武 晶

（遼寧林業(yè)職業(yè)技術學院，遼寧沈陽 110101）

試驗研究

科爾沁沙地不同生態(tài)型植物多樣性與土壤含水量的關系

武 晶

（遼寧林業(yè)職業(yè)技術學院，遼寧沈陽 110101）

為探索生境破碎化對植物多樣性影響的機制問題，該文以科爾沁沙地丘間低地為研究對象，選取12塊面積大小不等的丘間低地，調查丘間低地內植物種類、頻度、多度，分析丘間低地不同生態(tài)型植物多樣性與土壤含水量的關系。結果表明：沙生植物豐富度與0～10 cm土壤含水量呈正相關關系，與0～20 cm土壤含水量無顯著相關關系，沙生植物頻度、相對多度與0～10 cm、0～20 cm土壤含水量呈負相關關系（P＜0.05）；沼澤-草甸植物和草原植物豐富度、頻度、相對多度與0～10 cm、0～20 cm土壤含水量呈正相關關系（P＜0.05），但沙生植物、沼澤-草甸植物與草原植物豐富度、頻度和相對多度與10～20 cm土壤含水量均無顯著相關關系。土壤含水量隨破碎斑塊面積增加呈現(xiàn)增加的趨勢，土壤含水量與植物多樣性存在顯著相關關系。

土壤含水量；生態(tài)型；生境；多樣性

Abstract：In order to discover the influence mechanism of habitat fragmentation on plant diversity,sandy land of Horqin was taken as study object,12 lowlands among sandy dunes with different areas were selected,and the species,frequency,abundance of plants were investigated,and the relationship between plant diversity and soil moisture in lowlands were analyzed.The results indicated that sammophyte richness was positively correlated with the soil moisture content of 0～10 cm,and has no significant correlation with soil water content of 0～20 cm;Frequency and relative abundance of psammophyte were negatively correlated with the soil moisture contents of 0～10 cm and 0～20 cm(p＜0.05).Richness,frequency and abundance of meadow pants and grassland plants were positively correlated with the soil moisture contents of 0～10 cm and 0～20 cm(p＜0.05),however there had no significant correlations between soil moisture content of 10～20 cm and richness,frequency and abundance of psammophytes,meadow pants and grassland plants.In conclusion,soil moisture contents increased with the incensing of fragmentation areas,and soil moisture contents were significantly correlated with plant diversity.

KeyWords：soil moisture;ecotype;habitat;diversity

生物多樣性是人類賴以生存的物質基礎[1]。近年來，物種滅絕速率的加劇，遺傳多樣性的減少，以及生態(tài)系統(tǒng)的大規(guī)模破壞，引起了國際社會對生物多樣性問題的極大關注[2-4]。

生境破碎化是指原來連續(xù)成片的生境，被分割、破碎，形成分散、孤立的島狀生境或生境碎片的現(xiàn)象[5-6]。生境破碎化不僅引起生物條件變化，而且造成了非生物條件的改變，如光照、風速、土壤含水量的改變，進而影響斑塊中有機體的變化等。生境破碎化還可能導致斑塊局部小氣候發(fā)生變化，如果植物不能適應，那么遷移和滅絕事件就不可避免。但目前生境破碎化如何影響植物多樣性的機制問題依然尚未解決，也是該領域面臨的挑戰(zhàn)。

目前，關于科爾沁沙地丘間低地植被與土壤含水量之間的關系尚未見報道，因此，本研究以科爾沁沙地丘間低地為研究對象，分析丘間低地面積與土壤含水量的關系及土壤含水量與地上植被物種豐富度、頻度和多度的相關性，探索生境破碎化對植物多樣性影響的機制問題。

1 研究區(qū)自然概況

研究地點位于科爾沁沙地西部，內蒙古赤峰市翁 牛 特 旗 的 烏 蘭 敖 都 地 區(qū) (119°39′-120°02′E，42°29′-43°06′N)，海拔480 m。烏蘭敖都地區(qū)是科爾沁沙地的典型地區(qū)。年均降水量為340 mm，年均氣溫6.3℃。3月初至5月底是風季，主風向是西北方向；6月初至9月底是雨季，主風向是西南方向。風沙活動強烈。目前，當?shù)?0%的土地已經荒漠化，70%的草甸鹽堿化，具有科爾沁沙地典型的坨甸相間地貌。

過度放牧是科爾沁沙化的主因。從20世紀50-80年代，烏蘭敖都地區(qū)的流動沙丘經歷了嚴重的放牧階段。從20世紀80年代至今，烏蘭敖都地區(qū)的流動沙丘開始圍封。該地區(qū)流動沙丘被大面積（＞600 hm2）永久圍封的天然草地所包圍。流動沙丘和天然草地經歷了相同的氣候條件。在過度放牧前，群落中主要植物為蘆葦Phragmites communis和拂子茅Calamagrostis epigejos等多年生植物，在過度放牧后，沙生植物得以生長。

2 研究方法

2.1 植被調查

2011年6-9月在科爾沁地區(qū)按丘間低地面積大小選擇12塊樣地。按照機械取樣法每隔10 m設置樣帶，每條樣帶上每隔10 m做1個1 m×1 m的樣方。記錄樣方內植物種類和多度。叢生禾草如隱子草Cleistogenes squarrosa，以叢數(shù)作為多度?？寺≈参锶琰S柳Salix gordejevii和蘆葦，以分株數(shù)作為多度。對于分離的個體如沙蓬Agriophyllum squarrosum，以個體數(shù)量作為多度。

2.2 土壤取樣

2011年9 月在流動沙丘區(qū)的每個破碎斑塊（丘間低地）按隨機組群取樣法（中心取1個樣，在中心和邊緣之間隨機取4個樣）分2層（0～10 cm、10～20 cm）取土壤樣品，使用帶蓋的鋁盒采集樣品帶回室內后，采用烘干法測定土壤含水量。

2.3 物種多樣性測度

物種豐富度：群落內部的物種數(shù)量；

各功能型植物的頻度和相對多度：

稀有種：將頻度和相對多度均小于15%的物種定義為稀有種[7-8]。

2.4 植物生態(tài)型的劃分

根據(jù)文獻[9-12]學名及其生態(tài)型，從植物生境差異的角度，將植被劃分為沙生植物、沼澤－草甸植物和草原植物。沙生植物是沙丘的先鋒植物，主要生長在流動沙丘區(qū)和半固定沙丘區(qū)上；沼澤－草甸植物主要定居在土壤含水量或地表水分條件優(yōu)越的生境；草原植物一般生長在干旱的生境。

2.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel、Sigmaplot軟件進行數(shù)據(jù)擬合，采用SPSS軟件進行相關性分析。

3 結果與分析

3.1 土壤含水量與斑塊面積的關系

隨著破碎斑塊面積增加，0～10 cm、0～20 cm土層土壤含水量均呈增加趨勢，10～20 cm土壤含水量隨斑塊面積的增加呈先增加后降低再增加的變化趨勢。0～10 cm土層土壤含水量普遍高于0～20 cm、10～20 cm土層，當斑塊面積為5.01 hm2時，0～10 cm土層土壤含水量達到最高（表1）?？傮w來看，與森林生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)相比，科爾沁沙地丘間低地各層土壤含水量均處于較低水平。

表1 各斑塊不同深度土壤含水量

3.2 土壤含水量與地上植物多樣性相關性分析

3.2.1 土壤含水量與沙生植物多樣性相關性分析

表2中相關分析表明，0～20 cm土層土壤含水量與頻度、相對多度呈顯著負相關關系（P＜0.05）；0～10 cm土層土壤含水量與頻度、相對多度呈顯著（P＜0.05）和極顯著（P＜0.01）負相關關系；破碎斑塊沙生植物物種豐富度、頻度和相對多度與10～20 cm土壤含水量均無顯著相關關系。沙生植物是沙丘的先鋒植物，對于土壤含水量需求不高，因此，沙生植物頻度和相對多度與表層土壤含水量呈負相關關系。

表2 沙生植物多樣性與土壤含水量的相關系數(shù)

3.2.2 土壤含水量與沼澤-草甸植物的相關性分析

破碎斑塊沼澤-草甸植物物種豐富度、頻度和多度與0～20 cm土壤含水量基本呈顯著正相關關系；破碎斑塊沼澤-草甸植物物種豐富度、頻度和多度與0～10 cm土壤含水量基本呈顯著正相關關系；破碎斑塊沼澤-草甸植物物種豐富度、頻度和相對多度與10～20 cm土壤含水量均無顯著相關關系（表3）。沼澤-草甸植物主要定居在土壤含水量或地表水分條件優(yōu)越的生境，因此，沼澤-草甸植物物種豐富度、頻度和相對多度與土壤含水量基本呈現(xiàn)出顯著正相關關系。

表3 沼澤-草甸植物多樣性與土壤含水量的相關系數(shù)

3.2.3 土壤含水量與草原植物的相關性分析

破碎斑塊草原植物物種豐富度與0～20 cm土壤含水量基本呈顯著正相關關系，草原植物、頻度相對多度與0～20 cm土壤含水量呈正相關關系；破碎斑塊草原植物物種豐富度、頻度和多度與0～10 cm土壤含水量基本呈顯著正相關關系；破碎斑塊草原植物物種豐富度、頻度和相對多度與10～20 cm土壤含水量均無顯著相關關系（表4）。

表4 草原植物多樣性與土壤含水量的相關系數(shù)

草原植物一般生長在干旱的生境，當土壤含水量高時，草原植物物種豐富度高，因此，草原植物物種豐富度與土壤含水量呈顯著正相關關系，但環(huán)境條件惡劣時草原植物通常采用無性系分株的方式擴展種群，因此，草原植物的相對多度與土壤含水量呈現(xiàn)出負相關關系。

4 結論與討論

研究表明隨著破碎斑塊面積增加，土壤含水量呈上升趨勢。以往研究表明大面積斑塊更有利于涵養(yǎng)水源。在大面積斑塊，風蝕和沙埋活動較弱，沙丘體移動緩慢，土壤的物理和化學性質發(fā)生變化，促使流動風沙土向地帶性土方向發(fā)展[13]。大量粉砂級顆粒沉積，改變了流沙的粒度特征，土壤吸濕性、持水性明顯提高[14-16]，從而截留了大部分降水。植被繁衍對不同層水分的競爭和需求不同，也能導致不同土層的土壤含水量不同。

研究表明土壤含水量與不同生態(tài)型植物多樣性特征存在顯著相關關系。沙生植物頻度和相對多度與土壤含水量基本呈現(xiàn)出負相關關系；沼澤-草甸植物物種豐富度、頻度和相對多度與土壤含水量基本呈現(xiàn)出顯著正相關關系；草原植物物種豐富度與土壤含水量呈顯著正相關關系，草原植物相對多度與土壤含水量呈現(xiàn)出負相關關系。不同生態(tài)型植物多樣性與土壤含水量的相關性差異歸因于不同生態(tài)型植物的植物功能特性差異，這種差異導致沙生植物、沼澤-草甸植物與草原植物對環(huán)境條件的適應能力不同。沙生植物是沙丘的先鋒植物，主要生長在流動沙丘區(qū)和半固定沙丘區(qū)，環(huán)境需水量不高。沼澤-草甸植物主要定居在土壤含水量或地表水分條件優(yōu)越的生境，而草原植物采用無性系分株的擴展種群的方式則有利于其生長在干旱的生境。

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(責任編輯：董莉莉)

The relationship of ecotype plant diversity and soil moisture content in sand land of Horqin

WU Jing
（LiaoningForestryVocationTechnicalCollege,Shenyang110101,China）

Q948.112.3

A

1001-1714（2017）05-0001-04

2017-04-10

國家自然科學青年基金（31600443）。

武晶（1984-），女，講師，主要從事恢復生態(tài)學研究。E-mail：0227wujing@163.com。