張志新，田 迅，劉 勇，黃貝梅

（1．草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州730020；2．內(nèi)蒙古民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼028043）

生物多樣性是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展的重要評價指標(biāo)［1］，而近年來有關(guān)生物多樣性減少的報道日益增加［2－6］，成為各界學(xué)者所關(guān)注的熱點。造成生物多樣性減少的因素有很多，如環(huán)境污染以及人類對生物資源的破壞和過度開采等［7］。其中，外來入侵種是引起生境破碎化的主要原因之一［8－9］。據(jù)報道，加拿大一枝黃花（Solidago Canadensis）、紫莖澤蘭（Eupatoriu m adenop hor u m）、飛機(jī)草（Chromol aena odor atu m），已經(jīng)成為家喻戶曉的“災(zāi)害”品種［10－12］。

少花蒺藜草（Cenchr us paucif lor us）俗名洋蒺藜狗子，禾本科蒺藜草屬一年生草本植物，原分布于北美洲，多生長在砂質(zhì)土壤中［13］。其耐干旱、抗寒，并具有很強(qiáng)的入侵性和繁殖能力，可在短時間內(nèi)搶占生態(tài)位，與本土植物競爭養(yǎng)分，從而影響生態(tài)平衡［14］。此外，國內(nèi)未見關(guān)于少花蒺藜草病害的報道，故缺少可以對其侵染和破壞的微生物也可能是促使其快速發(fā)展的主要原因之一。少花蒺藜草的種子包裹在表面生有倒刺的刺苞中，每刺苞含2～3粒，常粘附在家畜體表并對其毛皮造成傷害［15］。

關(guān)于少花蒺藜草傳入我國并造成影響和危害的報道首見于1995年［14］，隨后由于其對農(nóng)牧業(yè)及生態(tài)健康影響巨大，在國內(nèi)蔓延迅速，危害面積在逐年擴(kuò)大，引起了廣大學(xué)者關(guān)注，并在其生物學(xué)特性［16－19］、危害性［13－14，20－21］、防除 方 法［22－24］等 方 面 開 展了一些研究，而少花蒺藜草在科爾沁沙地不同生境下種群分布情況不一，由于其種子的特殊結(jié)構(gòu)，其傳播與人工干擾有著密切的關(guān)系，而在不同干擾情況下，其對生境中的植物種群的分布情況及多樣性的影響對于保護(hù)生態(tài)平衡有重要意義，而相關(guān)研究報道較少。

本研究以科爾沁沙地通遼市及其周邊地區(qū)為研究地，選取森林公園、高林屯、建國村、巴胡塔4個不同人工干擾生境，以少花蒺藜草種群及其伴生植物為研究對象，通過樣方調(diào)查方法，探討其在科爾沁沙地中群落的分布情況及植被多樣性，以期為通遼市生態(tài)恢復(fù)與多樣性保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)與基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1．1 研究區(qū)自然概況

通遼市地處科爾沁草原腹地，119°14′－123°43′E，42°15′－45°59′N，屬于典型的半干旱大陸性季風(fēng)氣候。草原面積334．67萬h m2，占總土地面積的55．8%，耕地面積86萬h m2，占總土地面積的14．4%。年均降水量351～450 mm，年均溫6．1～6．4 ℃［25］。本研究選取4個不同人工干擾程度的生境作為研究樣地，樣地面積150 m2，具體概況如表1所示。

1．2 觀測項目和測定方法

2008年7－8月分別對森林公園、高林屯、建國村和巴胡塔4個研究區(qū)內(nèi)少花蒺藜草種群各隨機(jī)設(shè)置8個1 m×1 m 的樣方，分別進(jìn)行群落調(diào)查，記錄樣方內(nèi)包括少花蒺藜草在內(nèi)的各植物種類、株數(shù)、密度、株高、蓋度。

采用Si mpson多樣性指數(shù)、Shannon－Weiner多樣性指數(shù)、Mar galef豐富度和Pielou均勻度指數(shù)進(jìn)行物種多樣性測度［26］，按以下公式計算：

式中，Pi為樣方中第i 種的密度在群落總密度中所占的比例，N 為樣方中物種總個體數(shù)，S 為1 m2樣方內(nèi)的物種總數(shù)。

草本植物重要值＝（相對多度＋相對頻度＋相對蓋度）／3。

1．3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 17．0統(tǒng)計軟件對不同研究區(qū)內(nèi)植物樣方數(shù)據(jù)分別進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗（P＜0．05）；由Excel 2003進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2．1 科爾沁沙地不同地區(qū)群落物種組成和結(jié)構(gòu)特征

群落植物種類的組成可以直接反應(yīng)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。4個地區(qū)共調(diào)查到45種植物，隸屬于17科，其中禾本科11種，豆科7種，菊科6種（表2）。群落植物的重要值是物種優(yōu)勢度的體現(xiàn)。研究結(jié)果表明，4個研究樣地物種重要值存在差異，其中建國村樣地少花蒺藜草伴生種以狗尾草、沙蓬為主；巴胡塔地區(qū)狗尾草和差巴嘎蒿重要值高于其他伴生種；高林屯為狗尾草和尖頭葉蓼；森林公園研究地狗尾草、沙生冰草、豬毛蒿、羊草和野艾蒿在伴生種中具有重要位置。4個研究地少花蒺藜草重要值建國村＞巴胡塔＞高林屯＞森林公園，森林公園與巴胡塔植物種類均為23種，遠(yuǎn)高于高林屯（16種）與建國村（10種）。

表1 研究地概況Table 1 Description of experi ment sites

2．2 少花蒺藜草種群及其伴生種蓋度分析

通過比較4個研究區(qū)種群蓋度及少花蒺藜草蓋度看到，高林屯顯著高于其他研究區(qū)（P＜0．05），而其他研究區(qū)之間種群蓋度無顯著差異（P＞0．05）。表明科爾沁沙地其他3個研究區(qū)植物種群所占的空間面積相似；而少花蒺藜草種群蓋度為建國村最高，達(dá)到38%，顯著高于巴胡塔、高林屯和森林公園，森林公園最低，不到1%，這在一定程度上體現(xiàn)了少花蒺藜草在4個研究區(qū)中的嚴(yán)重度（圖1）。

2．3 少花蒺藜草種群及其伴生種株高分析

科爾沁沙地4個地區(qū)植物種群高度無顯著差異（P＞0．05），而少花蒺藜草高度在不同研究區(qū)差異較大，由高到低排序為：高林屯＞建國村＞巴胡塔＞森林公園。其中高林屯、建國村與巴胡塔和森林公園間均達(dá)到顯著差異（P＜0．05），巴胡塔和森林公園間無顯著差異，表明少花蒺藜草雖然在4個研究地中的空間布局不同，但仍未對本土植被的空間格局造成太大影響（圖2）。

2．4 少花蒺藜草種群及其伴生種密度分析

4個研究區(qū)植物群落密度不同，其中高林屯最大，為326株·m－2，是建國村的6．8倍，高林屯、森林公園與巴胡塔、建國村均存在差異顯著（P ＜0．05）。巴胡塔顯著高于與建國村。從少花蒺藜草種群密度來看，巴胡塔、建國村、高林屯顯著高于森林公園（圖3）。植被和少花蒺藜草密度的變化表明，4個研究區(qū)中的少花蒺藜草對不同地區(qū)伴生種可能存在不同程度的影響。

2．5 少花蒺藜草種群及其伴生種多樣性指數(shù)分析

Shannon－Wiener指數(shù)巴胡塔和森林公園約為建國村與高林屯的1．5倍，且各值均較小，表明科爾沁沙地植被種類較少，物種種群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差；Mar galef指數(shù)巴胡塔最高，為4．329，森林公園次之，隨后為高林屯，建國村最小，為2．583；Si mpson

指數(shù)巴胡塔與森林公園分別達(dá)到0．843、0．869，高于建國村與高林屯；Pielou 指數(shù)巴胡塔最高，為0．681，其次依次為森林公園、建國村和高林屯，分別為0．667、0．604和0．482；Whittacker指數(shù)順序為森林公園＞巴胡塔＞高林屯＞建國村，其中森林公園和巴胡塔是其他2個研究區(qū)的1．5～1．7倍（表3）。

表2 科爾沁沙地不同地區(qū)少花蒺藜草及其伴生種重要值Table 2 Important value of Cenchrus paucif lorus and its companion species in different regions of Korqin sandy land

圖1 4個研究地少花蒺藜草及其伴生種蓋度Fig．1 Coverage of Cenchr us paucif lor us and its accompanying species in four experi ment sites

圖2 4個研究地少花蒺藜草及其伴生種高度Fig．2 Height of Cenchr us paucif lor us and its accompanying species in f our experi ment sites

圖3 4個研究地少花蒺藜草及其伴生種密度Fig．3 Plant density of Cenchr us paucif lor us and its accompanying species in four experi ment sites

表3 科爾沁沙地不同地區(qū)群落多樣性指數(shù)Table 3 Diversity indices of plant community in different regions of Kor qin sandy land

3 討論與結(jié)論

維持和保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性是保證生態(tài)系統(tǒng)平衡穩(wěn)定和健康發(fā)展的的重要措施。本研究結(jié)果顯示，4個研究區(qū)內(nèi)少花蒺藜草及其伴生種分布規(guī)模、生長情況與多樣性均存在一定差異。其中受人為干擾的建國村與高林屯樣地植物種類少于未受干擾的森林公園樣地，且以禾本科與菊科植物為主，這與植物群落形成時間短等因素有關(guān)。少花蒺藜草在各研究區(qū)內(nèi)的重要值為建國村最大，其次為巴胡塔，而森林公園很小，表明少花蒺藜草對建國村入侵程度較其他地區(qū)嚴(yán)重。這主要由于建國村為斑塊狀分布的沙丘地形，且受人工干擾較大，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對脆弱，生態(tài)系統(tǒng)平衡性和穩(wěn)定性較低，少花蒺藜草種子極易粘附在衣物等傳播媒介上加快其傳播速度，從而在短時間內(nèi)搶占生態(tài)位，形成群落。這與Lock wood等［27］在《Invasion Ecology》中所述人類干擾可以促進(jìn)絕大多數(shù)外源入侵種建立的觀點一致。

4個研究區(qū)中高林屯地區(qū)少花蒺藜草伴生種蓋度和密度最高，其主要原因為在農(nóng)田附近有灌溉條件，有利于植被快速生長，建立穩(wěn)定和群落結(jié)構(gòu)。蓋度分析表明，研究區(qū)少花蒺藜草大體呈現(xiàn)隨蓋度增加而減少的趨勢。密度分析的結(jié)果顯示少花蒺藜草在4個研究區(qū)內(nèi)的分布順序為巴胡塔＞高林屯＞建國村＞森林公園，表明其在沙丘地區(qū)和為人為干擾嚴(yán)重地區(qū)可以快速建立種群。高林屯和建國村少花蒺藜草高度較高與樣地水分條件較好促進(jìn)其快速生長有關(guān)。

群落多樣性指數(shù)可以科學(xué)地反映種群的物種豐富度和均勻程度。賈桂康和薛躍規(guī)［28］2011年報道了另外兩種國內(nèi)嚴(yán)重的入侵雜草紫莖澤蘭和飛機(jī)草在廣西12個地區(qū)的分布和生物多樣性分析，發(fā)現(xiàn)有入侵種存在的生境各多樣性指數(shù)均有不同程度的降低；鄧旭等［29］對入侵植物豚草（Ambrosia artemisiif olia）在湖南對植物多樣性的影響進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，被豚草入侵的不同類型研究區(qū)多樣性指數(shù)均顯著下降。綜合比較本研究中各多樣性指數(shù)，少花蒺藜草入侵較重的樣區(qū)其多樣性指數(shù)同樣表現(xiàn)出一定程度下降。

少花蒺藜草種群在4個研究區(qū)都有不同的入侵表現(xiàn)，受人為擾動較大的地區(qū)入侵程度相對嚴(yán)重，且和生境地形情況有關(guān)。而針對各研究區(qū)具體生境下其種群的年際動態(tài)變化及發(fā)展規(guī)律仍需要進(jìn)一步研究和監(jiān)測，以期為尋求更好的防治方法提供科學(xué)基礎(chǔ)。

［1］ 馬克平，錢贏倩，王晨．生物多樣性研究的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］．科技導(dǎo)報，1995（1）：27－30．

［2］ 郭曉輝，任明迅，丁建清，鄭景明．加拿大一枝黃花入侵林地對植物多樣性的影響極其季節(jié)變化［J］．植物科學(xué)學(xué)報，2011，29（2）：149－155．

［3］ Boutin C，Jobin B，Desgranges J L，Boat man N．Modifications of field margins and other habitats in agricultural areas of Quebec，Canada，and effects on plants and birds［A］．Field Margins－Integrating Agriculture and Conservation［C］．British Crop Pretecgtion Council Conference Monograph，1994：139－144．

［4］ 溫遠(yuǎn)光，劉世榮，陳放．連栽對桉樹人工林下物種多樣性的影響［J］．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2005，16（9）：1667－1671．

［5］ 張靜妮，賴欣，李剛．貝加爾針茅草原植物多樣性及土壤養(yǎng)分對放牧干擾的響應(yīng)［J］．草地學(xué)報，2010，18（2）：177－182．

［6］ 謝維，英連清，桑樹臣，王毓杰．撫順地區(qū)植物物種多樣性及其保護(hù)［J］．生態(tài)學(xué)雜志，1998，17（3）：67－70．

［7］ 王豐年．論生物多樣性減少的原因［J］．清華大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2003，18（6）：49－52．

［8］ Law R，Morton R D．Per manence and the assembly of ecological co mmunities［J］．Ecology，1996，77：762－775．

［9］ Enserink M．Biological invaders sweep［J］．Science，1999，285：1834－1836．

［10］ 董梅，陸建忠，張文駒，陳家寬，李博．加拿大一枝黃花——一種正在迅速擴(kuò)張的外來入侵植物［J］．植物分類學(xué)報，2006，44（1）：72－85．

［11］ 魯萍，桑衛(wèi)國，馬克平．外來入侵種紫莖澤蘭研究進(jìn)展與展望［J］．植物生態(tài)學(xué)報，2005，29（6）：1029－1037．

［12］ 余香琴，馮玉龍，李巧明．外來入侵植物飛機(jī)草的研究進(jìn)展與展望［J］．植物生態(tài)學(xué)報，2010，34（5）：591－600．

［13］ 王巍，韓志松．外來入侵生物——少花蒺藜草在遼寧地區(qū)的危害與分布［J］．草業(yè)科學(xué)，2005，22（7）：63－64．

［14］ 杜廣明，曹鳳芹，劉文斌，郝鳳國，劉寶泉．遼寧省的少花蒺藜草及其危害［J］．中國草地，1995（3）：71－73．

［15］ 唐昆．外來入侵生物少花蒺藜草［J］．湖南農(nóng)業(yè)，2006（5）：16．

［16］ 呂林有，趙艷，王海新，王?。赘顚θ肭种参锷倩ㄝ疝疾菰偕L及繁殖特性的影響［J］．草業(yè)科學(xué)，2011，28（1）：100－104．

［17］ 張志新，田迅．干旱和灌溉條件下少花蒺藜草分株生物量分配特征［J］．草業(yè)科學(xué)，2011，28（2）：185－188．

［18］ 張志新，章愷，田迅．干旱與灌溉生境下少花蒺藜草生物構(gòu)件的特征［J］．草業(yè)科學(xué)，2012，28（12）：1899－1902．

［19］ 徐軍，李青豐，王樹彥，龐瑞雨．少花蒺藜草開花習(xí)性與種子萌發(fā)特性研究［J］．中國草地學(xué)報，2011，33（2）：12－16．

［20］ 王波，姜正昆．雙遼市草場的少花蒺藜草及其危害［J］．草業(yè)科學(xué)，1999，16（6）：69－70．

［21］ 王巍，韓志松，于國慶，王鋒佰．入侵生物——少花蒺藜草對畜禽的危害［J］．飼料與種植，2009（8）：43．

［22］ 王秀英．莖葉處理除草劑防除籽用南瓜田少花蒺藜草藥劑篩選試驗報告［J］．吉林蔬菜，2008（1）：76．

［23］ 趙艷，呂林有，王巍，韓志松，路巖，羅祥志．苜蓿不同播種行距對防控少花蒺藜草的效果［J］．草業(yè)科學(xué)，2010，27（4）：78－81．

［24］ 薛光．草坪雜草原色圖鑒及防除指南［M］．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2008：219．

［25］ 孫德成，張志英．通遼地區(qū)已墾草原現(xiàn)狀與退耕還草效果分析［J］．草業(yè)科學(xué)，2005，22（3）：65－67．

［26］ 張金屯．?dāng)?shù)量生態(tài)學(xué)［M］．北京：科學(xué)出版社，2011：20．

［27］ Lock wood J L，Hoopes M F，Marchetti M P．Invasion Ecology［M］．Malden：Black well Publishing Ltd．，2007：87．

［28］ 賈桂康，薛躍規(guī)．紫莖澤蘭和飛機(jī)草在廣西的入侵生境植物多樣性分析［J］．生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2011，20（5）：819－823．

［29］ 鄧旭，王娟，譚濟(jì)才．豚草入侵湖南對植物多樣性的影響［J］．中國農(nóng)學(xué)通報，2010，26（18）：309－314．