半干旱區(qū)封育措施下植物生態(tài)位研究

殷 建

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)水土保持監(jiān)測總站，新疆 烏魯木齊 830002）

生態(tài)位理論是指種群在時(shí)間、空間的位置以及種群在群落的地位和功能作用[1－2]。生態(tài)位理論在種間關(guān)系、群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性及種群進(jìn)化等研究中的廣泛應(yīng)用，使其在現(xiàn)代生態(tài)學(xué)中占有愈來愈重要的地位[3]。研究種群生態(tài)位、了解各種群在群落中的地位和作用及種群間的相互關(guān)系，對植被資源保護(hù)、可持續(xù)利用和恢復(fù)重建等具有重要意義[4－5]。該研究結(jié)合寧夏鹽池荒漠化監(jiān)測項(xiàng)目，以荒漠化草原人工封育區(qū)各植物種為研究對象，研究封育措施下的植物生態(tài)位情況，為沙化草地植被恢復(fù)提供理論依據(jù)，為制定科學(xué)合理的草場管理體系提供參考。

1 研究區(qū)概況

鹽池縣位于寧夏回族自治區(qū)東部，地理坐標(biāo)北緯 37°04′～38°10′，東經(jīng) 106°30′～107°41′。鹽池縣北與毛烏素沙漠相連，南靠黃土高原，在地理位置上屬于典型的過渡地帶。這種地理上的過渡性，造就了該縣自然條件資源多樣性和脆弱性的特點(diǎn)。

鹽池縣主要為剝蝕的準(zhǔn)平原地形，全縣地勢南高北低，海拔在1 295～1 951 m之間。該縣屬于典型中溫帶大陸性氣候，年均氣溫為8.1℃，極端最高溫度為34.9℃，極端最低溫度為-24.2℃，年均無霜期為165 d，年降水量僅250～350 mm。土壤類型以灰鈣土為主，其次是黑壚土和風(fēng)沙土，此外有黃土、少量的鹽土和白漿土等。植被類型有灌叢、草原、草甸、沙地植被和荒漠植被。

2 研究方法

2.1 樣地布設(shè)及調(diào)查方法

2.1.1 樣地布設(shè) 研究區(qū)域選在鹽池縣的鄂爾多斯緩坡丘陵區(qū)內(nèi)，即毛烏素沙地西南緣的柳林堡鄉(xiāng)。研究設(shè)3個(gè)處理：老封育區(qū)、新封育區(qū)和對照區(qū)，其中老封育區(qū)始于1991年第一批全國防沙治沙試驗(yàn)示范，采用鐵絲網(wǎng)圍欄，完全排除野生動(dòng)物和家畜的采食；新封育區(qū)自2002年以來采取封育措施；對照區(qū)自2002年以來也采取了封育措施，但還是受到一些人為干擾和放牧的影響。3種處理方式在一條直線上，相距不遠(yuǎn)，自然條件基本相同。

2.1.2 調(diào)查方法 研究于2011年7月進(jìn)行野外調(diào)查。調(diào)查方法為從老封育區(qū)開始沿著樣帶的方向隨機(jī)布設(shè)1 m×1 m的樣方，老封育區(qū)、新封育區(qū)和對照區(qū)內(nèi)各布設(shè)10個(gè)樣方。調(diào)查內(nèi)容包括：植物名稱、植物種數(shù)、株數(shù)、蓋度、高度、生物量等。

2.2 數(shù)據(jù)計(jì)算

2.2.1 重要值計(jì)測[6]重要值=（相對多度+相對頻度+相對蓋度+相對高度+相對生物量）/5

2.2.2 生態(tài)位寬度計(jì)測 采用Levins生態(tài)位寬度計(jì)算公式[7]：

式中：Bi為物種i的生態(tài)位寬度；Pij是物種i在第j資源位上的重要值占它所在全部資源位上重要值的比例；r為樣方數(shù)。

2.2.3 生態(tài)位重疊度計(jì)測 采用Pianka生態(tài)位重疊指數(shù)[8]：

式中：Oik為物種i與物種k的重疊指數(shù)，其它符號(hào)含義同生態(tài)位寬度計(jì)算公式。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)位寬度

從表1中可以看出，老封育區(qū)阿爾泰狗哇花、刺沙蓬、隱子草和狗尾草的生態(tài)位寬度最大，分別為0.61、0.60、0.52和0.52。這說明，這4種植物對老封育區(qū)資源環(huán)境的利用能力較強(qiáng)，是老封育區(qū)的優(yōu)勢種。而角蒿、砂珍棘豆和砂藍(lán)刺頭的生態(tài)位寬度最小，分別為0.15、0.14和0.14，且它們都只在一個(gè)樣方中出現(xiàn)過，是老封育區(qū)的退化種。

表1 封育區(qū)和對照區(qū)生態(tài)位寬度

新封育區(qū)黑沙蒿、絲葉山苦荬、地錦草3種植物的生態(tài)位寬度最大，分別為0.76、0.70和0.53。黑沙蒿為菊科植物，在我國北方沙區(qū)分布甚廣，從干草原、荒漠草原至草原化荒漠皆有分布。假蕓香、老瓜頭、臭蒿、達(dá)烏里胡枝子4種植物的生態(tài)位寬度最小，分別為 0.16、0.16、0.15、0.15，它們都只在一個(gè)樣方中出現(xiàn)過，說明這幾種植物對新封育區(qū)的資源環(huán)境利用能力很弱。

對照區(qū)黑沙蒿、絲葉山苦荬、隱子草3種植物的生態(tài)位寬度最大，分別為0.85、0.78、0.74；達(dá)烏里胡枝子、阿爾泰狗娃花、臭蒿3種植物的生態(tài)位寬度最小，分別為 0.17、0.16、0.14。

在3個(gè)處理中，老封育區(qū)共出現(xiàn)17種植物，新封育區(qū)共出現(xiàn)16種植物，對照區(qū)共出現(xiàn)13種植物。對比3個(gè)區(qū)域物種的生態(tài)位寬度值可以發(fā)現(xiàn)，老封育區(qū)物種的生態(tài)位寬度較其他兩區(qū)的相對集中。這說明老封育區(qū)的植物分布均勻，生物多樣性較好，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。新封育區(qū)植物生態(tài)位寬度較對照區(qū)的相對集中，說明封育措施對沙化草地植被的恢復(fù)有積極作用。對照區(qū)由于受人畜的影響較大，對環(huán)境適應(yīng)能力弱的物種的生長受到限制，導(dǎo)致對照區(qū)內(nèi)生物多樣性較差，群落結(jié)構(gòu)單一。

3.2 生態(tài)位重疊度

生態(tài)位重疊度反映種群之間對資源利用的相似程度和競爭關(guān)系。較高的生態(tài)位重疊意味著種群之間對環(huán)境資源具有相似的生態(tài)學(xué)要求，因而可能存在著激烈的競爭[9]。由表2可知，老封育區(qū)生態(tài)位重疊度最大值出現(xiàn)在砂珍棘豆和地錦草、砂珍棘豆和角蒿、地錦草和角蒿、砂珍棘豆和砂藍(lán)刺頭、角蒿和砂藍(lán)刺頭之間，其重疊度值都為1（事實(shí)上只是它們對資源的利用無限接近，而不可能完全一樣，所以重疊值只是接近1而不能達(dá)到1）。研究結(jié)果表明，生態(tài)位寬度較大的阿爾泰狗哇花、刺沙蓬、隱子草和狗尾草與其他物種的生態(tài)位重疊度并不高，最高的是阿爾泰狗哇花和隱子草，也僅為0.77。

表2 老封育區(qū)生態(tài)位重疊度

從表3中可以看出，新封育區(qū)生態(tài)位重疊度最大值出現(xiàn)在達(dá)烏里胡枝子和假蕓香、霧冰藜和楊柴、臭蒿和達(dá)烏里胡枝子之間，分別為1、0.98和0.93。生態(tài)位寬度最大的黑沙蒿、絲葉山苦荬和地錦草與其他物種的重疊度，除了黑沙蒿和絲葉山苦荬為0.81外，均不高。由表4可知，對照區(qū)的情況與老封育區(qū)和新封育區(qū)相似，生態(tài)位重疊度最大值均不是出現(xiàn)在生態(tài)位寬度最大的幾個(gè)物種之間，而是出現(xiàn)在生態(tài)位寬度較小的臭蒿和阿爾泰狗娃花之間（0.99）、達(dá)烏里胡枝子和草木犀狀黃芪之間（0.98）、臭蒿和達(dá)烏里胡枝子之間（0.91）。綜合以上分析可以得出，生態(tài)位寬度大的物種不一定和其他物種有大的重疊指數(shù)，反之亦然。

表3 新封育區(qū)生態(tài)位重疊度

表4 對照區(qū)生態(tài)位重疊度

4 結(jié)論

（1）封育措施對沙化草地植被的恢復(fù)具有明顯的促進(jìn)作用。封育措施避免了人畜對植被的干擾和破壞，給植被提供了較好的生長環(huán)境，提高了生物多樣性，增強(qiáng)了群落穩(wěn)定性。但長期的完全封育狀態(tài)不一定有良好的植被恢復(fù)效果，要注意適當(dāng)利用。

（2）生態(tài)位寬度是反映物種對環(huán)境資源利用狀況的尺度，生態(tài)位寬度越大表明物種對環(huán)境的適應(yīng)能力越強(qiáng)，對各種資源的利用越充分，該物種在群落中往往處于優(yōu)勢地位。老封育區(qū)內(nèi)阿爾泰狗哇花、刺沙蓬、隱子草和狗尾草的生態(tài)位寬度最大，是該區(qū)的優(yōu)勢種。新封育區(qū)和對照區(qū)內(nèi)生態(tài)位寬度最大的植物都是黑沙蒿和絲葉山苦荬，說明它們對該區(qū)的生態(tài)環(huán)境適應(yīng)能力最強(qiáng)。

（3）生態(tài)位重疊度體現(xiàn)了物種對同等級(jí)資源的利用程度及空間配置關(guān)系，反映物種之間對資源利用的相似程度和競爭關(guān)系[10]。多數(shù)關(guān)于生態(tài)位的研究認(rèn)為，較大的生態(tài)位寬度常常伴隨著較高的生態(tài)位重疊度[11-13]。而筆者的研究結(jié)果表明，較高的生態(tài)位寬度和較高的生態(tài)位重疊度之間并不存在直接的線性關(guān)系。

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