石羊河下游矮腳錦雞兒群落特征研究

王承勛,許雅娟,曾新德,賈斌斌,潘 茜,陸 云,許 燕,霍建華

(甘肅民勤連古城國家級自然保護區管護中心,甘肅民勤 733399)

矮腳錦雞兒(CaraganabrachypodaPojark.),又稱短腳錦雞兒,豆科錦雞兒屬矮小灌木,高20～30 cm,分布于內蒙古、寧夏、甘肅等地。嫩枝葉及花為較好的飼草,根粗壯,深長,為較好的保土植物[1]。

在石羊河下游,矮腳錦雞兒散生在荒漠區的低山山坡、假礫石戈壁和固定半固定沙地,形成灌叢斑塊的分布格局。近年來,密度、蓋度和生物量顯著增加,有明顯的擴散趨勢,是荒漠草原主要優勢灌木。對矮腳錦雞兒的研究主要集中于分布[2-3]、物候期[4]、葉片結構和抗旱性[5-7]及其對植物群落、土壤養分、土壤微生物的影響方面[8-10],尚鮮見矮腳錦雞兒群落結構特征方面的調查研究報道。因此,筆者對石羊河下游矮腳錦雞兒群落結構進行了調查,掌握其近年來的生長狀況,以期為矮腳錦雞兒群落的保護、恢復及合理利用提供科學依據。

1 數據來源與研究方法

1.1 試驗區概況石羊河下游位于甘肅省河西走廊東北部,巴丹吉林與騰格里兩大沙漠之間,具有明顯的蒙新沙漠氣候特征,年降水量110 mm,雨量少而集中,常年干燥,蒸發強烈,年均溫度7.8 ℃,無霜期162 d,日照充足,日照時間為3 073.5 h;風多[11-12]。植被以旱生、超旱生荒漠灌木群落為主。矮腳錦雞兒在石羊河下游分布范圍較廣,少見形成群落,在民勤連古城自然保護區花兒園保護站霸王坑一帶,呈塊狀或連片分布,多與貓頭刺(OxytropisaciphyllaLedeb)、鷹爪柴(ConvolvulusgortschakoviiSchrenk)、駝駝蒿(PeganumnigellastrumBunge)、沙生針茅(Stipacaucasica)和蝎虎霸王(ZygophyllummucronatumMaxim)等植物組成群落,植被覆蓋度在25%～35%。

1.2 研究方法

1.2.1樣地布設及調查。通過對石羊河下游矮腳錦雞兒分布區域實地調查,在民勤連古城自然保護區花兒園保護站霸王坑矮腳錦雞兒集中分布區,依據微地形條件及矮腳錦雞兒長勢特征,選擇具有典型性、代表性地段劃定5塊100 m×100 m的樣地,然后在其中用五點法設置5個5 m×5 m的樣方,對樣方內植物種類、數量、高度、冠幅等指標進行調查。

1.2.2群落植物區系分析。參照植物地理分布類型系統[13],對矮腳錦雞兒群落植物科、屬的分布類型進行統計,揭示石羊河下游矮腳錦雞兒群落物種的植物區系特征。

1.2.3統計指標及計算公式。物種在群落中的相對重要值由相對密度、相對蓋度和相對頻度來確定。選擇物種豐富度、Shannon-Wiener指數、Simpson指數、Pielou群落均勻度和群落優勢度5個指標對群落結構特征進行描述和評價[14-16]。

1.3 數據統計試驗數據采用Excel統計分析。

2 結果與分析

2.1 群落物種組成矮腳錦雞兒群落的物種共有16種,分屬于10科14屬。除豆科、蒺藜科、白刺科和禾本科外,其余科僅有1屬1種;霸王屬和白刺屬有2種,其余屬均為單種屬。從生活型來看,灌木有8種,均為小灌木或半灌木,多年生草本有6種,一年生草本有2種。這表明矮腳錦雞兒群落物種組成單一,科屬組成分散。

2.2 群落物種區系分析根據文獻[17-18],矮腳錦雞兒群落植物科的分布類型有5種:世界廣布有豆科、旋花科、禾本科、菊科和藜科5科,泛熱帶分布有蘿藦科和蒺藜科,地中海區至溫帶—熱帶亞洲,大洋洲和/或北美南部至南美洲間斷分布有白刺科,舊世界溫帶分布有檉柳科,北溫帶分布有百合科。矮腳錦雞兒群落植物屬的分布類型有5種,世界分布有黃耆屬、旋花屬、隱子草屬和豬毛菜屬等4屬,舊世界熱帶分布有鵝絨藤屬、天門冬屬和藍刺頭屬3屬,地中海區、西亞至中亞分布有白刺屬、紅砂屬、駱駝蓬和霸王屬4屬,北溫帶分布有針茅屬和棘豆屬2屬,溫帶亞洲分布有錦雞兒屬。植物區系組成中溫帶成分占優勢,表現出明顯的溫帶性質,反映石羊河下游氣候狀況的溫帶性質。而舊世界熱帶成分分布說明該地區的氣候變遷。

2.3 群落物種數量特征在群落的灌木層中,矮腳錦雞兒數量占灌木總數量的59.21%,占絕對優勢;但在整個群落中,數量只占13.15%,并不占優勢。駝駝蒿、沙生針茅和蝎虎霸王的數量明顯高于矮腳錦雞兒(表1)。

2.4 群落生活型數量特征在矮腳錦雞兒群落中,多年生草本的密度明顯高于灌木和一年生草本植物;灌木的蓋度明顯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,分別只有98.73 cm2和13.09 cm2。因此,灌木的密度雖小,但蓋度較高。群落中各種植物都較低矮,灌木層平均高度在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 矮腳錦雞兒群落物種數量特征Table 1 The quantitative characteristics of species in Caragana brachypoda community

表2 矮腳錦雞兒群落生活型數量特征Table 2 The quantitative characteristics of life-forms in Caragana brachypoda community

2.5 群落物種重要值矮腳錦雞兒在群落中,相對密度和相對頻度均不占優勢,相對蓋度占絕對優勢,重要值明顯高于其他物種,對群落的結構及穩定性具有重要作用。駝駝蒿、沙生針茅和蝎虎霸王相對密度和相對頻度較高,重要值也高,駝駝蒿、沙生針茅和蝎虎霸王均為多年生旱生草本植物,耐寒、耐旱、耐高溫,對干旱荒漠環境有很強的適應性,對群落環境的形成有明顯的控制作用。從群落物種生活型來看,多年生草本的重要值大于灌木層。灌木和多年生草本在群落中占有重要作用和地位,群落穩定性由灌木和多年生草本決定(表3)。

2.6 群落物種多樣性特征從物種豐富度來看,石羊河下游矮腳錦雞兒群落物種相對貧乏,只有16種,但群落物種Shannon-Wiener指數、Simpson指數、Pielou群落均勻度分別為4.64、0.987、12.866,群落優勢度為0.013,群落較為穩定。

3 討論與結論

3.1 討論石羊河下游矮腳錦雞兒群落共出現16種植物,分屬于10科14屬,除豆科、蒺藜科、白刺科和禾本科外,其余科只有1屬1種。群落物種多數種屬于少數科,少數種屬于多數科,多數物種為單科單屬種。這符合荒漠區的植物區系特征[16]。群落多樣性指數、群落均勻度相對較高[14,16],說明群落結構穩定。

在霸王坑分布的原生霸王群落由于流沙入侵,矮腳錦雞兒和駝駝蒿、沙生針茅、蝎虎霸王等植物的積沙作用,營造了矮腳錦雞兒生長的適宜環境,從而引起霸王群落發生外因性演替,在積沙區域更替為矮腳錦雞兒群落,駝駝蒿、沙生針茅和蝎虎霸王對群落環境的形成有明顯的控制作用。矮腳錦雞兒在干旱荒漠區具有較強的抗旱性[6],在這種嚴酷的自然環境中仍能夠進行有性繁殖和克隆繁殖2種更新方式,具有較強的自然更新能力。

3.2 結論

(1)群落的物種組成比較單一,共有10科14屬16種。植物區系組成簡單,溫帶成分占優勢,表現出明顯的溫帶性質,反映出石羊河下游氣候狀況的溫帶性質,而舊世界熱帶成分的分布,說明該地區的氣候變遷。

(2)矮腳錦雞兒群落中各種植物都低矮、冠幅小。矮腳錦雞兒地位明顯,對群落的結構、生態系統功能及穩定性具有重要作用。駝駝蒿、沙生針茅和蝎虎霸王對群落環境的形成有明顯控制作用。灌木和多年生草本在群落中占有重要地位,群落穩定性由灌木和多年生草本決定。群落物種多樣性指數、群落均勻度高,群落較為穩定。