包头地区蓝刺头植物群落特征与物种多样性分析

摘要蓝刺头具有较高的药用价值和观赏价值，为了解包头地区蓝刺头植物群落物种现状，对包头地区蓝刺头群落的物种组成、数量特征以及多样性特征等进行了调查。结果表明：（1）包头地区蓝刺头群落调查共获得17科31属41种植物。种数较多的是禾本科（Poaceae）、豆科（Fabaceae）、菊科（Asteraceae）和蔷薇科（Rosaceae）。（2）水分生态型主要以旱生植物为主，其次是中旱生植物、中生植物、旱中生植物。（3）五当召样地优势种为大针茅（Stipa grandis）、针茅（Stipa capillata）、北芸香（Haplophyllum dauricum），白彦沟样地优势种为披碱草（Elymus dahuricus）、针茅、赖草（Leymus secalinus）、蓝刺头（Echinops davuricus），喜桂图样地优势种为针茅和长蕊石头花（Gypsophila oldhamiana）、蓝刺头等。（4）五当召样地的Shannon多样性指数、Simpson多样性指数和Richness丰富度指数均显著高于白彦沟样地和喜桂图样地。

关键词蓝刺头植物群落；物种多样性；包头

中图分类号：Q948.15 文献标识码：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2024.05.002

Analysis of the Plant Community Characteristics and Species Diversity of Echinops davuricus in Baotou

Saruna Suriguga Hairihan

（1. College of Life Sciences and Technology，Inner Mongolia Normal University，Hohhot 010022，China;2. Key Laboratory of Biodiversity Conservation and Sustainable Utilization for College and University of Inner Mongolia Autonomous Region，Hohhot 010022，China）

AbstractEchinops davuricus has high medicinal value and ornamental value. In order to understand the species status of Echinops davuricus plant community in Baotou area，the species composition，quantitative characteristics and diversity characteristics of Echinops davuricus community in Baotou area were investigated. The results showed as the following four aspects.（1）A total of 41 plant species of 31 genera of 17 families were obtained from the community survey of Echinops davuricus in Baotou area. The Poaceae，Fabaceae，Asteraceae and Rosaceae had the largest number of species.（2）The water ecotypes were mainly xerophytes，followed by mesoxerophytes，mesophytes，xeromesophytes.（3）The dominant species in Wudangzhao plot were Stipa grandis，Stipa capillata and Haplophyllum dauricum;the dominant species in Baiyan’gou plot were Elymus dahuricus，Stipa capillata，Leymus secalinus and Echinops davuricus;the dominant species and in Xiguitu plot were Stipa capillata，Gypsophila oldhamiana and Echinops davuricus.（4）The Shannon diversity index，Simpson diversity index and Richness indexes in Wudangzhao plot were significantly higher than those of Baiyan’gou plot and Xiguitu plot.

Key wordsEchinops davuricus plant community;species diversity;Baotou

蓝刺头（Echinops davuricus）属于菊科蓝刺头属（Echinops）多年生草本，高30～70 cm，花期6月，果期7—8月，嗜砾质的中旱生草本，生长于海拔120～2 200 m山坡草地及山坡疏林下，是草原和森林地带常见的杂草，多生长在有丰富杂草的针茅草原和羊草草原群落中[1]，是重要的药材。蒙药中使用蓝刺头的花序可固骨质、接骨愈伤、清热止痛，用于治疗骨折、骨热、刺痛症、疮疡等症[2]，因此，

蓝刺头具有较高的药用价值和观赏价值。蓝刺头花呈蓝紫色，花序别致，观赏价值极高，是高海拔草原和山地特有的野生花卉。另外，它适应能力强，耐干旱、瘠薄，管理粗放，观赏期长，作为新型的切花、干花和绿化品种深受中外消费者的青睐，应用前景较广阔。但是由于人为开发利用，野生的蓝刺头群落分布受到影响，因此研究内蒙古包头地区蓝刺头群落特征及多样性，可为植物资源的可持续开发利用和有效保护提供理论依据，并为引种栽培药用植物提供理论依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

包头市地处内蒙古西部，地理位置为109°15′—110°26′E、40°15′—42°43′N，平均海拔1 067.2 m，位于土默川平原和河套平原，阴山山脉横贯中部，属于半干旱中温带大陆性季风气候，干旱少雨，全年风沙较多，地貌地形复杂，土地类型多样。本研究区域位于包头市五当召国家森林公园和白彦沟林场，属于阴山山脉中部大青山国家级自然保护区地段。五当召国家森林公园位于包头市石拐区，110°01′20″—110°02′27″E，40°40′48″—40°50′08″N，东西宽 6 km，南北长 9 km，北高南低，坡度15～35°，海拔2 071 m，属中低山及丘陵地形，山脉多呈东西走向[3]REF_Ref162250468＼r＼h。白彦沟林场位于包头市固阳县西南，总面积6 398.6 hm2，地处内蒙古大青山国家级自然保护区西北部，地形东高西低，山势险峻，起伏不平，地形地貌多为中山和山地河谷阶地，海拔1 200～1 800 m[4]。

1.2研究方法

1.2.1样地设置和调查方法

2023年7月22-24日，在内蒙古包头市选取了具有代表性的3个样地（图1）进行蓝刺头群落调查，分别是石拐区五当召国家森林公园、固阳县白彦沟林场和喜桂图山丘，每个样地设置6～8个1 m×1 m样方进行植物群落调查，记录样地内植物的种名、高度、丛幅、盖度、地理坐标、坡度、坡向等环境因子信息。

1.2.2植物水分生态类型

根据《内蒙古植物志》第一卷至第六卷（第3版）[1]中的描述，确定植物水分生态类型。

1.2.3数据处理

（1）重要值。

重要值（Important Value，IV）是反映某个物种在植物群落中作用和地位的综合数量指标，在植物群落学研究中常被用于优势种集中趋势的分析和群落的数量分类等[5]，通过计算重要值筛选出植物群落的优势种，其公式如下：

重要值=（相对高度＋相对盖度）/2[6]

相对高度=（样方中某一物种的平均高度/样方中所有物种平均高度之和）×100%

相对盖度=（样方中某一物种的平均盖度/样方中所有物种平均盖度之和）×100%

（2）物种多样性指数。

通过计算物种丰富度指数（S）、ShannonWiener多样性指数（H）、Simpson多样性指数（D）和Pielou均匀度指数（J）分析α多样性，运用RStudio的ggplot进行α多样性图片绘制。公式如下：

2结果与分析

2.1蓝刺头群落物种组成分析

通过调查内蒙古包头地区蓝刺头群落，获得41种植物，隶属于17科31属。在3个样地中，禾本科（Gramineae）植物占据的种类最多，8属11种，占全部种数的27%；其次是豆科

（Fabaceae），4属7种，占全部种数的17%；蔷薇科（Rosaceae），3属5种，占全部种数的12%；菊科（Asteraceae），2属4种，占全部种数的10%；苋科（Amaranthaceae）2属2种，占全部种数的5%；紫葳科（Bignoniaceae）、芸香科（Rutaceae）、远志科（Polygalaceae）、亚麻科（Linaceae）、旋花科（Convolvulaceae）、天门冬科（Asparagaceae）、石竹科（Caryophyllaceae）、石蒜科（Amaryllidaceae）、十字花科（Brassicaceae）、牻牛儿苗科（Geraniaceae）、蒺藜科（Zygophyllaceae）、伞形科（Apiaceae）均仅含1种，占全部种数的2%，见图2。

从图3可以看出，蓝刺头群落在五当召样地优势种为大针茅（Stipa grandis）、针茅（Stipa capillata）、北芸香（Haplophyllum dauricum）等，白彦沟样地优势种为披碱草（Elymus dahuricus）、针茅、赖草（Leymus secalinus）、蓝刺头等，喜桂图样地优势种为针茅和长蕊石头花（Gypsophila oldhamiana），菊科蓝刺头等为蓝刺头群落的优势物种，出现在8个及以上样方的物种有针茅、蒙古韭（Allium mongolicum）、猪毛菜（Salsola collina）、黄芪（Astragalus membranaceus）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、长蕊石头花（Gypsophila oldhamiana）和西伯利亚远志（Polygala sibirica）。

2.2植物水分生态类型分析

根据《内蒙古植物志》（第3版）[1]描述，本次调查植物水分生态类型分为旱生、中生两大类。

2从表1可以看出，蓝刺头群落植物主要以旱生植物为主，有19种，占总种数的46%，中旱生植物有10种，占总种数的24%。中生植物有6种，占总种数的15%，旱中生植物有5种，占总种数的12%。湿中生植物有1种，占总种数的2%。

2.3蓝刺头群落物种多样性分析

Alpha多样性多用于评估群落内的物种丰富度和多样性。由图4可知，包头蓝刺群落头3个样地的Shannon多样性指数为1.46～2.32，平均值为1.92，样地间Shannon指数差异较大，五当召样地Shannon指数显著高于白彦沟和喜桂图样地，白彦沟与喜桂图样地之间无显著差异，说明五当召国家级自然保护区内植物多样性保护较好。样地的Simpson指数变化趋势和Shannon指数基本保持一致，Simpson生态优势度指数为0.66～0.90，平均值0.81，Simpson指数分析结果中，白彦沟与喜桂图样地Shannon指数显著低于五当召样地，分析其原因为这2个样地离居民点近，放牧压力大，白彦沟与喜桂图样地之间无显著差异。3个样地的Pielou均匀度指数为0.75～0.10，平均值为0.90，无显著差异。Richness丰富度指数为6～12，平均值8.6，五当召与白彦沟之间差异显著，五当召与喜桂图差异极显著，白彦沟与喜桂图之间无显著差。

3讨论

3.1蓝刺头群落物种组成

包头蓝刺头群落41种植物中，旱生占70%，中生植物占30%，这与该地区所处的中温带半干旱大陆性季风气候的地域特征相符合[8]，但与五当召地区1992年旱生、中生植物比例相反，说明五当召地区水分条件变差。本地区蓝刺头植物群落的组成反映出半干旱地区的特点，即植物集中于少数科属中，占比最大的科是禾本科、豆科、蔷薇科和菊科，最大属为黄芪属、蒿属与委陵菜属，这与李利平[3]的调查结果一致。

3.2蓝刺头群落的物种多样性

ShannonWiener指数用来描述调查植物群落局域生境内多样性指数，对稀有种变化更敏感，Simpson指数对优势种变化更敏感；Pielou均匀度指数反映了各物种个体数目分配的均匀程度，样地植物群落均匀度较低，通常群落物种丰富度越高，均匀度越低，说明研究区内物种的丰富度较高[9]。3个样地的Shannon多样性指数、Simpson多样性指数和Richness丰富度指数均以五当召样地最高，分析其原因与五当召地区人类活动区域的变化和当地政府实施的大青山保护区的恢复工程[10]有着直接联系。因五当召样地处于大青山国家级自然保护区内，该保护区自2008年1月经国务院批准由自治区级保护区晋升为国家级自然保护区[11]后，采取了让分布于山沟两侧的许多村落和居民向保护区外围迁移，使原来的居民用地逐渐绿化为草地和林地，实施退耕还林使耕地面积逐年变少[12]。五当召样地的Shannon指数、Simpson指数、Richness指数均为最高，Pielou指数最小说明该群落有较高的物种多样性。3个样地的Pielou均匀度指数、Richness丰富度指数变化趋势相反，表明蓝刺头群落Alpha多样性结果一致。白彦沟与喜桂图样地Alpha多样性指数较低，分析其原因是人类活动范围、强度的增加，城镇化的快速发展，过度放牧、盲目滥采和开发等因素导致的干旱和植物资源的减少[13]。

4结论

包头市五当召、白彦沟、喜桂图3个样地蓝刺头群落24个样方中共记录到17科31属41种植物，种数较多的是禾本科、豆科、菊科和蔷薇科。在植物的水分类型调查中旱生植物种类最多，其次是中旱生植物、中生植物和湿中生植物。各样地中重要值排前的优势种有针茅、披碱草、大针茅、长蕊石头花、赖草、蓝刺头等。3个样地的Shannon多样性指数、Simpson多样性指数和Richness丰富度指数均以五当召样地显著高于白彦沟和喜桂图样地，说明五当召国家级自然保护区植物多样性修复保护效果较好。

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