克拉瑪依市烏爾禾區胡楊林下草本層物種多樣性研究

吳瑞 葉爾江·拜克吐爾漢 努爾塔依·鐵利汗 趙文

摘要：該研究選取位于克拉瑪依市烏爾禾區的典型胡楊天然林，根據生境特點設置80個1mxlm的小樣方，采用數理統計分析林下草本層物種多樣性：樣方共調查到73種植物，隸屬于26科58屬，其中菊科、藜科和禾本科等植物種類占優勢，單科單種、單屬單種較多;林冠下豐富度雖高，但均勻度并不高，較高的均勻度在林間空地出現;草本層物種多樣性存在明顯生境多樣性差異，這些差異與土壤水分、光照條件、植物高度及植物長勢正相關，所以胡楊林下植物較敏感，因此，在生態保護過程中，應控制放牧，減少人工干擾;總結北疆荒漠胡楊（Populus euphratica Oliv.）林下草本層物種多樣性規律，以期為胡楊公益林經營管理和評價提供科學依據。

關鍵詞：物種多樣性，草本層，胡楊林，生境，烏爾禾

DOI： 10.3969/j.issn. 1672-4925.2019.00.031

林下植物作為森林生態系統的重要組成成分，在維護森林生態系統結構和功能穩定性方面發揮著重要的作用[1]。從當前研究狀況來看，林下植物不僅可以減少林地水土流失、提高土壤肥力[2]，同時能夠維護系統穩定性、影響種子萌發[3]、提高物種多樣性。目前對于林下植物多樣性研究也屢見不鮮，針對天然林林下植物多樣性與群落動態[4]、群落分類[5]等方面，以人工林為對象，探究林下植物密度對林下植物多樣性的影響[6].分析了防護林配置與林下植物多樣性的關系[7-8]。胡楊（Populus euphratica Oliv.）是新疆荒漠河谷區優勢樹種，已成為遏制土地沙化、防風固沙、維護生態安全和保障區域農牧業生產的天然屏障[9]。目前，國內外對胡楊林生物多樣性[1O-11]、群落特征[12]、生態效益評價[13]、更新及群落生物多樣性動態[14]進行了廣泛研究，但對于胡楊林下草本層物種多樣性研究少見報道。因此，本文以烏爾禾城鎮邊緣區胡楊林樣地數據為依據，分析胡楊林下草本層物種多樣性，為胡楊林下草本層管理、物種多樣性保護提供依據，也為烏爾禾區建設生態城市、提高城市森林多樣性與發展生態旅游提供科學參考。

1材料與研究方法

1.1研究區概況

1.2研究方法

烏爾禾區位于準噶爾盆地西北邊緣地帶，隸屬于新疆維吾爾自治區克拉瑪依市，地理坐標為85°16'-86°03'E，45°38'-46°18'N。該區域屬典型大陸性北溫帶干旱氣候區，區域年平均氣溫8.4℃，境內累年平均降水量為96.4mm，年均蒸發量為3016.4mm。土壤類型為典型的林灌草甸土。植被類型主要以荒漠植被為主，如白榆（Ulmus pumila L.）、梭梭（Haloxylonammodendron（C.A.Mey.）Bunge）、白刺（Ni—traria tangutorum Bobr.）等，在區域內也有一定的胡楊為優勢種的寒溫帶落葉闊葉林分布。

1.2.1外業調查方法

2017年7-8月在烏爾禾區平原典型的胡楊天然林內，根據生境特征，采用均勻布局法設置80個lmxlm的草本層調查樣方，以每個小樣方為調查單位，利用GPS定位儀詳細記錄每個小樣方的位置、生境特點、地理變量等基礎信息，對樣地內所有草本植物記錄其名稱、高度、蓋度、生境、生長勢信息予以詳細記錄（評價按表l標準進行）。根據生境特點把80個樣方分為4個生境類型（表2）。

1.2.2分析方法

根據樣方調查數據，為了描述物種在群落中的地位，研究所采用的計算公式如下[15-19]：

相對多度（RA）=（某種的多度/所有種的多度和）xl00%

相對蓋度（RC）=（某種的蓋度/所有種的蓋度和）xl00%

相對頻度（RF）=（某種的頻度/所有種的頻度和）xl00% 重要值（RI）=（相對多度（RA）+相對蓋度（RC）+相對頻度（RF））/3

豐富度指數D= S/N（其中，S為樣地物種數目，N為所有物種個體數之和）

上述公式中.S為樣方數量.i為樣方中第i個物種，P為第i個物種的個體數占所有物種個體數的比值，即相對密度。

采用WPS和SPSS17.o進行數據統計、分析和繪圖。

2結果與分析

2.1胡楊林下草本層物種組成分析

樣方共調查到胡楊林下草本層73種植物，隸屬于26科58屬，其中植物種類數較多的為菊科、藜科和禾本科，分別占總物種數的23.3%.18.1%和10.9%，其他多以唇形科、旋花科等單科單種、單屬單種為主，主要以野胡麻屬（Dodartia L.）、補血草屬（Limonium Mill.）為主，出現頻率較低。

2.2胡楊林下不同生境林下植物特征

不同生境中林下草本層植物組成見表3。生境l共調查到43種、1828株植物，總蓋度為77.10%，重要值前10位有狗尾草、車前草、薄荷等;生境2共調查到30種、631株植物，總蓋度為43.80%，重要值前10位的有大葉補血草、蘆葦、白莖鹽生草等：生境3共調查到27種、994株植物，總蓋度為45.85%，重要值前10位的有田旋花、駱駝刺、薄荷等：生境4共調查到40種、l385株植物，總蓋度為72.05%，重要值前10位的主要有狗尾草、堿蓬、駱駝刺、紫苜蓿等。在4個生境中出現樣方數較多且株數也較多的有狗尾草、薄荷、蘆葦、車前草等植物，這說明在林下植物組成中，狗尾草、薄荷、蘆葦、車前草等作為草本層優勢種，其群落學特征基本不隨生境而發生變化。

不同生境中草本層植物長勢見表4。從表4可知，按長勢評價生境1為優，生境3、生境4為良，生境2為良和中之間。生境l為低洼地，利 于積水且土壤質地較好，生境較穩定，有利于植物生長，其長勢相對其他三者較好;生境2光照受限，其長勢相對最差：生境3和4次之。

2.3不同生境中胡楊林下草本層物種多樣性

不同生境中林下草本層物種多樣性指數見表5。生境2多樣性指數和均勻度指數均高于平均水平，生境4多樣性指數在4個生境類型中為最高。

草本層植物與生長條件的關系如表6所示，生境l和生境4中土壤水分和長勢相關系數分別為0.29和0.18，說明生境1和生境4中土壤水分與長勢顯著相關。除林冠邊緣高度與長勢無關外，生境l、生境2和生境4中高度與長勢的相關系數分別為0.66，-0.62，0.39，說明在生境l和生境4中高度與長勢成正相關，生境2高度與長勢成負相關。

3結論與討論

1）胡楊林下草本層物種相對較少，以單科單種、單屬單種為主，林下草本層中狗尾草、蘆葦、車前草等出現頻度及株數最多，相對變化較小。

2）生境l植物長勢為優，生境3、生境4為良，生境2為良和中之間，這與光照和水分空間分布有一定的關聯性。生境2豐富度指數明顯高于其他3類生境。

3）草本層物種多樣性存在明顯的生境多樣性差異，這些差異與土壤水分、光照條件、植物高度及植物長勢有正相關性，所以胡楊林下植物較敏感。因此，在生態保護過程中，應控制放牧，減少人工干擾。

通常認為草本層植物群落Shannon-Wiener指數范圍為1.5-3.5[20]。按此標準，胡楊林下草本層物種多樣性偏低，但在特殊環境條件下的草本層物種豐富度對胡楊林的穩定性顯然很重要。物種多樣性指數是將植物物種數、個體數等綜合起來的統計量，能較為準確地反映群落中植物物種的變化程度[21-22]。經數據分析研究，發現不同生境下物種多樣性指數不隨物種豐富度變化而變化的現象，許晴等[23]提出的Simpson指數的稀釋效應很好地解釋了這一現象。

河床遺跡因有相對較好的水分及土壤條件，樣方中出現的物種數最多。林冠下相對穩定的環境因子使其豐富度指數較高，林冠干擾的存在可能導致光照條件發生變化，所以林冠下植物多樣性最低。林冠邊緣受林冠層影響程度相對較小，可能受限于局部的水熱條件，所以草本層物種多樣性的高低可能與土壤濕度、光照條件和林冠干擾有很大的關聯性，在今后的研究需進一步驗證主導因子。

參考文獻

[l]尤業明，徐佳玉，蔡道雄，等.廣西憑祥不同年齡紅椎林林下植物物種多樣件及其環境解釋[J].生態學報，2016，36（1）：164-172.

[2]林開敏，黃寶龍，杉木人工林林下植物物種β多樣件研究[J].生物多樣性，2001（2）：157-161

[3]趙一鶴，楊宇明，楊時宇，等.桉樹工業原料林林下植物物種多樣性研究[J].云南農業大學學報，2008（4）：506-512.

[4]崔飛，鄧湘雯，鄧東華，等.煉山造林后不同年齡杉木人工林林下植物多樣性動態[J].中南林業科技大學學報，2015，35（6）：63-69.

[5]金文斌，邱實，湯宛地.小秦嶺自然保護區森林群落分類及林下植物多樣性研究[J].中南林業科技大學學報，2015，35（3）：14-17.

[6]鄒揚，賀康寧，趙暢，等.高寒區青海云杉人工林密度與林下植物多樣性的關系[J].西北植物學報，2013，33（12）：2543-2549.

[7]王梅，楚光明，牛攀新.人工綠洲防護林林下植物多樣性研究[J].干旱區資源與環境，2013，27（4）：165-170.

[8]楊立學，孫躍志不同林齡胡桃揪林下植物多樣性的差異[J]生態學雜志，2013，32（4）：807-812

[9]王海珍，韓路，徐雅麗，等.干旱脅迫下胡楊光合光響應過程模擬與模型比較[J].生態學報，2017，37（7）：2315-2324.

[1O]劉普幸.疏勒河中下游綠洲胡楊種群結構與動態研究[J].自然資源學報，2011，26（3）：429-439.

[11]高潤宏，董智，張吳，等.額濟納綠洲胡楊林更新及群落生物多樣性動態[J].生態學報，2005（5）：1019-1025

[12]吳俊俠，張希明，李利，等.塔里木河干流中游胡楊種群特征與動態分析[J].干旱區研究，2010，27（2）：242-248.

[13]王金山，哈力克·玉米提，BERND c，等.塔里木河下游胡楊林胸徑結構及林木分布特征[J].植物學通報，2008，25（6）：728-733.

[14]鄧潮洲，張希明，李利，等.塔里木河下游胡楊群落特征及種群結構分析[J].中國沙漠，2010，30（3）：589-595.

[15]林開敏，俞新妥，黃寶龍，等.杉木人工林林下植物物種多樣性的動態特征[J].應用與環境生物學報，2001（1）：13-19

[16]馬克平，劉玉明生物群落多樣性的測度方法Iα多樣性的測度方法（下[J].生物多樣性，1994（4）：231-239.

[17]馬克平.生物群落多樣件的測度方法Iα多樣性的測度方法（上[J].生物多樣性，1994（3）：162-168

[18]劉燦然，馬克平，呂延華，等.生物群落多樣件的測度方法VI：與多樣件測度有關的統計問題[J].生物多樣性，1998（3）：69-79

[19]楊崇曜，李恩貴，陳慧穎，等.內蒙古西部自然植被的物種多樣性及其影響因素[J].生物多樣性，2017，25（12）：1303-1312.

[20] CONNELL J H.Diversity of tropical rain forests and coralreefs[J].SCience， 1978， 199： 1304-1310

[21]曾清蘋，何內輝，秦華軍，等.西南山地不同林下經濟模式對植物多樣性的影響[J].中國生態農業學報，2016，24（5）：660-667.

[22]劉瑞雪，馮雪，陳龍清.武漢市城市公同綠地典型植物群落類型及物種多樣性研究[J].中國城市林業，2016，14（1）：18-24.

[23]許晴，張放，許中旗，等.Simpson指數和Shannon-Wiener指數若干特征的分析及“稀釋效應”[J].草業科學，2011，28（4）：527-531

收稿日期：2018- 10-12

*基金項目：烏爾禾區科技計劃項目（2017WEH07）

第一作者：吳瑞航（1994-），男，碩士研究生，研究方向為森林生態系統研究。E-mail：916114292@qq.com

通信作者：葉爾江·拜克吐爾漢（1976-），男，副教授，碩士生導師，研究方向為生態系統動態監測與生物多樣性研究。

E-mail：erjan0701@163.com