科尔沁沙地南缘不同立地类型植被分布特征

安宇宁，曹宇，迟琳琳，刘敏，吴德东

(辽宁省固沙造林研究所，辽宁 阜新 123000)

1 研究区自然概况

研究区位于辽宁省阜新市科尔沁沙地的东南边缘，地处42°43′—42°51′ N，121°53′—122°22′ E，海拔226.5 m。属亚湿润干旱区，干旱多风是这里的最大特点。年降水量480 mm，且多集中于6—8月，年蒸发量约为降水量的3倍，空气相对湿度60.4%。年均气温6.1 ℃，1月平均气温-13.7 ℃，7月平均气温24.1 ℃，极端最低气温-34.1 ℃，极端最高气温43.2 ℃，≥10 ℃积温3 000～3 300 ℃，无霜期154 d。该地区降水年际变化也很大，最大年降水量为744.8 mm，最小年降水量为262.3 mm，光照充足，日照时数为2 680～2 853 h。年均风速3.0～3.7 m•s-1，最大风速达25 m•s-1，年风速≥3 m•s-1的日数为160 d。土壤类型以风沙土为主。

该地区降雨期集中在7—8月之间，这种气候的典型植被类型是疏林灌草群落，草本植物既可以起到防风固沙的作用，也是土壤有机质重要来源。探索沙地植被分布与演替，对科学制定防沙治沙规划，选择治沙植物，具有重要意义。本文从植被种类、多样性、生物量等几个方面对同时期不同立地的植被类型进行对比，为沙地植被的分布特征研究提供参考。

2 材料与方法

2014年在阿尔乡北甸子村的流动沙地、半流动沙地和章古台的固定沙地、30年生樟子松林下等地块各选择一条100 m的样带，在样带上选择6个点，每个点设1 m×1 m的小样方进行植被调查，并选择一块50 cm×50 cm的地块进行地上地下生物量测量[1]。

在调查过程中，根据多样性指数描述植物群落的多样性变化[2，3]，各指数的具体计算方法如下：

Simpson指数:D=1-∑(Ni/N)2

Shannon-wiener指数:H=-∑PilnPi式中Pi=Ni/N

Pielou均匀度指数:E=H/Hmax

上述各式中，Ni为种i的数量；N为样地中所有物种的数量之和；Pi为种i的相对重要值，Pi=Ni/N，Hmax为最大的物种多样性指数，Hmax=lnS(S为群落中的总物种数)。

3 结果与分析

3.1 植物种类的差异

由表1可知林下植被种类与数量均比沙地的丰富。

表1 不同立地的植被种类及数量

3.2 植物盖度的差异

从图1可见，流动沙地的植被盖度最低，另3种立地的植被盖度都大于60%，其中固定沙地的盖度最大，林地内植被盖度比固定沙地有所下降。

图1 不同立地植被盖度

3.3 物种丰富度的差异

表2为几种指数的计算数据。Simpson指数，Shannon-Wiener指数用来描述种的个体出现的紊乱和不确定性，不确定性越高，多样性也就越高，在一定程度上反映出各个物种在森林类型中的地位和作用，比物种丰富度的分析定量化程度更高，结果更准确、客观、实际。Pielou均匀度指数是指群落中各个种的多度或重要值的均匀程度，该指数所表征的是群落多样性与群落种数及总个体数相同时的可能最高多样性之间的比率。

表2 不同立地植被丰富度的差别

就物种多样性而言，因固定沙地中羊草、苔草在数量上占绝对优势，导致多样性指标下降，其他3种基本一致；就多样性指数而言，林地的相比流动、半流动沙地，不确定性有所降低，固定沙地最低；就均匀程度而言，4种立地类型按照稳定程度依次降低。

3.4 不同立地植被高生长差异

图2 不同立地类型植被高度汇总

图2可见，固定沙地中草本则普遍较高；林地内各种草本数量相对均匀，但总体高度不如固定沙地，可见受光照等条件影响，林下植被高生长相对减弱；而流动、半流动的沙地中低矮草本数量占绝对优势。

3.5 不同立地植被地上地下生物量差异

Jackson[4]综合分析大量研究数据发现，一般来说，根系的垂直分布是较浅的，林下植被的大部分根系位于50 cm 土层以上。所以本次研究采集根系为0～40 cm土层内的根系。4种立地中地上生物量林地7月达到最大生物量，其他3种立地都是8月为地上生物量最大，4种都是9月最低；地下生物量，半流动沙地、林地、固定沙地在8月达到生物量的最大值，流动沙地则是7月达到全年最大值；地下地上生物量比，半流动沙地、固定沙地均较低，说明其地生物量较高，地下生物量较低，林地、流动沙地则是地下生物量较大，其中林地的比例最大，见图3。

图3 不同立地生物量统计情况

3.6 不同立地地上生物量与枯落物量的对比

图4 不同立地7—9月地上生物量与枯落物量

由表4可知，林下的枯落物质量远大于鲜草的干质量，固定沙地接近1∶1，半流动沙地、流动沙地则是鲜草占了地上生物量的绝大部分，可见沙地凋落物的积累少，林下更加容易形成腐殖质层。

4 结论与讨论

4种立地类型，流动沙地代表性植物为马唐、苦菜、灰绿藜，半流动沙地代表性植物为小黄蒿、虎尾草、拂子茅、羊草、灰绿藜，固定沙地代表性植物为羊草、苔草，林下代表性植物为隐子草、羊草、冰草。流动、半流动沙地的植被型相近，因为它们本就处在相互转化过程中，生物量、高度、盖度均较小。从种类来说，4种立地相差不多，但固定沙地生物较单一，林下植被种类相对略多。就物种多样性而言，固定沙地多样性略低，其他3种基本一致；林地和流动、半流动沙地相比，不确定性有所降低，固定沙地最低。4种立地的生物量差距较大，最大的是固定沙地，最小的是流动沙地，林地的地上生物量显著下降，地下生物量显著增加，可见林下植被会把更多的资源投入地下部分，同时有机质的积累也是林内较高。在草地生态学研究中,草地地下生物量的研究是必不可少的环节，王艳芬[5]等的研究中已经提到地下生物量比例随着放牧强度的加大而加大，这与本试验的数据一致。

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[1] 胡中民,樊江文,钟华平,等.中国草地地下生物量研究进展[J].生态学杂志,2005,24(9):1095-1101

[2] 焦树仁,邢兆凯,赵冰.辽西北地区植被分布组成与土地沙化关系的调查[J].辽宁林业科技,2006(1):9-12

[3] 焦树仁.辽宁省章古台沙地植被的分布状况与演替过程的研究[J].防护林科技,2006(4):11-13

[4] Jackson RB,Mooney HA,Schulze ED.A global budget for fine root biomass,surface area,and nutrient contents[ J] .Proceeding of the National Academy of science of the United Stutes of America,1997,94(14) : 7362-7366

[5] 王艳芬,汪诗平.不同放牧率对内蒙古典型草原地下生物量的影响[J].草地学报,1999,7(3):198-203