文│吳迪（遼寧省林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心）

干旱半干旱草原區(qū)是我國(guó)草原生態(tài)系統(tǒng)的主體組成部分，是我國(guó)生態(tài)條件較脆弱的地區(qū)之一。近年來，我國(guó)干旱頻發(fā)，對(duì)植物群落生產(chǎn)力的影響進(jìn)一步加劇，植被生物多樣性受到嚴(yán)重威脅。水是干旱半干旱草原區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的限制性資源，土壤水是陸地水循環(huán)中的重要組成部分，是土壤、植物與其環(huán)境間進(jìn)行各種物質(zhì)交換的媒介，對(duì)植被的生長(zhǎng)發(fā)育有著重要作用。

本文在遼西北干旱半干旱天然草原區(qū)進(jìn)行植物群落調(diào)查和土壤含水量測(cè)定，研究草原植被生物多樣性與土壤水分的定量關(guān)系。

一、研究方法

1.植被調(diào)查與土壤測(cè)定。調(diào)查和取樣工作于8月植被生長(zhǎng)盛期進(jìn)行。選取7個(gè)遼西北半干旱草原區(qū)典型天然草原樣地（編號(hào)1～7），在每個(gè)樣地布設(shè)3個(gè)1米×1米的觀測(cè)樣方，調(diào)查樣方內(nèi)的植物種類、高度、蓋度、密度（株叢數(shù)）。在每個(gè)樣方旁約1米處做土壤剖面，用土鉆按3點(diǎn)取樣法進(jìn)行0～10厘米、10～20 厘米分層取樣，混合后裝入封口袋帶回實(shí)驗(yàn)室，用于土壤水分測(cè)定。土壤水分測(cè)定采用烘干法。

2.數(shù)據(jù)處理。

◎圖1 物種豐富度指數(shù)（S）

（1）重要值計(jì)算。物種重要值根據(jù)樣方中所測(cè)物種的高度、蓋度、密度（株叢數(shù)）計(jì)算，公式為：

（2）多樣性指數(shù)計(jì)算。采用物種豐富度指數(shù)（S）、Si米pson多樣性指數(shù)（D）、Shannon-Winener多樣性指數(shù)（H）和Pielou均勻度指數(shù)（J）來反映草原生物多樣性。計(jì)算方法如下：

◎圖2 Si米pson多樣性指數(shù)（D）

Si米pson多樣性指數(shù)

Shannon-Winener多樣性指數(shù)

式中，（3）、（4）中，Pi為某個(gè)物種i相對(duì)重要值。

◎圖3 Shannon-Winener多樣性指數(shù)（H）

◎圖4 Pielou均勻度指數(shù)（J）

（3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。利用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖，利用SPSS 25.0軟件進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析和顯著性檢驗(yàn)。

二、結(jié)果與分析

1.草原生物多樣性。由圖1至圖4可知，5號(hào)樣地的物種豐富度指數(shù)、Si米pson多樣性指數(shù)和Shannon- Winener多樣性指數(shù)最高，2號(hào)樣地的Pielou均勻度指數(shù)最高。1號(hào)樣地的Si米pson多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)最低，4號(hào)樣地的物種豐富度指數(shù)、Shannon-Winener多樣性指數(shù)最低。

2.土壤含水量。由圖5可知，5號(hào)樣地0～10厘米、10～20厘米的土壤含水量最高，1號(hào)樣地0～10厘米、10～20厘米的土壤含水量最低。

3.草原生物多樣性與土壤含水量的相關(guān)性。由表1可知，物種豐富度指數(shù)與Si米pson多樣性指數(shù)、Shannon-Winener多樣性指數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），Si米pson多樣性指數(shù)與Shannon- Winener多樣性指數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），Pielou均勻度指數(shù)與Si米pson多樣性指數(shù)、Shannon- Winener多樣性存在極顯著的正相關(guān)性（P＜0.01）。

表1 生物多樣性與土壤水分的Pearson相關(guān)性

土壤含水量與物種豐富度指數(shù)、Si米pson多樣性指數(shù)和Shannon-Winener多樣性指數(shù)均達(dá)到極顯著的相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），而與Pielou均勻度指數(shù)的相關(guān)性不顯著（P＞0.05）。

三、結(jié)論與討論

該研究發(fā)現(xiàn)，土壤水分含量是遼西北干旱半干旱天然草原區(qū)植物群落的限制因子，土壤含水量與物種豐富度指數(shù)和Si米pson多樣性指數(shù)、Shannon-Winener多樣性指數(shù)之間存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系。隨著土壤含水量的升高，植被物種數(shù)量和多樣性顯著增加。土壤含水量降低，草原植被對(duì)水分的競(jìng)爭(zhēng)變得激烈，物種數(shù)量和多樣性隨之減少。本研究還發(fā)現(xiàn)，土壤含水量與Pielou均勻度之間不存在顯著的相關(guān)性，說明除土壤水分外還有其他因素影響遼西北半干旱草原區(qū)的植被群落結(jié)構(gòu)。

◎圖5 土壤含水量