賀蘭山西坡植被分布特征與土壤養(yǎng)分分異研究.pdf

1、我國(guó)山地面積高達(dá)6.5×106km2，約占國(guó)土總面積的67.7％。山地由于具有濃縮的環(huán)境梯度和高度異質(zhì)化的生境、相對(duì)較低的人類干擾程度，以及地質(zhì)歷史上常成為大量物種的避難所和新型植物區(qū)系分化繁衍的搖籃，所以發(fā)育和保存著較高的生物多樣性，成為全球生物多樣性研究和保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。山地生態(tài)系統(tǒng)在我國(guó)西部干旱地區(qū)的生態(tài)意義非常重要，它是區(qū)域內(nèi)重要的水源地和綠色生態(tài)屏障。作為我國(guó)西部溫帶荒漠草原與荒漠的分界線和連接青藏高原、蒙古高原及華北植物區(qū)系

2、的樞紐，賀蘭山以其獨(dú)特的地理位置和地理環(huán)境塑造了其獨(dú)特的生物類群，是我國(guó)西部干旱區(qū)重要的生物資源庫(kù)。本研究采用樣線法與典型植被群落分科相結(jié)合，研究了賀蘭山西坡淺山帶(包括南起狹子溝、北至大西溝賀蘭山西坡主要核心區(qū)，海拔在1250-2200m之間)海拔梯度上的植被、土壤養(yǎng)分分布特征及其相互關(guān)系，并初步探討了賀蘭山西坡草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)機(jī)制。主要結(jié)論如下：
　　 1、植物群落的垂直分布；
　　 海拔1400米以下主要分布著珍

3、珠豬毛菜、紅砂、刺葉柄棘豆等耐旱灌木、矮灌木，植物科屬以豆科、藜科、禾本科和菊科物所占的比例最高；海拔1401-1600m范圍內(nèi)，分布的有斑子麻黃、藏錦雞兒、霸王、灌木亞菊、達(dá)烏里胡枝子等灌木，植物科屬組成與1400 m以下無(wú)明顯差異，但是豆科、菊科植物有所增加，而藜科和禾本科植物有所減少；海拔1601-1800m范圍內(nèi)主要分布的是短花針茅、狼針茅、阿爾泰針茅等荒漠草地，植物科屬以禾本科為主；1801-2000m范圍內(nèi)分布的是以蒙古扁桃

4、、小葉金露梅等高大灌木為建群種的疏林灌叢，藜科植物的分布稀少，豆科、禾本科植物數(shù)量明顯下降，薔薇科植物顯著增加。
　　 2、植被帶群落多樣性對(duì)海拔梯度的響應(yīng)；
　　 荒漠灌叢物種豐富度指數(shù)在海拔1250-1400m范圍內(nèi)無(wú)顯著變化，1400-1600m范圍內(nèi)隨著海拔的升高而增加；物種多樣性和均勻度指數(shù)隨海拔的升高略微有所增加。該植被帶內(nèi)草本層的物種豐富度大于灌木層，而灌木層物種多樣性大于則草本層；
　　 山地荒漠

5、草地物種豐富度在海拔梯度上呈單峰分布，在海拔1700-1800m范圍內(nèi)的物種豐富度最高;其物種多樣性和均勻度指數(shù)都呈現(xiàn)隨著海拔的升高先增加而后降低的特點(diǎn)，多樣性和均勻度指數(shù)在海拔1750-1820m范圍內(nèi)最小，此后隨著海拔的增加，氣溫下降，相應(yīng)的多樣性和均勻度指數(shù)又逐漸增加。該植被帶內(nèi)的草本層的物種豐富度和多樣性均大于灌木層。疏林灌叢豐富度和多樣性指數(shù)隨海拔梯度的增加呈單峰曲線變化趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在1600-1700m，其均勻度在海拔1

6、300-1550m最低，在1660-2200m范圍內(nèi)均勻度較高且無(wú)較大波動(dòng)。該植被帶內(nèi)灌木層的物種豐富度和多樣性均大于草本層。
　　 3、土壤理化性質(zhì)垂直分異；
　　 海拔1400m以下群落樣地砂粒含量顯著高于其它海拔梯度的灌木和草本樣地，粉粒含量則顯著低于其他樣地，而粘粒含量與其他海拔梯度范圍內(nèi)的樣地之間并無(wú)顯著性差異；土壤水分、有機(jī)質(zhì)、總氮含量隨海拔的升高而增大；pH隨海拔的升高而減??；電導(dǎo)率在海拔梯度上沒(méi)有明顯的變

7、化。
　　 4、植被分布對(duì)環(huán)境因子分異的響應(yīng)；
　　 植被特征與環(huán)境因子的CCA排序結(jié)果表明：荒漠灌叢群落的第一排序軸基本上反映了土壤鹽堿化梯度，第二排序軸則反映了土壤結(jié)構(gòu)梯度；荒漠草地群落的第一排序軸反映了水分梯度，第二排序軸反映的是海拔梯度上水熱組合梯度；疏林灌叢群落的第一排序軸反映的是土壤pH梯度，第二排序軸則主要反映了土壤結(jié)構(gòu)梯度。植物多樣性與環(huán)境因子相關(guān)性分析表明：荒漠灌叢群落多樣性與均勻度指數(shù)與坡向呈顯著正相

8、關(guān)，而與土壤水分呈顯著負(fù)相關(guān);荒漠草地的群落的物種豐富度指數(shù)與有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，多樣性和均勻度指數(shù)與土壤中砂粒含量呈顯著正相關(guān)，而與海拔梯度成顯著負(fù)相關(guān)；疏林灌叢群落的物種豐富度與海拔呈顯著正相關(guān)，物種多樣性、均勻度指數(shù)與坡位呈顯著正相關(guān)。
　　 5、禁牧與山地草場(chǎng)的生態(tài)恢復(fù)效益；
　　 在賀蘭山北段的哈拉烏北溝，圍封5年后，短花針茅群落的物種豐富度、多樣性指數(shù)明顯增加。總物種數(shù)從圍封前5種增加到16種。放牧區(qū)的粉

9、粒、粘粒含量比圍封區(qū)稍大，而相應(yīng)的砂粒含量則比圍封區(qū)稍??；有機(jī)質(zhì)、總氮含量表現(xiàn)為圍封區(qū)＞放牧區(qū)，電導(dǎo)率(總鹽量)則表現(xiàn)為放牧區(qū)＞圍封區(qū)，相對(duì)而言，圍封區(qū)和放牧區(qū)之間的土壤水分、pH并無(wú)顯著差異。
　　 在賀蘭山西坡的北段的亂柴溝、中段的哈拉烏南溝和南段的狹子溝，圍封兩年后，相應(yīng)地段的植被總蓋度分別增加了59％、67％和80％，南段和中段植被蓋度的恢復(fù)速度明顯高于北段；圍封兩年后中段的鮮草產(chǎn)量比圍封前增加了2.5倍，明顯高于北段和

10、南段。盡管圍封沒(méi)有顯著增加地表枯落物的產(chǎn)量，但圍封兩年后，各個(gè)地段的地表枯落物的持水能力比圍封前增加了1倍左右。
　　 6、草地灌叢化對(duì)土壤異質(zhì)性的影響；
　　 短花針茅群落中珍珠豬毛菜灌叢斑塊分布顯著促進(jìn)了冠幅周圍表層土壤水分、養(yǎng)分富集，增加了微尺度土壤資源異質(zhì)性。地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明，放牧區(qū)土壤水分、有機(jī)質(zhì)、總氮和pH空間自相關(guān)距離均大于珍珠豬毛菜平均冠幅，但遠(yuǎn)小于對(duì)照區(qū)的土壤資源空間分布尺度，據(jù)此推斷，放牧區(qū)的土壤資源

11、分布與珍珠豬毛菜灌叢斑塊大小有密切關(guān)系。與內(nèi)蒙古典型針茅群落的土壤養(yǎng)分的空間分布范圍相比，賀蘭山西坡哈拉烏坡水分、有機(jī)質(zhì)、總氮、pH較小的空間自相關(guān)表明研究區(qū)土壤資源異質(zhì)性的增強(qiáng)，或者說(shuō)存在潛在的退化趨勢(shì)，結(jié)合前人的研究成果，提出了干旱區(qū)山地草場(chǎng)退化過(guò)程的概念模型。
　　 總的來(lái)說(shuō)，海拔高度的不同引起了溫度和降水的差異，進(jìn)而對(duì)氣候、植物群落及土壤養(yǎng)分分布產(chǎn)生影響；坡向、坡位微地形的差異也在一定程度上增加土壤資源的異質(zhì)性分布，從而