東祁連山陰坡高寒灌叢物種多樣性變化特征研究

摘要為探尋坡向對灌叢和草地生長的影響及植物在不同生長條件下的分布規律，以東祁連山陰坡高寒灌叢、高寒草地為研究對象，研究其在6—9月物種多樣性變化特征及規律。結果表明：高寒灌叢植被多樣性變化指數為7月（0.031）＜8月（0.037）＜6月（0.042）＜9月（0.043），均勻度指數為7月（0.027）＜8月（0.034）＜6月（0.038）＜9月（0.047），豐富度指數為9月（0.339）＜7月（0.399）＜8月（0.420）＜6月（0.439），且在同一時間段3種植被多樣性指數為頭花杜鵑＞千里香杜鵑＞繡線菊;高寒草本植被多樣性指數為9月（6.133）＜7月（6.158）＜8月（6.336）＜6月（6.599），均勻度指數9月（5.582）＜7月（5.605）＜8月（5.767）＜6月（9.520），豐富度指數6月（0.206）＜8月（0.410）＜7月（0.418）＜9月（0.429）。

關鍵詞東祁連山；物種多樣性；高寒灌叢；高寒草地；陰坡

中圖分類號：S718.54文獻標識碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.02.010

StudyonCharacteristicsofSpeciesDiversityChangeofAlpineShrubonShadySlopeofEasternQilianMountains

YangBiaosheng

（LanzhouBowenCollegeofScienceandTechnology，Lanzhou730101，China）

AbstractInordertoexploretheinfluenceofslopedirectiononshrubandgrasslandgrowthandthedistributionruleofplantsunderdifferentgrowthconditions，takingalpineshrubandalpineherbontheshadyslopeoftheeasternQilianMountainsasresearchobjects，thispaperstudiedthecharacteristicsandrulesofspeciesdiversityvariationfromJunetoSeptember.Theresultsshowedasfollows：alpinescrubvegetationdiversityindexwasJuly（0.031）Murrayapaniculata>Spiraeasalicifolia;thealpineherbagediversityindexwasSeptember（6.133）

KeywordseasternQilianMountains;diversityofspecies;alpineshrub;alpinegrassland;shadyslope

物種多樣性是一個包括了群落中物種數量、種的個體數及其所占比例的綜合概念，在一定程度上反映了群落組成結構的復雜性和穩定性，是維持區域生態系統穩定和生產的基礎[1]。灌木、草本植物物種多樣性是衡量草地生態系統復雜性、穩定性和持續性的一個指標[2]。對高寒灌叢物種多樣性變化特征研究可以更好地了解其植物群落的組成、結構和變化，其意義在于能有效控制和減緩灌叢植物和草本植物的退化[3-5]。

東祁連山屬于典型的高寒地區[6，7]，其灌叢和草本是該地區主要植被，而祁連山高寒灌叢物種的多樣性不僅存在著地域分異，還普遍存在坡向的分異[8]。近年來關于物種多樣性的研究已經成為物種生態學研究中的一項重要內容。我國學術界在這一領域的研究范圍也非常廣闊，但前人研究主要限于低海拔的一些草地類型，對高海拔地區和高寒灌叢方面的研究相對有限[9-11]。

本試驗目前的研究側重于在相同海拔梯度下通過對祁連山東段陰坡高寒地區頭花杜鵑（Rhododendroncapitatum）、千里香杜鵑（Murrayapaniculata）和繡線菊（Spiraeasalicifolia）3種灌叢在不同時間段內物種多樣性變化特征的研究，分析陰坡高寒灌叢和高寒草地生長狀況及其分布規律，以期為環境保護和生態平衡的評價提供科學依據[12-14]。

1材料與方法

1.1研究區概況

研究區位于天祝高山草原實驗站以南（102°28′—102°32′E，37°12′—37°14′N），年均氣溫-0.1℃，氣候寒冷潮濕；降水多集中于6—9月，年均降水量418mm；年均蒸發量1598mm，蒸發量為降水量的3.8倍；氣溫變化大，區內土層較薄，厚為40～80cm[4，5]。

陰坡主要灌叢植物有繡線菊、千里香杜鵑、頭花杜鵑、金露梅（Potentillafruticosa）、山生柳（Salixoritrepha）；主要草本植物有珠芽蓼（Polygonumviviparum）、藨草（Scirpustriqueter）、重齒風毛菊（Saussureakatochaete）[3]。

1.2樣地的設置

于2021年6—9月，在研究區同海拔高寒地區隨機選取4個樣地（表1），在3個灌叢樣地內分別隨機設置3個面積為10m×10m的灌叢調查樣方和3個50cm×50cm草本調查樣方。

1.3測定指標

1.3.1灌叢群落植被特征測定

分別在6月、7月、8月和9月測量和記錄各個樣方內灌木層物種的名稱、高度（自然高度）、多度和基徑等，并統計其株數和頻度，每個指標各測3次，經過計算得出其相對高度、相對頻度、相對蓋度和重要值，然后通過物種多樣性計算公式計算得出多樣性指數、均勻度指數、豐富度指數，并繪制出表格和折線圖。

1.3.2草本群落植被特征測定

在試驗區內分別設置3個50cm×50cm的樣方，利用格網法分別在6月、7月、8月和9月同海拔同時間段內計測草本層物種名稱、多度、蓋度、頻度及高度，匯總為樣地數據，利用針刺法測度草本樣方的蓋度，每個特征指標測3次，經過計算得出其相對高度、相對頻度、相對多度和重要值，通過物種多樣性計算公式計算得出多樣性指數、均勻度指數、豐富度指數，并繪制出表格和折線圖。

1.4數據處理

采用Excel2010進行數據分析與處理，獲得不同月份相同時間段內東祁連山陰坡高寒灌叢植被與草本植被的多樣性變化特征，分析不同坡向下東祁連山陰坡高寒灌叢多樣性變化的規律。

2結果與分析

2.1多樣性指數

由表2可以得出，高寒灌叢多樣性指數變化趨勢為7月＜8月＜6月＜9月，最小值出現在7月，為0.031；最大值出現在9月，為0.043；最大值是最小值的1.39倍。高寒草地多樣性指數的變化趨勢為9月＜7月＜8月＜6月，最小值出現在9月，為6.133；最大值出現在6月，為6.599；最大值是最小值的1.08倍。

由圖1可以看出，頭花杜鵑、千里香杜鵑和繡線菊3種高寒灌叢植物多樣性指數從6月到9月均呈現出先減小后增大的趨勢。其中，頭花杜鵑多樣性指數最大值出現在6月，為0.014；最小值出現在7月，為0.011。千里香杜鵑多樣性指數最大值出現在6月，為0.014；最小值出現在7月，為0.010。繡線菊多樣性指數最大值出現在9月，為0.019；最小值出現在7月，為0.010。

2.2均勻度指數

由表2可以得出，東祁連山高寒灌叢均勻度指數變化趨勢為7月＜8月＜6月＜9月，最小值出現在7月，為0.027；最大值出現在9月，為0.047；最大值是最小值的1.74倍。東祁連山高寒草地均勻度指數的變化趨勢為9月＜7月＜8月＜6月，最小值出現在9月，為5.582；最大值出現在6月，為9.520；最大值是最小值的1.71倍。

由圖2可以看出，頭花杜鵑、千里香杜鵑和繡線菊3種高寒灌叢植物均勻度指數從6月到9月均呈現出先減小后增大的趨勢。其中，頭花杜鵑均勻度指數最大值出現在6月，為0.038；最小值出現在7月，為0.016。千里香杜鵑均勻度指數最大值出現在6月，為0.038；最小值出現在7月，為0.014。繡線菊均勻度指數最大值出現在6月，為0.038；最小值出現在7月，為0.014。

2.3豐富度指數

由表2可以得出，高寒灌叢豐富度指數變化趨勢為9月＜7月＜8月＜6月，最小值出現在9月，為0.339；最大值出現在6月，為0.439；最大值是最小值的1.29倍。高寒草地豐富度指數的變化趨勢為6月＜8月＜7月＜9月，最小值出現在6月，為0.206；最大值出現在9月，為0.429；最大值為最小值的2.08倍。

由圖3可以看出，頭花杜鵑和千里香杜鵑2種高寒灌叢植物豐富度指數從6月到9月均呈現出先減小后增大再減小的趨勢，繡線菊高寒灌叢植物豐富度指數從6月到9月呈現出先減小后增大的趨勢。其中，頭花杜鵑豐富度指數最大值出現在6月，為0.443；最小值出現在9月，為0.201。千里香杜鵑豐富度指數最大值出現在6月，為0.443；最小值出現在9月，為0.201。繡線菊豐富度指數最大值出現在9月，為0.477；最小值出現在7月，為0.404。

3討論

3.1灌叢、草本植被的多樣性變化特征

通過研究發現，在同海拔不同時間段內，不同月份灌叢、草本植被多樣性指數不同，高寒氣候和降水是影響多樣性指數發生變化的主要影響因子[1-4]，由于在不同時間段內的降水及氣溫不同，造成灌叢、草本植被的生長狀況不同，進而導致物種多樣性指數不同。高寒灌叢植被多樣性隨著時間的變化順序表現為7月＜8月＜6月＜9月，草本多樣性隨著時間的變化順序表現為9月＜7月＜8月＜6月，這可能是由于不同生活時間段灌叢、草本植物變化主要是由水熱條件分布不均勻和其他自然因素引起[5，6]。而在同一時間段內，不同灌叢多樣性指數變化為頭花杜鵑＞千里香杜鵑＞繡線菊，并且隨著時間的變化，這一變化趨勢保持不變，以上結果與邸華等人對祁連山北坡青海云杉群落物種多樣性在海拔梯度上的變化研究結果不一致[6]，這可能是由于該地區屬高海拔氣候，常年寒冷潮濕，3種灌叢中頭花杜鵑更加耐陰，所以更適合頭花杜鵑生存。

3.2灌叢、草本植被的均勻度變化特征

通過研究發現，隨著時間的變化，在同海拔不同時間段內，不同月份灌叢、草本植被均勻度指數不同，坡向、氣溫和光照是影響高寒灌叢、草本植物均勻度變化特征的重要因子[10，11]，由于在不同時間段內的氣溫和光照時間不同，造成灌叢、草本植被的生長狀況不同，進而導致物種均勻度指數不同。高寒灌叢植被均勻度指數變化趨勢為7月＜8月＜6月＜9月，高寒草地均勻度指數的變化趨勢為9月＜7月＜8月＜6月，這可能是由于不同生活時間段灌叢、草本植物變化主要是由于生長環境和水熱條件分布不均勻引起。而在同一時間段內，不同灌叢均勻度指數變化為繡線菊＞千里香杜鵑＞頭花杜鵑，并且隨著時間的變化，這一變化趨勢保持不變，以上結果與柳小妮等人對東祁連山杜鵑灌叢草地物種多樣性特征及干擾因子的研究結果一致[2]，隨著時間推移，植被多樣性呈現有規律的變化趨勢。

3.3灌叢、草本植被的豐富度變化特征

通過研究發現，不同月份灌叢、草本植被豐富度指數不同，土壤、氣候、降水和光照是影響高寒灌叢、草本植物豐富度變化特征的重要因子[14-16]，由于不同時間段內的氣候和氣溫不同，造成灌叢、草本植被的生長狀況不同，進而導致物種豐富度指數不同。在同海拔地區不同月份灌叢、草本植被的豐富度特征也在發生變化，這可能與該地區氣候常年寒冷潮濕，頭花杜鵑、千里香杜鵑、繡線菊等灌叢耐陰有關，所以更適宜這3種灌叢生存。而在同一時間段內，不同灌叢豐富度指數變化為繡線菊＞頭花杜鵑＞千里香杜鵑，并且隨著時間的變化，這一變化趨勢保持不變。這一現象與王志泰在東祁連山柳灌叢群落物種多樣性及干擾分析結果不一致[17]，導致這一現象的原因是東祁連山的高寒灌叢、草地分布區屬于藏系家畜的夏季放牧地，同時灌叢的莖干被當地牧民用作薪材，從而使灌叢的生長受到抑制，而草本灌叢得到更大的生長空間。

4結論

4．1不同月份下，氣候和降水變化對東祁連山陰坡高寒灌叢物種多樣性變化特征有明顯影響。

4．2同一時間段3種植被多樣性指數均為頭花杜鵑＞千里香杜鵑＞繡線菊。

4．3灌叢植被的多樣性指數和均勻度指數在9月最大，7月最小；豐富度指數在6月最大，9月最小。草本植被的多樣性指數、均勻度指數和豐富度指數與灌叢植被的最大值和最小值所在月份呈負相關。

4．4草本植物的多樣性指數和均勻度指數均大于灌叢植被，豐富度指數相差不大。

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收稿日期：2022-09-08

作者簡介：楊彪生（1995-），男，甘肅武威人，碩士，助教，現從事生物多樣性研究.