乌拉特多种优势灌木(半灌木)生物量研究

崔爱露，兰登明，贾珂慧，赵宏胜

(内蒙古农业大学 沙漠治理学院, 内蒙古 呼和浩特 010018)

1 引言

生物量，即单位面积或体积内生物体的重量，是生态系统生产力的重要体现，对生态系统结构的形成具有十分重要的影响[1～3]。灌木在植被组成中处于重要地位[4]，具有很强的防风固沙保持水土的能力,地下根系分布深而广具有很强的抗旱能力,在荒漠和荒漠草原地区的生态保护、恢复和重建中占有较大比重[5]，因此，灌木生物量的研究对于荒漠、荒漠化环境的改善、恢复、维持其稳定的发展，保护其物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性具有重要的价值[6]。在我国因其地域不同，其地带性差异显著，所以灌木生物量的相关研究产生差异性[7，8]。

乌拉特地区位于内蒙古地区，在北方屏障中的处于重要位置。我国土地荒漠化、盐碱化面积不断扩大[9，10]，自然生态环境仍处于很脆弱的阶段。近几十年来，我国人民对于环境的恢复建设与改善做出了巨大的努力[11，12]，但该地区的生物量组成、分布的研究在现阶段未见报导。因此本文对于该地区灌木生物量一般特征，不同灌木地上生物量比较、干鲜比的比较进行系统分析。通过上述研究为该地区的生态保护提供基础数据，为该地区种植适宜的树种提供参考。

2 材料和方法

2.1 研究区概况

研究区位于乌拉特地区，在内蒙古西北部，隶属于巴彦淖尔市，属于大陆性气候，年均气温3～7 ℃，积温2200～2600 ℃。年降雨量95～250 mm，年平均日照时数为3096～3250 h，无霜期100～145 d，年蒸发量1900～2958 mm。土壤以棕钙土和栗钙土为主。植被结构单一。覆盖率低。植被常以禾本科、豆科居多。

2.2 研究方法

2.2.1 野外调查方法

对选定的调查点进行植物群落调查。利用奥维互动地图进行导航到达指定群落调查点上，并用GPS定位，在每个选定的调查点上记录其群落类型及群落的生境条件以及群落的空间分布格局，同时以调查点为中心布置一个规格为100 m×100 m的大样方，在样方内系统设置5个10 m×10 m的灌木样方(图1)。对样方内出现的所有植物种类组成进行详细调查，并将真实的调查信息记录在案。

(S：灌木样方；H：草本样方；P：土壤剖面调查点)

灌丛地上生物量采用样方收获法中的标准株测定法进行测量，在灌木样方内选取各类灌丛的标准株，分别测其株数和分枝数，每类灌丛均按标准枝法对灌木地上生物量进行刈割，采集3个重复样本。使用百分之一的电子天平进行称重得它的鲜重，称重之后将其装在信封纸袋中存放，并带回实验室置于70 ℃烘箱中烘干至恒重后称重得其干重。最后计算平均值。

在大样方内挖取一个规格 1.5 m×1.1 m×1.2 m的土壤剖面，利用环刀分 6 层进行取样(0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～50 cm、50～70 cm、70～100cm)，每层设置 3 个重复。土壤含水率、孔隙度和容重由环刀法测得。

2.2.2 优势种及群落类型的确定方法

重要值是研究某物种在群落中的地位和作用的综合数量指标，通过重要值的计算，来确定优势种群从而确定群落类型。公式如下:

重要值( % ) = ( 相对盖度 + 相对高度 + 相对密度) /3

(1)

3 结果分析

3.1 乌拉特地区灌木统计

经调查研究统计，发现乌拉特地区共有野生植物群落50种，隶属于11科，29属。其中豆科(Leguminosae)13种和藜科(Chenopodiaceae)11种，菊科(Asteraceae)16种，根据统计计算其中优势群落占将近1/2(表1)。

表1 乌拉特灌木科属统计

3.2 优势灌木生物量一般特征

表2 灌木优势种植被群落统计分析

根据表2可知，调查区内植被群落通常以一种及一种以上灌木或半灌木构成。研究调查了该地区荒漠及荒漠草原灌丛，共涉及到20种灌木优势种群落，由表1可知，乌拉特地区灌木群落的盖度范围为(5.10%～56.16%)。以球果白刺、小果白刺、柠条锦鸡儿的盖度均大于40%，木地肤的盖度小于10%。

珍珠猪毛菜、红砂、黑沙蒿、白沙蒿、球果白刺、绵刺、甘蒙锦鸡儿、短叶假木贼、垫状锦鸡儿的数量居多(>500株)。四合木和梭梭数量极小(<60株)；高度范围为0.13～1.07 m。梭梭最高，短叶假木贼最矮。

3.3 灌木生物量研究

本文选取灌木优势种的地上生物量，据统计这些灌丛生物量范围是0.53～133.51 g/m2，平均数是28.45 g/m2(表2)。其中黑沙蒿、霸王、柠条锦鸡儿、珍珠猪毛菜、小果白刺、四合木的生物量均大于平均数。其中黑沙蒿最大(133.51±353.92 g/m2)，木地肤最小(0.53±0.24 g/m2)。虽四合木数量最小但其生物量却很大(25.72±16.78 g/m2)。这说明该地区的生态环境恶劣，土壤贫瘠，生物普遍矮小，多为旱生植物(表3)。

表3 灌木地上生物量统计

3.4 灌木干鲜比比较

如图2所示，研究区内干鲜比介于(28.42%～76.76%)之间，平均为52.27%。甘蒙锦鸡儿最大，短叶假木贼最小。干鲜比越大，含水量越小，二者成反比关系。因此在后期治理生态环境时，对于植株的选择应选择干鲜比大的。

图2 灌木干鲜比

根据表1、表2两组数据选取6种优势灌木(黑沙蒿、白刺、珍珠猪毛菜、绵刺、红砂、)做其相关性分析，研究其优势种与土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度之间的关系。从表4可以看出，研究区内灌丛地上生物量和土壤含水率之间呈显著的正相关关系(P<0.01)，说明土壤含水率是灌丛地上生物量的显著影响因素；和土壤总孔隙度之间呈显著的正相关关系(P<0.01)，说明土壤总孔隙度是灌丛地上生物量的显著影响因素；而和土壤容重之间的关系不显著(P>0.01)，说明土壤容重对灌丛地上生物量的影响相对较弱。同时相关性分析显示，土壤含水率与土壤总孔隙度呈显著的正相关关系(P<0.01)。

表4 灌木地上生物量与土壤指标之间的相关性

4 结论

该地区位于高原地区，其深居内陆，降水稀少，处于荒漠、半荒漠的过渡地带。因此其生态系统受损处于薄弱阶段。该地区土地贫瘠，物种单一，多为旱生植物。选择20中灌木为研究对象，其中有6种灌木株数高于500株；灌木群落的盖度范围为(5.10%～56.16%)，球果白刺、小果白刺、柠条锦鸡儿的盖度均大于40%；灌丛生物量范围是0.53～133.51 g/m2，黑沙蒿最大(133.51±353.92 g/m2)，木地肤最小(0.53±0.24 g/m2)。干鲜比介于(28.42%～76.76%)之间，平均为52.27%。灌木地上生物量与土壤含水量，孔隙度有正相关的关系，而与土壤容重之间没有显著关系。因此，以上的结论对于该地区的生态保护、建设与修复，提供了很大的数据支撑。对于该地树种选择提供扎实的理论基础。