關鍵詞植物群落；土壤含水量；養(yǎng)分；生物多樣性；民勤干旱荒漠區(qū)

中圖分類號X173文獻標識碼A

文章編號 0517-6611（2025）14-0073-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.14.015

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Characteristics of Dierent Plant Communitiesand Their Responses to Soil Moistureand Nutrients inthe MinqinAridDesertArea YANG Su-rui，XUYa-juan，QIUXiaofeietal（MinqinLianAncientCityNationalNatureReserve Management Center，Minqin，Gansu 733399）

AbstractObeie]ofurtherexplorethrelationshiptweenthecharacteristicsofdifrentplantcommunitisandsoiloisturedu trientsintheariddesertareasofMinqinMethod]ThisstudyseletedsixtypicalcommunitytructureswithintheMinqinLianAncientCity NationalNatureRseeforomuityuctureivestigatiodalyutaeouslyoilplesreltedfrodinteta tion types across various soil layers（ 0-100cm ），and laboratory measurements were conducted to determine soil organic carbon，water content，ntrogenspus，ass，doticaldcalpopetidioalaisticalod，eosatiial， spatialaalyishqsompresilyplodtotesiaracestoflinydieatio shipwithvegomuis.sultsatediantdiesiomuitaracestdrs soiloisendrntsouhasoncelatoals，sfoudtategeslsureoetedl cant negative correlation with species dominance index （ Plt;0.01 ）anda significant negative correlation with species diversity index and evenness index （ Plt;0.05 ）.[Conclusion]Thisstudyprovidesatheoreticalbasisandreferenceforthescientificmanagementof plantcommunities in the arid desert areas of Minqin.

KeyWordsPlant communities;Soil moisture;Nutrient;Biodiversity;Minqin arid desert area

植被群落是某一地段上全部植物的綜合，它擁有一定的種類組成和種間的數量比例，一定的結構和外貌，其中植物與植物、植物與環(huán)境間存在著一定的相互關系。荒漠植物在生長過程中，一方面植被以土壤為基礎，通過根系不斷地從王壤中吸取養(yǎng)分，來滿足自身的生長和發(fā)育；另一方面，植物的根系又向周圍的土壤分泌有機物質，吸引大量的微生物，促其生長繁殖，不斷改變著土壤理化性狀及植物的種類，進而會影響到植物的群落結構。同時，荒漠植物枯落物蓄積與分解能有效改善土壤中水分運移與空間分布，并為土壤注入更多的有機質和養(yǎng)分元素，從而改變土壤理化性質，進而影響植物群落的演替。群落的結構特征以及植物與土壤因子間的相互關系是群落生態(tài)學研究的熱點問題，當植物群落隨環(huán)境因子變化時，群落物種組成變化很大，而且這些變化往往具有連續(xù)性和可預測性。在荒漠植物群落中，土壤資源的異質性會影響植物的群落組成和物種分布格局。土壤生境的差異導致土壤環(huán)境因子的不同，而不同生境條件下，植物群落結構特征、優(yōu)勢種群及群落類型又存在不同之處。

植被物種組成、結構特征及物種多樣性與土壤理化特性、酶活性、微生物學性質之間密切相關。植物群落是生物及其與環(huán)境形成的生態(tài)復合體，與環(huán)境因素密切相關，地形地貌、土壤、人為干擾等因素會在不同程度上影響其穩(wěn)定性[]。土壤養(yǎng)分是土壤肥力評價的重要指標，是影響土壤肥力和土壤質量的主要因素[1]。群落物種分布與環(huán)境因子有明顯的相關性[2]。國內外很多學者已對土壤的理化性質進行了研究，這些研究分析了各地、各土壤類型、不同土地利用方式下土壤理化性質特點，探討了土壤理化性質的分布規(guī)律[3-6] □

民勤連古城保護區(qū)作為河西走廊北部生態(tài)屏障的重要組成部分，是民勤天然植被群落最完整、分布最多的區(qū)域。由于特殊的地理環(huán)境和位置，決定了保護區(qū)對于維護甘肅西部的生態(tài)平衡乃至我國西部的國土安全，保護、保存珍貴的荒漠物種基因及生物多樣性，加快絲綢之路經濟帶建設都具有極其重要的作用。保護區(qū)內有裸果木、綿刺、發(fā)菜等國家一級保護植物，有蒙古扁桃、沙冬青、肉苡蓉、麻黃、沙拐棗、朝天委陵菜、甘草、沙蘆草、短芒披堿草等二級保護植物以及麻黃群落、鹽爪爪群落、怪柳群落、白刺群落、沙拐棗群落、霸王群落、紅砂群落、梭梭群落等荒漠植物群落。民勤連古城保護區(qū)所處的地理位置較為特殊，自然條件惡劣，氣候干燥，降水稀少，風沙頻繁，生態(tài)系統和功能極其脆弱，在河西走廊生態(tài)保護乃至甘肅省國家生態(tài)安全屏障綜合試驗區(qū)建設中發(fā)揮著重要作用。該研究通過對民勤連古城保護區(qū)典型荒漠植物群落的土壤理化特性調查研究，測定荒漠植物群落土壤中有機質、全氮、全磷、有效磷、速效鉀等含量以及土壤含水量，探討影響不同群落形成的主要土壤理化性質，對合理利用干旱區(qū)土壤、改善土壤條件、實現土地的科學管理以及維持物種多樣性具有重要的現實意義。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況民勤連古城國家級自然保護區(qū)地處石羊河流域下游的民勤縣荒漠區(qū)域，南依涼州，西毗金昌，東北和西北面與內蒙古左、右旗相接，地理坐標為 102^°30^′02^′′～103^° 57^′55^′′E、38°10^′09^′′～39°09^′09^′′N 。保護區(qū)東北被騰格里沙漠包圍，西北有巴丹吉林沙漠環(huán)繞，是河西走廊北部生態(tài)屏障的重要組成部分。保護區(qū)總面積 389 882.5hm² ，其中核心區(qū)面積 121 058.5hm² 、緩沖區(qū)面積 151 664.3hm² 、試驗區(qū)面積117 159.7hm² ，分別占保護區(qū)總面積的 31.05% 、 38.90% 、30.05% 。主要保護對象為荒漠天然植被群落、珍稀瀕危野生動植物、極其脆弱的荒漠生態(tài)系統和古人類文化遺址，是典型的荒漠生態(tài)系統類型自然保護區(qū)。保護區(qū)氣候屬溫帶大陸性極干旱氣候，具有明顯的蒙新沙漠氣候特征，常年干燥，雨量少而集中，蒸發(fā)強，日照充足，風大沙多，降水稀少，年均溫度 7.4^°C ，年降水量 110mm ，年蒸發(fā)量 2644mm ，年平均風速為 2.3m/s ，年日照時數達 2832.1h 。根據地貌成因、形態(tài)和地表組成物質，保護區(qū)地貌分為山地地貌、平原地貌、沙漠地貌3種類型。根據成分條件、成土過程和土壤表面屬性，保護區(qū)內土壤共有4個土類（灰棕漠土、鹽土、草甸土、風沙土）、15個亞類。區(qū)內植被多以矮化的超旱生灌木、半灌木、草本或肉質植物為主，形成稀疏的植物群落，生物多樣性指數和群落均勻度偏低，自然生態(tài)系統十分脆弱。經調查統計發(fā)現，保護區(qū)天然分布國家I級重點保護植物有發(fā)菜（Nostocflagelliforme）1種，國家I級重點保護植物有綿刺（Potaniniamongolica）蒙古扁桃（Prunusmongolica）鎖陽（Cynomoriumsongaricum）沙冬青（Ammopiptanthusmongolicus）甘草（Gly-cyrrhizauralensis）瓣鱗花（Frankeniapulverulenta）阿拉善單刺蓬（Cornulacaalaschanica）黑果枸杞（Lyciumruthenicum）、肉茨蓉（Cistanche deserticola）共9種[3，7]

1.2 野外調查與指標測定

1.2.1樣地布設。采用典型調查法和定量分析結合的方法，于2022年8—9月份在保護區(qū)選取6種不同荒漠植物群落[錦雞兒群落（ 103^°03^′33^′′E 、 39^°00^′55^′′N ）、檸條群落（ 102^°54^′57^′′E 、 39^°03^′49^′′N ）、駝絨藜群落（ 102^°48^′08^′′E 、39^°02^′09^′′N 、麻黃群落（ 102^°50^′49^′′E?38^°33^′53^′′N） 、鹽爪爪群落（ 103^°39^′48^′′E 、 39^°03^′59^′′N ）、綿刺群落（ 102^°38^′39^′′E 、39^°00^′35^′′N ]集中分布的有代表性的地塊為樣方（圖1），設置 100m×100m 樣方，記錄樣方內植物種類、海拔等指標因子（表1）。

1.2.2土壤樣品采集。在每個樣方內設置3個樣點，分別在距離地面 20.40，60，80，100cm 處用土鉆各取土壤樣本3份，經混合過篩后分別裝入自封袋，帶回實驗室測定。

1.2.3指標測定。采用烘干法測定土壤含水量。采用重鉻酸鉀氧化土壤中的有機碳，再用硫酸亞鐵滴定剩余的氧化劑，進而計算土壤有機碳含量。采用硫酸-加速劑消解，凱氏法測定土壤全氮含量；采用 HClO₄-HSO₄ 法測定土壤全磷含量；采用碳酸氫鈉溶液浸提，鉬銻抗比色法測定土壤有效磷含量；采用乙酸銨浸提-火焰光度計測定土壤速效鉀含量；采用火焰光度計法測定土壤全鉀含量。

1.3數據處理與分析各群落物種Margalef豐富度指數（20 （M） Simpson優(yōu)勢度指數 （D） 、Shannon-Wiener物種多樣性指數（ （H^′） Pielou均勻度指數 （J_sw ）的計算方法如下：

式中： s 為物種數目； N 為所有物種的個體總數； P_i 為第 i 個物種的相對重要值，即第 i 個物種個體數占 N 的比值。

該研究采用Excel2016軟件對試驗數據進行整理，采用SPSS22.0軟件進行統計分析和方差檢驗，采用LSD法比較各群落指標間平均值的差異性，顯著性水平為 P=0.05 。采用Origin2018軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1物種多樣性指標分析物種多樣性是草本群落物種分布均勻性以及豐富度的整體體現，其反映了群落結構類型的穩(wěn)定程度和生境差異。豐富度指數反映群落物種豐富度，即一個群落或環(huán)境中物種數目的多寡。由表2可知，綿刺群落豐富度指數（M）最大，鹽爪爪群落最小，且綿刺群落、駝絨藜群落、錦雞兒群落和鹽爪爪群落間均存在顯著差異，錦雞兒群落和麻黃群落、檸條群落和鹽爪爪群落間均無顯著差異。優(yōu)勢度指數 （D） 基于物種數量反映群落種類多樣性， D 最大的是綿刺群落，最小的是鹽爪爪群落，且綿刺群落、錦雞兒群落與麻黃群落、鹽爪爪群落呈顯著差異，而綿刺群落、錦雞兒群落、駝絨藜群落和檸條群落間無顯著差異，駝絨藜群落、檸條群落、麻黃群落和鹽爪爪群落間也無顯著差異。對于物種多樣性指數 （H^′） ，最大的是綿刺群落，最小的是鹽爪爪群落，綿刺群落顯著高于其他群落，而鹽爪爪群落顯著低于其他群落，檸條群落、駝絨藜群落、麻黃群落間無顯著差異，錦雞兒群落和駝絨藜群落間也無顯著差異。均勻度指數（ J_sw. 反映群落內物種均勻長度，最大的是綿刺群落，最小的是鹽爪爪群落；綿刺群落除與檸條群落間無顯著差異外，與其他群落均顯著差異;而檸條群落、錦雞兒群落、駝絨藜群落、麻黃群落間無顯著差異。

通過以上分析，綿刺群落豐富度指數、優(yōu)勢度指數、物種多樣性指數、均勻度指數均最大，鹽爪爪群落均最小，其他群落間各指標存在一定的差異性。

注：同列不同小寫字母表示差異顯著（ 。Note：Different lowercases in the same column indicate significant difference（ Plt;0.05） ：

2.2各群落土壤水分變化特征不同群落由于受取樣地、植被特征、地貌特征、地下水、海拔、氣象特征等影響，在各土層呈現出不同的土壤水分差異[4]。從不同群落 0～100cm 各土層土壤含水量變化（圖2）可以看出，鹽爪爪群落（V）土壤含水量在各個土層均顯著高于其他群落。在 0～20cm ，土壤含水量最大的群落為鹽爪爪群落（V），最小的為群落為錦雞兒群落（I）;除麻黃群落（IV）與錦雞兒群落（I）、檸條群落（II）、駝絨藜群落（ⅢI）和綿刺群落（V）間差異顯著，其他處理間無差異顯著。在 gt;20～40cm ，土壤含水量最小的群落為駝絨藜群落（II）;麻黃群落（IV）除與錦雞兒群落（I）間差異不顯著，與其他處理間均差異顯著。在 gt;40～60cm ，土壤含水量最小的群落為綿刺群落（VI）;錦雞兒群落（I）和檸條群落（II）間差異不顯著，但與駝絨藜群落（ⅢI）、麻黃群落（IV）和綿刺群落（VI）間差異顯著。在 gt;60～80cm ，土壤含水量最小的群落為綿刺群落（V），駝絨藜群落（ⅡI）與其他處理間均差異顯著，而錦雞兒群落（I）、檸條群落（II）、麻黃群落（IV）和綿刺群落（VI）間均差異不顯著。在 gt;80～100cm ，土壤含水量最小的群落為綿刺群落（V），且除鹽爪爪群落（V）外，其余各處理間差異不顯著。 0～100cm 平均土壤含水量仍然是鹽爪爪群落（V）顯著高于其他處理，而綿刺群落（V）為最低，且與麻黃群落（IV）間差異顯著。

受氣象條件、植物群落耗水、地下水補充等綜合因素影響，對于同一群落不同土層之間的土壤含水量變化，各群落大致隨土層深度的增加呈先升高后降低的趨勢[5.8]。錦雞兒群落（I）在 gt;40～60cm 土層土壤含水量最高，其次為 gt;20～ 40cm 土層，最低為 0～20cm 土層。檸條群落（II）在 gt;40～60cm 土層土壤含水量最高，其次為 gt;20～40cm 土層，最低為gt;80～100cm 土層。駝絨藜群落（Ⅲ）在 gt;60～80cm 土層土壤含水量最高，其次為 gt;40～60cm 土層，最低為 0～20cm 土層。麻黃群落（IV）在 gt;20～40cm 土層土壤含水量最高，其次為0～20cm 土層，最低為 gt;80～100cm 土層。鹽爪爪群落（V）在 gt;20～40cm 土層土壤含水量最高，其次為 gt;40～60cm 土層，最低為 0～20cm 土層。綿刺群落在 0～20cm 土層土壤含水量最高，其次為 gt;40～60cm 土層，最低為 gt;80～100cm 土層。以上分析表表明，各植物群落的土壤含水量在0～20和gt;80～100cm 土層表現為較低，表層土壤主要受太陽輻射影響和植物生長耗水的影響，下層土壤則是由于地下水埋深無法補給、植物耗水及降雨補充有限等原因所致。

2.3各群落土壤養(yǎng)分特征群落結構是影響土壤養(yǎng)分的重要因素[6.9]。從不同群落結構土壤養(yǎng)分變化情況（表3）可以看出，鹽爪爪群落土壤有機碳含量最高，且顯著高于其他群落；綿刺群落與駝絨藜群落間差異顯著，但與檸條群落、麻黃群落、錦雞兒群落間差異不顯著；土壤有機碳含量最低的群落為駝絨藜群落，僅為 1.12g/kg 。對于土壤全氮含量，鹽爪爪群落與綿刺群落間差異顯著，其余群落間均差異不顯著。對于土壤全磷含量，麻黃群落與檸條群落間差異顯著，與其他群落間均差異不顯著。對于土壤全鉀含量，鹽爪爪群落與其他群落間均差異顯著，麻黃群落與綿刺群落間差異不顯著，錦雞兒群落、檸條群落和駝絨藜群落間差異也不顯著。對于土壤有效磷含量，最高為鹽爪爪群落，其次為駝絨藜群落，最低為麻黃群落；鹽爪爪群落、駝絨藜群落、錦雞兒群落間差異不顯著，但與綿刺群落、檸條群落和麻黃群落間差異顯著。對于土壤速效鉀含量，最高為麻黃群落，其次為駝絨藜群落，最低為綿刺群落；麻黃群落與錦雞兒群落、鹽爪爪群落、檸條群落、綿刺群落間均差異顯著。

注：同列不同小寫字母表示差異顯著（ 。Note：Different lowercases in the same column indicate significant difference（ P lt;0.05） .

2.4各群落多樣性指標與土壤水分及養(yǎng)分相關性關系群落多樣性指標反映了群落地上物種特征，與土壤含水量、土壤有機碳及其他養(yǎng)分含量息息相關[10-I]。通過相關性分析（表4）可知，土壤含水量與物種優(yōu)勢度指數（D）呈極顯著負相關（ Plt;0.01? ），與物種多樣性指數 （H^′） 和均勻度指數（ （J_sw ）呈顯著負相關（ Plt;0.05） ；物種豐富度指數 （M） 和物種多樣性指數 （H^′） 與土壤全氮含量呈顯著負相關（ Plt;0.05， ；土壤全鉀含量與均勻度指數（ J_sw ）呈顯著負相關（ Plt;0.05 ）。

注：*、**分別表示在0.05和0.01水平差異顯著。 Note： ，**indicate significant difference at O.O5 and O.O1 level，respectively.

3 討論與結論

群落結構是生態(tài)系統功能的基礎，主要反映群落中植物在時間和空間的配置狀況，同時可預測群落的演替進程和發(fā)展趨勢，探究群落結構的穩(wěn)定性[12-13]。該研究中鹽爪爪群落位于青土湖附近，受地下水和地表水交換的影響，土壤含水量在各個群落中最高，土壤各養(yǎng)分含量指標也明顯較其他群落高。另外，該區(qū)域蒸發(fā)大，地表存在鹽漬化現象，種群豐富度指數、優(yōu)勢度指數、物種多樣性指數和均勻度指數均較其他群落偏低。物種多樣性反映了不同物種及物種組合對不同環(huán)境的適應力[14]。趙亮等[2]研究表明，土壤和地形解釋了群落分布 42.4% 的變異，海拔和土壤速效鉀對群落分布有顯著影響;海拔、土壤全磷和有機質含量顯著影響群落的物種多樣性。該研究表明，土壤含水量和土壤全氮含量顯著影響物種多樣性指數。根據土壤養(yǎng)分等級，各個群落土壤養(yǎng)分（除全鉀）含量均偏低，這對植物群落的穩(wěn)定和維持是很重要的不利因素。此外，降雨量偏少會導致群落內植物生長遲緩，部分植物甚至可能死亡，進而造成群落穩(wěn)定性下降。鮑平安等[15]研究表明，荒漠草原植物在氮磷添加下顯著增加了葉片碳磷比、植物群落葉面積、比葉面積、葉組織密度和葉片氮含量。

不同地貌類型、土壤水分、土壤養(yǎng)分差異較大，間接或直接導致物種多樣性不同。受湖泊、地下水埋深、地表積水等影響植物群落的分布和物種多樣性及其穩(wěn)定性。該研究僅對6種典型植物群落各多樣性指標及其土壤水分和養(yǎng)分特征進行了分析，下一步將從土壤酶活性、土壤微生物等角度來更詳細地探究民勤荒漠保護區(qū)生態(tài)穩(wěn)定性及其科學管理策略。

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