伊犁河谷山地草甸群落割草地功能群组合分析

巴雅尔塔，塔西买买提·买合苏木，崔　东（伊犁师范学院生物与地理科学学院，新疆　伊宁　835000）

伊犁河谷山地草甸群落割草地功能群组合分析

巴雅尔塔，塔西买买提·买合苏木，崔东
（伊犁师范学院生物与地理科学学院，新疆伊宁835000）

选择伊犁河谷山地草甸群落割草地3个实验区进行采样研究。实验区群落样方由59个常见种组成，属于禾草类、豆科类和杂类草类3个功能群。样方尺度，各功能群的多度、高度、盖度和生物量等均处于性年际变化中，同一功能群内各功能性状间年际变化统计显著性存在差异；区域尺度，各功能群间盖度和生物量年际变化存在统计显著性差异。实验区禾草类相对高度、相对盖度和相对生物量均显著 （< 0.01）大于杂类草相应值，杂类草相对盖度和相对生物量以大于豆科类各相应值。伊犁河谷冬季放牧夏季刈割的山地草甸群落形成禾草类—杂类草—豆科类的群落结构类型。

伊犁河谷；山地草甸；割草地；物种组成；功能群

10.16863/j.cnki.1003-6377.2016.04.011

生物多样性与生态系统功能与稳定性紧密相连，相关研究尚未清楚表明生态系统功能正常发挥所需的物种组成及其数量比率状况[1]，草地生态系统功能相对于物种多样性组合更多依赖于生态系统中物种功能群属性及其功能性状的组成[2]。基于草地植物群落功能群及其性状的群落结构与功能的研究为草地生态系统结构与功能研究和草地放牧管理开辟新途径[3]。草地生态系统作为中国陆地面积最大的生态系统和重要的生物多样性分布区，不但为家畜提供可食牧草,而且为区域生态系统稳定性保护发挥着积极作用，尤其在生境严酷地区承担着重要的生态屏障作用[4]。

受全球气候变化、超载放牧和开垦等自然和人为因素的干扰，伊犁河谷天然草地群落物种组成及群落结构出现变化，毒害草蔓延，植被盖度降低,地上生物量减少,草地功能退化，从而影响草地畜牧业可持续发展及伊犁河谷草地生态系统结构与功能的稳定性[8]。本研究选择伊犁河谷山地草甸群落割草地为实验区，通过样方尺度调查采样，对实验区物种多样性及功能群组合分析、实验区功能群及性状年际变化分析及区域尺度功能群性状组合分析进行了探讨。

1　材料和方法

1.1实验区自然概况

伊犁河谷天山山脉北坡的东部、中部和西部的新源县那拉提山地草甸群落割草地 （N43°27′31″,E84°52′10″,海拔1 976 m）、特克斯县喀拉峻山地草甸割群落割草地（N43°07′26″,E82°03′23″,海拔2 024 m）和昭苏县察汗乌苏山地草甸群落割草地（N42°44′17″，E80°45′26″，海拔1 836 m）作为野外实验调查采样区，实验区常年降水量500 mm～800 mm，土壤以暗栗钙土为主。从当年11月至翌年4月低进行冬季放牧，8月初进行刈割，生长期群落物种组成及群落结构主要受刈割影响，草地群落物种组成及群落结构保持自然状态。

1.2采样方法

2012年、2013年从7月中旬至8月初分别在3个实验区100 m×50 m山地草甸群落中选择3个采样带，其中随机布置10个1 m×1 m样方，样方布置时避免灌木丛、裸地和洞穴等生境板块，以植物种为单位观测记录样方物种组成、多度、盖度、高度，并以功能群为单位收获地上生物量。对禾本科植物种和莎草科植物种多度以丛为单位数进行分种计数，对其它植物种多度以独立个体为单位数进行分种计数，多度单位为个体数/m2；对高度从样方中随机选择每个种的4株个体测定其自然高度，对个体数小于4的物种，则测定其所有个体高度，高度单位为cm；对盖度采用目测法估测样方总盖度和种盖度，盖度单位为百分比 （%）。将样方中所有植物种划分为3个功能群类型，即禾草类 （grasses）、杂类草 (forbs)、豆科类(legumes)，其中禾草类包括禾本科植物种和莎草科植物种，豆科类包括豆科植物种，杂类草包括除了禾本科植物种、莎草科植物种和豆科植物种以外其它所有植物种[9,10]。对生物量采用收获法采样，即约地面0.5 cm留茬高度从各样方种刈割地上生物量，按不同类分别装入采样袋，在实验室65℃，24 h烘干后，用0.001 g电子天平分别按功能群称重，单位g/m2。

1.3统计分析方法

物种多样性指数选用香农-维纳（Shannon-Wiener）多样性指数（H′）:

式中：S—每一样方中物种总数，Pi—第i种多度比

变异系数CV

式中：CV—变异系数，S—标准差，x均值。

对采样数据以Kolmogorov-Smirnov法进行数据正态性检验，以Levins法进行方差齐性检验和可加性检验。数据若服从方差分析条件，则选用单因素方差分析法,以Bonferroni检验法进行多重比较。若显著性水平>0.05，则统计差异不显著；若显著性水平≤0.05，则统计差异显著；若显著性水平≤0.01，则统计差异极显著。对数据运用SPSS13.0分析。

2结果

2.1实验区物种多样性及功能群组合分析

据2012年、2013年3个实验区样方植物种采集、分类、鉴定和物种组成分析结果，包括常见种、偶见种和稀有种在内3个实验区总共出现96个草本植物种，26科，其中那拉提实验区样方中出现76种，喀拉峻实验区样方中出现70种，察汗乌苏实验区样方中出现68种，3个实验区样方中出现59个常见种，属18科，禾本科10个种，莎草科3个种，豆科4个种，其它科32种，按功能群划分禾草类包括13个种，豆科类包括4个种，杂类草32种。

据香浓—维纳多样性指数公式计算，3个实验区群落样方功能群多样性指数及年际变化统计结果如下，>0.05表明年际差异统计上不显著。2012年和2013年那拉提实验区群落样方功能群多样性指数（2.06±0.35，2.42±0.42，<0.05），喀拉峻实验区群落样方功能群多样性指数 （1.41±1.09，1.28±0.93，> 0.05），察汗乌苏实验区群落样方功能群多样性指数（1.05±1.13，1.24±1.25，<0.05）。

2.2实验区功能群及性状年际变化分析

据3个实验区2012年和2013年采样数据所进行的Kolmogorov-Smirnov正态性检验，Levins方差齐性检验和可加性检验结果，采样数据均服从方差分析条件。在各实验区群落样方中禾草类、杂类草和豆科类的多度、高度、盖度和生物量2012年和2013年际变化的统计分析结果如表2实验区功能群组成定量分析所示，表中表示年际变化差异显著性水平，>0.05表明年际差异统计上不显著。

表1　功能群功能性状定量分析Table 2 The Quantitative analysis on the functional traits of the functional groups

2.3区域尺度功能群性状组合分析

2012年和2013年，3个实验区群落样方中禾草类相对高度均分别显著（<0.01）大于杂类草相对高度和豆科类相对高度；除了2012年那拉提实验区杂类草相对高度显著（<0.01）大于豆科类相对高度外，其它年度和实验区杂类草相对高度与豆科类相对高度差异不显著。2012年和2013年，3个实验区群落样方中禾草类相对盖度分别显著（<0.01）大于杂类草相对盖度和豆科类相对盖度；除了2013年喀拉峻实验区杂类草相对盖度和豆科类相对盖度差异不显著外，其它年度杂类草相对盖度均分别极显著（<0.01）大于豆科类相对盖度。2012年和2013年，3个实验区群落样方中禾草类相对生物量均分别显著（<0.01）大于杂类草相对生物量和豆科类相对生物量；除了2013年喀拉峻实验区杂草类相对生物量和豆科类相对生物量差异不显著外，其它年度和实验区杂类草相对生物量均分别显著（<0.01）大于豆科类相对生物量。

3讨论

3.1实验区物种多样性及功能群组合

据香浓—维纳多样性指数计算方法，样方尺度上那拉提实验区山地草甸群落功能群多样性指数年际变化差异显著（<0.05），喀拉峻实验区山地草甸群落功能群多样性指数和察汗乌苏实验区山地草甸群落功能群多样性指数年际变化差异均不显著（>0.05）；2012年那拉提实验区山地草甸群落功能群多样性指数显著（<0.01）大于察汗乌苏实验区山地草甸群落功能群多样性指数；2013年那拉提实验区山地草甸群落功能群多样性指数分别显著大于（<0.01）喀拉峻实验区山地草甸群落功能群多样性指数和察汗乌苏实验区山地草甸群落功能群多样性指数。区域尺度上山地草甸群落功能群多样性总体表现为伊犁河谷东部那拉提冬季放牧夏季刈割的山地草甸群落功能群多样性指数高于中部喀拉峻冬季放牧夏季刈割的山地草甸群落功能群多样性指数和西部察汗乌苏冬季放牧夏季刈割的山地草甸群落功能群多样性指数；群落样方尺度，受群落生境影响实验区功能群多样性指数年际变异程度存在差异[11]。

3.2实验区功能群及性状年际变化

区域尺度，各功能群间多度、高度和盖度的年际差异均不显著（>0.05），但是各功能群间生物量年际变化显著性存在差异，其中禾草类生物量和豆科类生物量年际变化差异均不显著（>0.05），杂类草生物量年际变化差异显著（<0.05）。对各功能群间相同功能性状间变异系数（CV）年度差异分析，区域尺度各功能群间多度CV、高度CV年度差异均不显著（<0.05），盖度CV、生物量CV年度差异分别呈现出不同显著性水平，2012年禾草类的盖度CV和生物量CV均显著 （<0.05）大于豆科类的盖度CV和生物量CV；2013年禾草类盖度CV和生物量CV均显著（<0.01）大于杂类草和豆科类的盖度CV和生物量CV。本研究结果表明各实验区中群落样方尺度同一功能群内不同功能性状间年际变化存在统计显著性差异，在区域尺度群落各功能群间多度和高度的年际变化差异不显著，各功能群间盖度和生物量年际变化出现统计显著性差异。

4结论

伊犁河谷山地草甸群落割草地实验区群落样方由59个常见种组成,东部实验区群落功能群多样性指数高于中部和西部实验区群落功能群多样性指数。样方尺度，各功能群的多度、高度、盖度和生物量等均处于性年际变化中，同一功能群内各功能性状间年际变化统计显著性存在差异。区域尺度，群落各功能群间多度和高度的年际变化差异不显著，各功能群间盖度和生物量年际变化存在统计显著性差异。实验区禾草类相对高度、相对盖度和相对生物量均分别显著（<0.01）大杂类草类和豆科类相应值，杂草类相对盖度和相对生物量以不同显著性水平地大于豆科类各相应值。

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Analysis on Hay-cutting Lands Functional Group Compositions of Yili Valley Sub-Alpine Meadow Communities

BAYSERTA，TAXIMAIMAITI·Maihesumu,CUI Dong
（College of Life Sciences and Geology,Yili Normal University,Yining 83500,China）

The research selectsthree experimental areas in Yili valley hay-cutting sub-alpine meadow communities whichconsist of 59 common species and belong tothree functional communities,such as grasses,legumes and forbs.The quadrate scale,the abundances,heights,covers and biomasses vary annually with different significant levels,the annual variances within the same functional groups change statistically significantly;the regional scale,the covers and biomasses of the functional groups change statistically significantly.The relative heights,the relative covers,the relative biomasses of the grasses are significantly (<0.01)higher than those of the forbs and legumes,the relative covers and the relative biomasses of the forbs are higher than thoses of the legumes with different statistical significances.Yili valley hay-cutting sub-alpine meadow communities constitute the community structures,namely,grasses-forbs-legumes type.

Yili valley;sub-alpine meadow;hay-cutting;biodiversity;functional group

S812.3

A

1003-6377（2016）04-0057-05

伊犁师范学院科研项目（2013YSB10)

巴雅尔塔（1966-），新疆昭苏县人，副教授，博士，从事草地生态学教学研究。E-mail:bayaerta@126.com

2016-04-20

2016-04-24