石羊河下游矮脚锦鸡儿群落特征研究

王承勋,许雅娟,曾新德,贾斌斌,潘 茜,陆 云,许 燕,霍建华

(甘肃民勤连古城国家级自然保护区管护中心,甘肃民勤 733399)

矮脚锦鸡儿(CaraganabrachypodaPojark.),又称短脚锦鸡儿,豆科锦鸡儿属矮小灌木,高20～30 cm,分布于内蒙古、宁夏、甘肃等地。嫩枝叶及花为较好的饲草,根粗壮,深长,为较好的保土植物[1]。

在石羊河下游,矮脚锦鸡儿散生在荒漠区的低山山坡、假砾石戈壁和固定半固定沙地,形成灌丛斑块的分布格局。近年来,密度、盖度和生物量显著增加,有明显的扩散趋势,是荒漠草原主要优势灌木。对矮脚锦鸡儿的研究主要集中于分布[2-3]、物候期[4]、叶片结构和抗旱性[5-7]及其对植物群落、土壤养分、土壤微生物的影响方面[8-10],尚鲜见矮脚锦鸡儿群落结构特征方面的调查研究报道。因此,笔者对石羊河下游矮脚锦鸡儿群落结构进行了调查,掌握其近年来的生长状况,以期为矮脚锦鸡儿群落的保护、恢复及合理利用提供科学依据。

1 数据来源与研究方法

1.1 试验区概况石羊河下游位于甘肃省河西走廊东北部,巴丹吉林与腾格里两大沙漠之间,具有明显的蒙新沙漠气候特征,年降水量110 mm,雨量少而集中,常年干燥,蒸发强烈,年均温度7.8 ℃,无霜期162 d,日照充足,日照时间为3 073.5 h;风多[11-12]。植被以旱生、超旱生荒漠灌木群落为主。矮脚锦鸡儿在石羊河下游分布范围较广,少见形成群落,在民勤连古城自然保护区花儿园保护站霸王坑一带,呈块状或连片分布,多与猫头刺(OxytropisaciphyllaLedeb)、鹰爪柴(ConvolvulusgortschakoviiSchrenk)、驼驼蒿(PeganumnigellastrumBunge)、沙生针茅(Stipacaucasica)和蝎虎霸王(ZygophyllummucronatumMaxim)等植物组成群落,植被覆盖度在25%～35%。

1.2 研究方法

1.2.1样地布设及调查。通过对石羊河下游矮脚锦鸡儿分布区域实地调查,在民勤连古城自然保护区花儿园保护站霸王坑矮脚锦鸡儿集中分布区,依据微地形条件及矮脚锦鸡儿长势特征,选择具有典型性、代表性地段划定5块100 m×100 m的样地,然后在其中用五点法设置5个5 m×5 m的样方,对样方内植物种类、数量、高度、冠幅等指标进行调查。

1.2.2群落植物区系分析。参照植物地理分布类型系统[13],对矮脚锦鸡儿群落植物科、属的分布类型进行统计,揭示石羊河下游矮脚锦鸡儿群落物种的植物区系特征。

1.2.3统计指标及计算公式。物种在群落中的相对重要值由相对密度、相对盖度和相对频度来确定。选择物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou群落均匀度和群落优势度5个指标对群落结构特征进行描述和评价[14-16]。

1.3 数据统计试验数据采用Excel统计分析。

2 结果与分析

2.1 群落物种组成矮脚锦鸡儿群落的物种共有16种,分属于10科14属。除豆科、蒺藜科、白刺科和禾本科外,其余科仅有1属1种;霸王属和白刺属有2种,其余属均为单种属。从生活型来看,灌木有8种,均为小灌木或半灌木,多年生草本有6种,一年生草本有2种。这表明矮脚锦鸡儿群落物种组成单一,科属组成分散。

2.2 群落物种区系分析根据文献[17-18],矮脚锦鸡儿群落植物科的分布类型有5种:世界广布有豆科、旋花科、禾本科、菊科和藜科5科,泛热带分布有萝藦科和蒺藜科,地中海区至温带—热带亚洲,大洋洲和/或北美南部至南美洲间断分布有白刺科,旧世界温带分布有柽柳科,北温带分布有百合科。矮脚锦鸡儿群落植物属的分布类型有5种,世界分布有黄耆属、旋花属、隐子草属和猪毛菜属等4属,旧世界热带分布有鹅绒藤属、天门冬属和蓝刺头属3属,地中海区、西亚至中亚分布有白刺属、红砂属、骆驼蓬和霸王属4属,北温带分布有针茅属和棘豆属2属,温带亚洲分布有锦鸡儿属。植物区系组成中温带成分占优势,表现出明显的温带性质,反映石羊河下游气候状况的温带性质。而旧世界热带成分分布说明该地区的气候变迁。

2.3 群落物种数量特征在群落的灌木层中,矮脚锦鸡儿数量占灌木总数量的59.21%,占绝对优势;但在整个群落中,数量只占13.15%,并不占优势。驼驼蒿、沙生针茅和蝎虎霸王的数量明显高于矮脚锦鸡儿(表1)。

2.4 群落生活型数量特征在矮脚锦鸡儿群落中,多年生草本的密度明显高于灌木和一年生草本植物;灌木的盖度明显大于多年生草本和一年生草本植物,灌木平均冠幅477.15 cm2,多年生草本和一年生草本平均冠幅更小,分别只有98.73 cm2和13.09 cm2。因此,灌木的密度虽小,但盖度较高。群落中各种植物都较低矮,灌木层平均高度在13.36 cm,多年生草本和一年生草本平均高度只有5.64和2.81 cm(表2)。

表1 矮脚锦鸡儿群落物种数量特征Table 1 The quantitative characteristics of species in Caragana brachypoda community

表2 矮脚锦鸡儿群落生活型数量特征Table 2 The quantitative characteristics of life-forms in Caragana brachypoda community

2.5 群落物种重要值矮脚锦鸡儿在群落中,相对密度和相对频度均不占优势,相对盖度占绝对优势,重要值明显高于其他物种,对群落的结构及稳定性具有重要作用。驼驼蒿、沙生针茅和蝎虎霸王相对密度和相对频度较高,重要值也高,驼驼蒿、沙生针茅和蝎虎霸王均为多年生旱生草本植物,耐寒、耐旱、耐高温,对干旱荒漠环境有很强的适应性,对群落环境的形成有明显的控制作用。从群落物种生活型来看,多年生草本的重要值大于灌木层。灌木和多年生草本在群落中占有重要作用和地位,群落稳定性由灌木和多年生草本决定(表3)。

2.6 群落物种多样性特征从物种丰富度来看,石羊河下游矮脚锦鸡儿群落物种相对贫乏,只有16种,但群落物种Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou群落均匀度分别为4.64、0.987、12.866,群落优势度为0.013,群落较为稳定。

3 讨论与结论

3.1 讨论石羊河下游矮脚锦鸡儿群落共出现16种植物,分属于10科14属,除豆科、蒺藜科、白刺科和禾本科外,其余科只有1属1种。群落物种多数种属于少数科,少数种属于多数科,多数物种为单科单属种。这符合荒漠区的植物区系特征[16]。群落多样性指数、群落均匀度相对较高[14,16],说明群落结构稳定。

在霸王坑分布的原生霸王群落由于流沙入侵,矮脚锦鸡儿和驼驼蒿、沙生针茅、蝎虎霸王等植物的积沙作用,营造了矮脚锦鸡儿生长的适宜环境,从而引起霸王群落发生外因性演替,在积沙区域更替为矮脚锦鸡儿群落,驼驼蒿、沙生针茅和蝎虎霸王对群落环境的形成有明显的控制作用。矮脚锦鸡儿在干旱荒漠区具有较强的抗旱性[6],在这种严酷的自然环境中仍能够进行有性繁殖和克隆繁殖2种更新方式,具有较强的自然更新能力。

3.2 结论

(1)群落的物种组成比较单一,共有10科14属16种。植物区系组成简单,温带成分占优势,表现出明显的温带性质,反映出石羊河下游气候状况的温带性质,而旧世界热带成分的分布,说明该地区的气候变迁。

(2)矮脚锦鸡儿群落中各种植物都低矮、冠幅小。矮脚锦鸡儿地位明显,对群落的结构、生态系统功能及稳定性具有重要作用。驼驼蒿、沙生针茅和蝎虎霸王对群落环境的形成有明显控制作用。灌木和多年生草本在群落中占有重要地位,群落稳定性由灌木和多年生草本决定。群落物种多样性指数、群落均匀度高,群落较为稳定。