烏拉特多種優勢灌木(半灌木)生物量研究

崔愛露，蘭登明，賈珂慧，趙宏勝

(內蒙古農業大學 沙漠治理學院, 內蒙古 呼和浩特 010018)

1 引言

生物量，即單位面積或體積內生物體的重量，是生態系統生產力的重要體現，對生態系統結構的形成具有十分重要的影響[1～3]。灌木在植被組成中處于重要地位[4]，具有很強的防風固沙保持水土的能力,地下根系分布深而廣具有很強的抗旱能力,在荒漠和荒漠草原地區的生態保護、恢復和重建中占有較大比重[5]，因此，灌木生物量的研究對于荒漠、荒漠化環境的改善、恢復、維持其穩定的發展，保護其物種多樣性、遺傳多樣性和生態系統多樣性具有重要的價值[6]。在我國因其地域不同，其地帶性差異顯著，所以灌木生物量的相關研究產生差異性[7，8]。

烏拉特地區位于內蒙古地區，在北方屏障中的處于重要位置。我國土地荒漠化、鹽堿化面積不斷擴大[9，10]，自然生態環境仍處于很脆弱的階段。近幾十年來，我國人民對于環境的恢復建設與改善做出了巨大的努力[11，12]，但該地區的生物量組成、分布的研究在現階段未見報導。因此本文對于該地區灌木生物量一般特征，不同灌木地上生物量比較、干鮮比的比較進行系統分析。通過上述研究為該地區的生態保護提供基礎數據，為該地區種植適宜的樹種提供參考。

2 材料和方法

2.1 研究區概況

研究區位于烏拉特地區，在內蒙古西北部，隸屬于巴彥淖爾市，屬于大陸性氣候，年均氣溫3～7 ℃，積溫2200～2600 ℃。年降雨量95～250 mm，年平均日照時數為3096～3250 h，無霜期100～145 d，年蒸發量1900～2958 mm。土壤以棕鈣土和栗鈣土為主。植被結構單一。覆蓋率低。植被常以禾本科、豆科居多。

2.2 研究方法

2.2.1 野外調查方法

對選定的調查點進行植物群落調查。利用奧維互動地圖進行導航到達指定群落調查點上，并用GPS定位，在每個選定的調查點上記錄其群落類型及群落的生境條件以及群落的空間分布格局，同時以調查點為中心布置一個規格為100 m×100 m的大樣方，在樣方內系統設置5個10 m×10 m的灌木樣方(圖1)。對樣方內出現的所有植物種類組成進行詳細調查，并將真實的調查信息記錄在案。

(S：灌木樣方；H：草本樣方；P：土壤剖面調查點)

灌叢地上生物量采用樣方收獲法中的標準株測定法進行測量，在灌木樣方內選取各類灌叢的標準株，分別測其株數和分枝數，每類灌叢均按標準枝法對灌木地上生物量進行刈割，采集3個重復樣本。使用百分之一的電子天平進行稱重得它的鮮重，稱重之后將其裝在信封紙袋中存放，并帶回實驗室置于70 ℃烘箱中烘干至恒重后稱重得其干重。最后計算平均值。

在大樣方內挖取一個規格 1.5 m×1.1 m×1.2 m的土壤剖面，利用環刀分 6 層進行取樣(0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～50 cm、50～70 cm、70～100cm)，每層設置 3 個重復。土壤含水率、孔隙度和容重由環刀法測得。

2.2.2 優勢種及群落類型的確定方法

重要值是研究某物種在群落中的地位和作用的綜合數量指標，通過重要值的計算，來確定優勢種群從而確定群落類型。公式如下:

重要值( % ) = ( 相對蓋度 + 相對高度 + 相對密度) /3

(1)

3 結果分析

3.1 烏拉特地區灌木統計

經調查研究統計，發現烏拉特地區共有野生植物群落50種，隸屬于11科，29屬。其中豆科(Leguminosae)13種和藜科(Chenopodiaceae)11種，菊科(Asteraceae)16種，根據統計計算其中優勢群落占將近1/2(表1)。

表1 烏拉特灌木科屬統計

3.2 優勢灌木生物量一般特征

表2 灌木優勢種植被群落統計分析

根據表2可知，調查區內植被群落通常以一種及一種以上灌木或半灌木構成。研究調查了該地區荒漠及荒漠草原灌叢，共涉及到20種灌木優勢種群落，由表1可知，烏拉特地區灌木群落的蓋度范圍為(5.10%～56.16%)。以球果白刺、小果白刺、檸條錦雞兒的蓋度均大于40%，木地膚的蓋度小于10%。

珍珠豬毛菜、紅砂、黑沙蒿、白沙蒿、球果白刺、綿刺、甘蒙錦雞兒、短葉假木賊、墊狀錦雞兒的數量居多(>500株)。四合木和梭梭數量極小(<60株)；高度范圍為0.13～1.07 m。梭梭最高，短葉假木賊最矮。

3.3 灌木生物量研究

本文選取灌木優勢種的地上生物量，據統計這些灌叢生物量范圍是0.53～133.51 g/m2，平均數是28.45 g/m2(表2)。其中黑沙蒿、霸王、檸條錦雞兒、珍珠豬毛菜、小果白刺、四合木的生物量均大于平均數。其中黑沙蒿最大(133.51±353.92 g/m2)，木地膚最小(0.53±0.24 g/m2)。雖四合木數量最小但其生物量卻很大(25.72±16.78 g/m2)。這說明該地區的生態環境惡劣，土壤貧瘠，生物普遍矮小，多為旱生植物(表3)。

表3 灌木地上生物量統計

3.4 灌木干鮮比比較

如圖2所示，研究區內干鮮比介于(28.42%～76.76%)之間，平均為52.27%。甘蒙錦雞兒最大，短葉假木賊最小。干鮮比越大，含水量越小，二者成反比關系。因此在后期治理生態環境時，對于植株的選擇應選擇干鮮比大的。

圖2 灌木干鮮比

根據表1、表2兩組數據選取6種優勢灌木(黑沙蒿、白刺、珍珠豬毛菜、綿刺、紅砂、)做其相關性分析，研究其優勢種與土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度之間的關系。從表4可以看出，研究區內灌叢地上生物量和土壤含水率之間呈顯著的正相關關系(P<0.01)，說明土壤含水率是灌叢地上生物量的顯著影響因素；和土壤總孔隙度之間呈顯著的正相關關系(P<0.01)，說明土壤總孔隙度是灌叢地上生物量的顯著影響因素；而和土壤容重之間的關系不顯著(P>0.01)，說明土壤容重對灌叢地上生物量的影響相對較弱。同時相關性分析顯示，土壤含水率與土壤總孔隙度呈顯著的正相關關系(P<0.01)。

表4 灌木地上生物量與土壤指標之間的相關性

4 結論

該地區位于高原地區，其深居內陸，降水稀少，處于荒漠、半荒漠的過渡地帶。因此其生態系統受損處于薄弱階段。該地區土地貧瘠，物種單一，多為旱生植物。選擇20中灌木為研究對象，其中有6種灌木株數高于500株；灌木群落的蓋度范圍為(5.10%～56.16%)，球果白刺、小果白刺、檸條錦雞兒的蓋度均大于40%；灌叢生物量范圍是0.53～133.51 g/m2，黑沙蒿最大(133.51±353.92 g/m2)，木地膚最小(0.53±0.24 g/m2)。干鮮比介于(28.42%～76.76%)之間，平均為52.27%。灌木地上生物量與土壤含水量，孔隙度有正相關的關系，而與土壤容重之間沒有顯著關系。因此，以上的結論對于該地區的生態保護、建設與修復，提供了很大的數據支撐。對于該地樹種選擇提供扎實的理論基礎。