克拉玛依市乌尔禾区胡杨林下草本层物种多样性研究

吴瑞 叶尔江·拜克吐尔汉 努尔塔依·铁利汗 赵文

摘要：该研究选取位于克拉玛依市乌尔禾区的典型胡杨天然林，根据生境特点设置80个1mxlm的小样方，采用数理统计分析林下草本层物种多样性：样方共调查到73种植物，隶属于26科58属，其中菊科、藜科和禾本科等植物种类占优势，单科单种、单属单种较多;林冠下丰富度虽高，但均匀度并不高，较高的均匀度在林间空地出现;草本层物种多样性存在明显生境多样性差异，这些差异与土壤水分、光照条件、植物高度及植物长势正相关，所以胡杨林下植物较敏感，因此，在生态保护过程中，应控制放牧，减少人工干扰;总结北疆荒漠胡杨（Populus euphratica Oliv.）林下草本层物种多样性规律，以期为胡杨公益林经营管理和评价提供科学依据。

关键词：物种多样性，草本层，胡杨林，生境，乌尔禾

DOI： 10.3969/j.issn. 1672-4925.2019.00.031

林下植物作为森林生态系统的重要组成成分，在维护森林生态系统结构和功能稳定性方面发挥着重要的作用[1]。从当前研究状况来看，林下植物不仅可以减少林地水土流失、提高土壤肥力[2]，同时能够维护系统稳定性、影响种子萌发[3]、提高物种多样性。目前对于林下植物多样性研究也屡见不鲜，针对天然林林下植物多样性与群落动态[4]、群落分类[5]等方面，以人工林为对象，探究林下植物密度对林下植物多样性的影响[6].分析了防护林配置与林下植物多样性的关系[7-8]。胡杨（Populus euphratica Oliv.）是新疆荒漠河谷区优势树种，已成为遏制土地沙化、防风固沙、维护生态安全和保障区域农牧业生产的天然屏障[9]。目前，国内外对胡杨林生物多样性[1O-11]、群落特征[12]、生态效益评价[13]、更新及群落生物多样性动态[14]进行了广泛研究，但对于胡杨林下草本层物种多样性研究少见报道。因此，本文以乌尔禾城镇边缘区胡杨林样地数据为依据，分析胡杨林下草本层物种多样性，为胡杨林下草本层管理、物种多样性保护提供依据，也为乌尔禾区建设生态城市、提高城市森林多样性与发展生态旅游提供科学参考。

1材料与研究方法

1.1研究区概况

1.2研究方法

乌尔禾区位于准噶尔盆地西北边缘地带，隶属于新疆维吾尔自治区克拉玛依市，地理坐标为85°16'-86°03'E，45°38'-46°18'N。该区域属典型大陆性北温带干旱气候区，区域年平均气温8.4℃，境内累年平均降水量为96.4mm，年均蒸发量为3016.4mm。土壤类型为典型的林灌草甸土。植被类型主要以荒漠植被为主，如白榆（Ulmus pumila L.）、梭梭（Haloxylonammodendron（C.A.Mey.）Bunge）、白刺（Ni—traria tangutorum Bobr.）等，在区域内也有一定的胡杨为优势种的寒温带落叶阔叶林分布。

1.2.1外业调查方法

2017年7-8月在烏尔禾区平原典型的胡杨天然林内，根据生境特征，采用均匀布局法设置80个lmxlm的草本层调查样方，以每个小样方为调查单位，利用GPS定位仪详细记录每个小样方的位置、生境特点、地理变量等基础信息，对样地内所有草本植物记录其名称、高度、盖度、生境、生长势信息予以详细记录（评价按表l标准进行）。根据生境特点把80个样方分为4个生境类型（表2）。

1.2.2分析方法

根据样方调查数据，为了描述物种在群落中的地位，研究所采用的计算公式如下[15-19]：

相对多度（RA）=（某种的多度/所有种的多度和）xl00%

相对盖度（RC）=（某种的盖度/所有种的盖度和）xl00%

相对频度（RF）=（某种的频度/所有种的频度和）xl00% 重要值（RI）=（相对多度（RA）+相对盖度（RC）+相对频度（RF））/3

丰富度指数D= S/N（其中，S为样地物种数目，N为所有物种个体数之和）

上述公式中.S为样方数量.i为样方中第i个物种，P为第i个物种的个体数占所有物种个体数的比值，即相对密度。

采用WPS和SPSS17.o进行数据统计、分析和绘图。

2结果与分析

2.1胡杨林下草本层物种组成分析

样方共调查到胡杨林下草本层73种植物，隶属于26科58属，其中植物种类数较多的为菊科、藜科和禾本科，分别占总物种数的23.3%.18.1%和10.9%，其他多以唇形科、旋花科等单科单种、单属单种为主，主要以野胡麻属（Dodartia L.）、补血草属（Limonium Mill.）为主，出现频率较低。

2.2胡杨林下不同生境林下植物特征

不同生境中林下草本层植物组成见表3。生境l共调查到43种、1828株植物，总盖度为77.10%，重要值前10位有狗尾草、车前草、薄荷等;生境2共调查到30种、631株植物，总盖度为43.80%，重要值前10位的有大叶补血草、芦苇、白茎盐生草等：生境3共调查到27种、994株植物，总盖度为45.85%，重要值前10位的有田旋花、骆驼刺、薄荷等：生境4共调查到40种、l385株植物，总盖度为72.05%，重要值前10位的主要有狗尾草、碱蓬、骆驼刺、紫苜蓿等。在4个生境中出现样方数较多且株数也较多的有狗尾草、薄荷、芦苇、车前草等植物，这说明在林下植物组成中，狗尾草、薄荷、芦苇、车前草等作为草本层优势种，其群落学特征基本不随生境而发生变化。

不同生境中草本层植物长势见表4。从表4可知，按长势评价生境1为优，生境3、生境4为良，生境2为良和中之间。生境l为低洼地，利 于积水且土壤质地较好，生境较稳定，有利于植物生长，其长势相对其他三者较好;生境2光照受限，其长势相对最差：生境3和4次之。

2.3不同生境中胡杨林下草本层物种多样性

不同生境中林下草本层物种多样性指数见表5。生境2多样性指数和均匀度指数均高于平均水平，生境4多样性指数在4个生境类型中为最高。

草本层植物与生长条件的关系如表6所示，生境l和生境4中土壤水分和长势相关系数分别为0.29和0.18，说明生境1和生境4中土壤水分与长势显著相关。除林冠边缘高度与长势无关外，生境l、生境2和生境4中高度与长势的相关系数分别为0.66，-0.62，0.39，说明在生境l和生境4中高度与长势成正相关，生境2高度与长势成负相关。

3结论与讨论

1）胡杨林下草本层物种相对较少，以单科单种、单属单种为主，林下草本层中狗尾草、芦苇、车前草等出现频度及株数最多，相对变化较小。

2）生境l植物长势为优，生境3、生境4为良，生境2为良和中之间，这与光照和水分空间分布有一定的关联性。生境2丰富度指数明显高于其他3类生境。

3）草本层物种多样性存在明显的生境多样性差异，这些差异与土壤水分、光照条件、植物高度及植物长势有正相关性，所以胡杨林下植物较敏感。因此，在生态保护过程中，应控制放牧，减少人工干扰。

通常认为草本层植物群落Shannon-Wiener指数范围为1.5-3.5[20]。按此标准，胡杨林下草本层物种多样性偏低，但在特殊环境条件下的草本层物种丰富度对胡杨林的稳定性显然很重要。物种多样性指数是将植物物种数、个体数等综合起来的统计量，能较为准确地反映群落中植物物种的变化程度[21-22]。经数据分析研究，发现不同生境下物种多样性指数不随物种丰富度变化而变化的现象，许晴等[23]提出的Simpson指数的稀释效应很好地解释了这一现象。

河床遗迹因有相对较好的水分及土壤条件，样方中出现的物种数最多。林冠下相对稳定的环境因子使其丰富度指数较高，林冠干扰的存在可能导致光照条件发生变化，所以林冠下植物多样性最低。林冠边缘受林冠层影响程度相对较小，可能受限于局部的水热条件，所以草本层物种多样性的高低可能与土壤湿度、光照条件和林冠干扰有很大的关联性，在今后的研究需进一步验证主导因子。

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收稿日期：2018- 10-12

*基金项目：乌尔禾区科技计划项目（2017WEH07）

第一作者：吴瑞航（1994-），男，硕士研究生，研究方向为森林生态系统研究。E-mail：916114292@qq.com

通信作者：叶尔江·拜克吐尔汉（1976-），男，副教授，硕士生导师，研究方向为生态系统动态监测与生物多样性研究。

E-mail：erjan0701@163.com