，与其他指数呈负相关性。

表5 阴坡主要灌丛植物群落多样性指数相关性分析

半阴半阳坡植物群落多样性指数相关分析结果可知(表6)：物种丰富度指数D1、D2和物种多样性指数SW多样性指数之间在P<0.01水平上呈极显著正相关，种间相遇指数H与生态优势度指数SN也在P<0.01水平上呈极显著正相关，种间相遇指数与丰富度指数D1、D2在P<0.05水平上呈显著正相关，均匀度指数R与物种多样性指数SW和生态优势度指数SN在P<0.05水平上呈极显著正相关，与其它指数之间呈正相关，海拔与其他多样性指数都呈正相关性。

表6 半阴半阳坡主要灌丛植物群落多样性指数相关性分析

3.2.3 不同坡向主要群落β多样性的垂直变化

β多样性是用来分析多样性沿环境梯度不同生境之间群落的变化速率,并用以反映不同群落间物种组成的差异[11]，也可以指示生境被物种分隔的程度、比较不同地段的生境多样性，还是理解生态系统功能的关键[24]。

白龙江干旱河谷主要灌丛群落β多样性指数随着海拔梯度的变化见表7；随着海拔的升高不同坡向植物的3种β指数均表现出先升高后减小的趋势。由表7可知阳坡β多样性在海拔1 250～1 450 m最大；阴坡群落的Whittaker指数(Bw)在海拔1 050～1 250 m最大(5.815)，Cody指数(Bc)和Routledge(Br)在海拔1 450～1 650 m最大；半阴半阳坡的Whittaker指数在海拔1 250～1 450 m最大，Cody指数(Bc)和Routledge(Br)也在海拔1 450～1 650 m最大，且各指数之间的变化相比阳坡和阴坡的变化小，说明半阴半阳坡植物之间的差异和变化较小。β指数波动与相邻样方之间的水平距离引起的物种群落构成变化大小有关[25]。

表7 物种β多样性指数

白龙江干旱河谷β多样性在垂直水平上变化较大，同一海拔不同坡向的β多样性变化也较大。在垂直水平方向上随着海拔梯度的增加Routledge(Br)指数>Cody指数(Bc)>Whittaker指数(Bw)，Routledge(Br)指数和Cody指数(Bc)在垂直方向上变化大于Whittaker指数(Bw)。阳坡植物草本β多样性指数Routledge(Br)指数和Cody指数(Bc)随着海拔的升高均表现出先增后减再升的趋势，在海拔区间1 050～1 250 m时最大，Whittaker指数(Bw)随着海拔的升高变化较小，也在海拔区间1 050～1 250 m时最大。阴坡草本植物的Routledge(Br)指数和Cody指数(Bc)在海拔1 250～1 450 m达到最大，而Whittaker指数(Bw)在海拔1 450～1 650 m达到最大；半阴半阳坡草本植物的Routledge(Br)指数和Cody指数(Bc)在海拔1 450～1 650 m达到最大，而Whittaker指数(Bw)在海拔1 250～1 450 m达到最大。

4 讨论

(1)通过对白龙江干旱河谷植被群落调查，灌丛群落为主要优势种，共有灌木植物130种，分属于55科、93属，中国特有种10种，主要以蔷薇科植物为主，草本植物共计43种，隶属21科37属，属于中国特有的1种，菊科植物为主，不同海拔梯度同一坡向物种数不同，同一海拔不同坡向物种数也不同，随着海拔的升高不同坡向物种数表现为先增加后减少的趋势，同一海拔梯度内不同坡向主要植被类型也不同。

(2)群落α多样性具有海拔梯度、纬度梯度等多种环境梯度格局[23]，海拔梯度作为环境梯度格局中的主导梯度[26]。在白龙江干旱河谷区域生物多样性研究中，阳坡灌丛群落在海拔1 250 m出现最大值，阴坡灌丛植物在海拔1 650 m出现最大值，半阴半阳坡灌丛群落在海拔1 450 m出现最大值，随着海拔的升高，出现灌丛群落多样性峰值的坡向依次是阳坡、半阴半阳坡和阴坡。

(3)群落中物种β多样性反映了一定距离水平上群落物种组成的差异以及环境梯度上群落物种组成的更替[23]。研究发现灌木群落的Whittaker多样性在不同坡向中变化不大，最大值出现在海拔1 250～1 650 m；其它β多样性指数在海拔区域1 450～1 650 m出现最大值，但是大体呈现出波形变化。

白龙江干旱河谷区域群落物种组成受海拔和坡向等因子影响较大，不同海拔梯度同一坡向物种数不同，同一海拔不同坡向物种数也不同，随着海拔的升高不同坡向物种数表现为先增加后减少的趋势，同一海拔梯度内不同坡向主要植被类型也不同，不同海拔主要植被类型也相差较大，同一海拔不同坡向植被类型也相差较大，这与金慧[23]等研究一致；不同海拔梯度之间阴坡与半阴半阳坡主要植被类型生物多样性随海拔升高变化较大，阳坡主要植被类型生物多样性随着海拔升高变化较小，阳坡土壤自然含水量小，光照充足，蒸发量较大，部分地表裸露等可能导致阳坡植物生物多样性随着海拔升高变化较小，这与郭星[22]等人的研究一致；在白龙江干旱河谷区域不同海拔坡向植物群落的均匀度变化较小，说明灌丛分布较为均匀，变化较小；在白龙江干旱河谷区域内物种多样性整体表现出先增加后减小的趋势，随着海拔的升高，水分、光照、蒸发等条件的变化，表现出物种多样性不一致，这与王长庭[27]等人研究一致。随着植物群落演替的进行，种间的正负关联将趋于正关联，直至植物种间达到稳定共存的局面，演替越到后期，正关联的种对数越多，这与陈文思[28]等人研究一致。在白龙江干旱河谷主要灌丛生物多样性研究中，海拔相近的区域，除了坡向以外，还有其它因子影响生物多样性，本文中并未涉及，但是不容忽视。因此在以后的研究中在海拔梯度一致尽量涉及其它因子对生物多样性的影响有待进一步研究。

1.苗莉云,王孝安,王志高.太白红杉群落交错带物种多样性的研究[J].广西植物,2005,25(2):112-116.

Miao L Y,Wang X J,Wang Z G.Studies on species diversity ofLarixchinensiscommunity ecotone[J].Guihaia,2005,25(2):112-116.

2.Lomolino M V.Elevation gradients of species-density:historical and prospective views[J].Global Ecology and biogeography,2001,10(1):3-13.

3.刘维暐,王杰,王勇,等.三峡水库消落区不同海拔高度的植物群落多样性差异[J].生态学报,2012,32(17):5454-5466.

Liu W W,Wang J,Wang ,et al.The differences of plant community diversity among the different altitudes in the Water-Level-Fluctuating zone of the Three Gorges Reservoir[J].Acta Ecologica Sinica,2012,32(17):5454-5466.

4.卢宝明,邢韶华,崔国发,等.北京山地植物群落的物种多样性比较[J].北京林业大学学报,2010(S1):36-44.

Lu B M,Xing S H,Cui G F,et al.Comparison of species diversity of plant communities in mountains of Beijing[J].Journal of Beijing Forestry University,2010,32(S1):36-44.

5.Rad J E,Manthey M,Mataji A.Comparison of plant species diversity with different plant communities in deciduous forests[J].International Journal of Environmental Science & Technology,2009,6(3):389-394.

6.陈北光,苏志尧.广东八宝山常绿阔叶林物种多样性分析[J].华南农业大学学报,1995,16(4):32-36.

Chen B G,Su Z R.Species diversity of evergreen broadleaved forest in Babaoshan Nature Reserve,Guangdong[J].Journal of South China Agricultural University,1995,16(4):32-36.

7.王翠红,张金屯.中国部分自然保护区物种多样性与环境因子的关系[J].西北植物学报,2004,24(8):1468-1471.

Wang C H,Zhang J D.Relat ionship between biodiversity and environment factors in some nature reserves of China[J].Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,2004,24(8):1468-1471.

8.于顺利,马克平,徐存宝,等.环境梯度下蒙古栎群落的物种多样性特征[J].生态学报,2004,24(12):2932-2939.

Yu S L,Ma K P,Xu C B,et al.The species diversity characteristics comparison ofQuercusmongolicacommunity along environmental gradient factors[J].Acta Ecologica Sinica,2004,24(12):2932-2939.

9.杨利民,韩梅,李建东.中国东北样带草地群落放牧干扰植物多样性的变化[J].植物生态学报,2001,25(1):110-114.

Yang L M,Han M,Li J.Plant diversity change in grassland communities along a grazing disturbance gradient in the Northeast China transect[J].Acta Phytoecological Sinica,2000,25(1):110-114.

10.郭正刚,刘慧霞,孙学刚,等.白龙江上游地区森林植物群落物种多样性的研究[J].植物生态学报,2003,27(3):388-395.

Guo Z G,Liu H X,Sun X G,et al.Characristics of species diversity of plant communities in the upper reaches of Bailong River[J].Acta Phytoecologica Sinica,2003,27(3):388-395.

11.唐志尧,柯金虎.秦岭牛背梁植物物种多样性垂直分布格局[J].生物多样性,2004,12(1):108-114.

Tang Z R,Ke J H.Altitudinal patterns of plant species diversity in Mt,Niu Beiliang,Qinling Mountains[J].Biodiversity Science,2004,12(1):108-114.

12.Huston M A.Biological diversity:the coexistence of species on Chanqing Landscapes[M].Cambridge:Cambridge University Press,1994.

13.Brown J H.Mammals on mountainsides:elevational patterns of diversity[J].Global Ecology and Biogeography,2001,10(1):101-109.

14.唐志尧,方精云.植物物种多样性的垂直分布格局[J].生物多样性,2004,12(1):20-28.

Tang Z Y,Fang J Y.Areview on the elevational patters of plant species diversity[J].Biodiversity Science,2004,12(1):20-28.

15.王飞,郭星,陈国鹏,等.甘肃白龙江干旱河谷不同海拔梯度植物 α 分析[J].四川林业科技,2015,36(6):47-51.

Wang F,Guo X,Chen G P,et al.a analysis on plants of different elevation gradients in and valleys of the Bailong River in Gansu province[J].Journal of Sichuan Forestry Science and Technology,2015,36(6):47-51.

16.刘醒华.川西林区森林采伐迹地土壤肥力的初步研究[J].土壤学报,1979,16(3):234-244.

Liu X H.Apeliminary study on soil fertility of the cut-Over area in western Sichuan[J].Acta Pedologica Sinica,1979,16(3):234-244.

17.丁文荣.横断山区干旱河谷气候变化趋势研究[J].生态与农村环境学报,2013,29(6):681-687.

Ding W R.Trend of the Climate Changes in Dry Valleys of Hengduan Mountains，China[J].Journal of Ecology and Rural Environment,2013,29(6):681-687.

18.邱祖青,杨永宏,曹秀文,等.白龙江干旱河谷木本植物多样性及其区系地理特征[J].甘肃农业大学学报,2007,42(5):119-125.

Qiu Z Q,Yang Y H,Cao X W,et al.Species diversity and floristic characteristics of woody plants in the dry valley of the Bailong River,China[J].Jouranal of Gansuagricultural Uniiversity,2007,42(5):119-125.

19.杨兆平,常禹,布仁仓,等.岷江上游干旱河谷区域空间变化的定量判定[J].生态学报,2007,27(8):3250-3256.

Yang Z P,Chang Y,BU R C,et al.Long-term dynam ics of dry valleys in the upper reaches of Mingjiang River,China[J].Acta Ecologica Sinica,2007,27(8):3250-3256.

20.张金屯.数量生态学[M].北京:科学出版社,2004.

Zhang J T.Quantitative Ecology[M].Beijing:Science press,2004.

21.王飞,郭星,陈国鹏,等.甘肃白龙江干旱河谷主要灌木种群生态位研究[J].陕西林业科技,2015(4):1-7.

Wang F,Guo X,Chen G P,et al.The niche shrub populations located in the dry river valley of Bailong River in Gansu province[J].Journal of Shanxi Forestry Science and Technology,2015(4):1-7.

22.郭星,陈国鹏,王飞,等.白龙江干旱河谷分布区划界定[J].林业调查规划,2014,39(1):1-4.

Guo X,Chen G P,Wang F,et al.Distribution compartment definition of Arid Valley along Bailongjiang River[J].Forest Inventory and Planning,2014,39(1):1-4.

23.金慧,赵莹,赵伟,等.长白山牛皮杜鹃群落物种多样性的海拔梯度变化及相似性[J].生态学报,2015,35(1):125-133.

Jin H,Zhao Y,Zhao W,et al.Elevational changes in species diversity and similarity analsis of aRhododendronchrysanthumcommunity on Changbai Mountain[J].Acta Ecologica Sinica,2015,35(1):125-133.

24.Legendra P.Studying beta diversity:ecological variation partitioning by multiple regression and canonical analysis[J].Journal of Plant Ecology,2008,1(1):3-8.

25.沈泽昊,刘增力,方精云.贡口夏山海螺沟冷杉群落物种多样性与群落纤构随海拔的变化[J].生物多样性,2004,1(2):Z37-244.

Shen Z H,Liu Z L,Fang J Y.Altitudinal changes in species diversity and community structure ofAbiesfabricommunities at Hailuo Valley of Mt.Congga,Sichuan[J].Biodiversity Science,2004,12(2):237-244.

26.何艳华,闫明,张钦弟,等.五鹿山国家级自然保护区物种多样性海拔格局[J].生态学报,2013,33(8):2452-2462.

He Y H,Yan M,Zhang Q D,et al.Altitudinal pattern of plant species diversity in the Wulu Mounain Nature reserve,Sichuan,Chain[J].Acta Ecologica Sinica,2013,33(8):2452-2462.

27.王长庭,王启基,龙瑞军,等.高寒草甸群落植物多样性和初级生产力沿海拔梯度变化的研究[J].植物生态学报,2004,28(2):240-245.

Wang C T,Wang Q J,Long R J,et al.Changes in plant species diversity and producltivity along an elevation gradient in an alpine meadow[J].Acta Phytoecologica Sinica,2004,28(2):240-245.

28.陈文思,朱清科,卢纪元,等.陕北黄土区自然恢复植物群落优势种种间关系研究[J].植物研究,2016,36(4):520-526.

Chen W S,Zhu Q K,Lu J Y,et al.Interspecific relationships for dominant species in the plant community of natural recovery in north Shaanxi.Less Area,Chain[J].Bulletin of Botanical Research,2016,36(4):520-526.

Gansu youth science and technology fund project(145RJYK278);Gansu forestry science and technology project(2015kj048,2015kj051,2016kj058,2016kj062)

introduction：WANG Fei(1986—),male,bachelor of science,Engineer,mainly engaged in forestry ecological research.

date:2017-05-17

TheDifferentAltitudeGradientChangeRulesoftheMainShrubCommunityinAridValleysoftheBailongjiangRiverwithDifferentSlope

WANG Fei1,2TU Cai-Yun1,2CAO Xiu-Wen1,2**LIU Jin-Qian1,2YANG Yong-Hong1,2ZHANG Tao1,2QI Hao1,2

(1.Institute of Forestry Science,Bailongjiang Forestry Management Bureau of Gansu provience,Lanzhou 730070；2.Gansu Bailongjiang National Forest Ecosystem Research Station,Zhouqu 746300)

The change rules of different slope on the structure characteristics and species diversity of the Main shrub community in arid valleys of the Bailongjiang River were studied with Quadrat survey method. Aim to understand the vegetation characteristic and Species diversity changes from different elevation gradient of arid valleys in bailongjiang river, It will provides the theory basis for vegetation restoration in this region.Results show that: (1)species are different in the same slope of different altitude gradient, as well as in the different slope of same altitude gradient. with the increase of altitude,the species of different slope show that increased after decreased first, The main vegetation types are also different in the same slope of different altitude gradient; (2)With the increase of altitude gradient , α-diversity of shrub community and α-diversity of herb community in different slope all showed that a trend from rise to decline . Correlation analysis was carried out on the α-diversity index, contribution rate of species diversity for the species diversity is the largest，it is showed that the richness index(D1, D2)> ecological dominance index(SN)> interspecific opportunity index(H)> evenness index of community(R); (3)With the change of altitude gradient, β-diversity Whittaker index of the main shrub community have less change in different slope ，the maximum appeared at an altitude of 1 250-1 650 m，Routledge and Cody β-diversity index between an altitude of 1 450-1 650 m reache maximum, but generally presents the waveform changes. β-diversity of herb community have larger change, At an altitude of 1 050-1 250 m, β-diversity of herb community in the sunny slope reaches maximum. At an altitude of 1 250-1 450 m，β-diversity index of herb community in the semi-shady slope and semi-sunny slope reaches maximum, β-diversity index of herb community in the semi-shady slope and semi-sunny slope were higher than sunny slope. Species diversity α and diversity β are different that in Different slope directions and different altitudinal gradients in dry valleys of Bai Long River and different slope directions have a certain correlation with the change of altitudinal gradient, species diversity α and diversity β indicating that elevation and slope directions are one of the main factors affecting biodiversity.

arid valleys;shrub;altitude;slope direction;α-diversity;β-diversity

甘肃省青年科技基金计划项目(145RJYK278)；甘肃省林业科技项目(2015kj048,2015kj051,2016kj058,2016kj062)

王飞(1986—)，男，本科，工程师，主要从事林业生态研究。

* 通信作者：E-mail:1336190642@qq.com

2017-05-17

* Corresponding author：E-mail:1336190642@qq.com

S719

A

10.7525/j.issn.1673-5102.2018.01.004