民勤荒漠区植被退化动态定位研究3

民勤荒漠区植被退化动态定位研究3

干旱区研究第25卷　第1期Vol.25　No.1

2008年1月Jan.　2008ARID　ZONE　RESEARCH

文章编号:　1001-4675(2008)01-0016-06

民勤荒漠区植被退化动态定位研究

张应昌,　常兆丰

甘肃省治沙研究所,甘肃武威　733000)

3

(甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站甘肃省荒漠化防治重点实验室

摘　要:白刺、沙蒿、麻黄是民勤荒漠区的主要植物种类,梭梭是当地主要固沙造林树种。定位监测表明:民勤5月下旬土壤含水率与灌木、草本植物和优势种密度及植被总盖度之间呈正相关关系。6～7月的降水量与灌木密度和植被总盖度之间呈正相关关系。5～7月的降水量和土壤水分是限制当地荒漠植被密度、盖度的关键因子。从群落类型看,深根性的麻黄和梭梭盖度比较稳定。从地貌看,流动沙丘和半固定沙丘上的植被较稳定,固定沙丘植被普遍严重退化。设置黏土沙障易形成沙面结皮,阻止降水下渗,不利于接收和保存有限的天然降水。关键词:荒漠植被;降水量;土壤水分;植被退化;民勤绿洲;甘肃中图分类号:Q948.15　　文献标识码:A

民勤县位于甘肃河西走廊东端石羊河流域下游,地处腾格里沙漠西缘,地理位置102°03′～104°03′E,38°05′～39°06′N。该县东、北、西3〔1～5〕

〔6～14〕

,有关民勤荒漠,但缺乏连续的定位观测研

包围,相连。至总面积的其中55.03%,戈壁占5.00%,荒漠草地占34.13%,耕地仅占总土地面积

究,尤其是植被动态的定位观测研究,本文运用连续4～5年的观测资料做一初步分析。

的3.83%。民勤年平均降水量115.9mm,年平均蒸发量2452.7mm,1986-2004年平均降水量≥5mm的只有76d,年平均风速2.34m/s。民勤气候

1　样地选择与样方设置

白刺(Nitrariatangutorum)是民勤沙区分布面积最大的一种盐生植物,2002年境内天然白刺群落面积6.64×10hm,主要分布在固定、半固定沙丘上,在民勤西沙窝分布面积最大。典型荒漠灌木膜

4

2

总的特点是,气候干燥,风大沙多,大风、沙尘暴等灾害性天气频繁。

民勤县自汉代开始出现沙漠化。2000多年来,

表1　民勤荒漠区植被定位观测样方资料

Tab.1　DataofthevegetationplotsintheMinqindesertarea

样地类型封育区

样方号

1234567891011

优势种白刺梭梭梭梭麻黄麻黄沙蒿沙蒿梭梭梭梭沙蒿沙蒿

样方面积

30m×30m30m×30m30m×30m100m×100m100m×100m100m×100m100m×100m100m×100m100m×100m10m×10m10m×10m

调查方法全面调查全面调查全面调查

5点法5点法5点法5点法5点法5点法

地貌类型固定沙丘半固定沙丘半固定沙丘沙砾质平滩地沙砾质平滩地低平覆沙地低平覆沙地半固定起伏地半固定起伏地流动沙丘流动沙丘

地理位置

102°58′17″E102°58′34″E102°58′23″E102°51′15″E102°57′07″E102°51′24″E102°51′20″E102°53′34″E102°53′31″E102°49′57″E102°49′56″E

38°35′19″N38°35′27″N38°35′21″N38°33′52″N38°34′08″N38°33′57″N38°34′06″N38°34′13″N38°34′17″N38°14′37″N38°14′44″N

荒漠草地

人工梭梭林飞播造林区

全面调查全面调查

3收稿日期:2007-01-05;　修订日期:2007-02-12

基金项目:国家863项目(JY03-B-28-2)

作者简介:张应昌(1955-),男,甘肃武威人,主要从事荒漠草地生态研究.E-mail:czf123@

民勤荒漠区植被退化动态定位研究3

1期　　　　　　　　　　　　　　　张应昌等:民勤荒漠区植被退化动态定位研究　　　　　　　　　　　　　　　

果麻黄(Ephedraprzewalskii)主要分布在砂砾质低平滩地上,民勤西沙窝分布最为集中。荒漠小半灌木沙蒿(Artemisiaarenaria)在当地分布极为普遍,凡是半固定沙丘、流动沙丘、低平覆沙地上都有分

布。小乔木梭梭(Haloxylonammodendron)是当地主要固沙造林树种,2002年民勤县有人工梭梭固沙

42〔13〕

林4.46×10hm。鉴于此,样地主要选择了在当地有代表性的几种主要植物群落类型(表1)。

表2　各样方9月下旬植被盖度与植物密度资料

Tab.2　Dataofthevegetationcoverageandplantdensityintheplotsinlater2September

样

方号

年份

优势种

密度高度

/cm/(株 m-2)40.0-　30.0-　27.1-　29.1-　27.3-　

0550

-0.0.0.0.0.0.0.2.10.0.1.3.12.1.1.0.1.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.3.5.0.0.1.0.0.群落

盖度

/%13.16.11.13.5.1.0.1.1.1.4.5.5.17.13.10.6.13.17.12.7.6.7.6.5.8.8.9.8.5.4.5.4.10.25.26.20.17.9.12.6.10.0.9.6770613136828034339111505064349446007293120077380320102894201050120000000000006233507596高度

/cm40.30.27.28.27.78.20.35.19.28.188.165.25.27.27.34.24.39.20.28.22.22.4.18.17.22.14.19.20.43.87.35.3.46.22.33.1.41.1.46.44.38.6.23.007336201330283618674813492275001238243015091

200220032004

白刺群落20052006

灌　木密度/(株 m-2)

-　-　-　-　-　

-------2.10.0.1.3.12.2.1.0.5.0.0.0.3.0.0.0.0.0.0.----3.5.0.0.1.0.0.盖度

/%13.16.11.13.5.37.6.10.7.2.2.22.28.19.8.17.20.18.8.7.12.8.5.8.9.9.8.5.4.0.0.25.10.15.3.17.9.12.6.10.0.9.67708231368270002017166756667985006577297717665459192894601045200080000500006233507596草　本密度高度盖度

-2

/cm/(株 m)/%

2.9.5.8.4.26.9.5.1.3.28.2.

472477647960443

54.0.0.0.3.60.5.76.0.20.0.1.0.0.0.0.0.0.0.0.3.2.0.0.3.0.0.0.0.47.0.22.0.13.0.9.16.55.0.8.12.24.0.28276901003144000420940280559500400500501500000020001500057080001020400040800016405000002.0.0.0.0.25.5.0.0.1.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.31.0.8.0.8.0.3.5.0.0.10.10.2.0.21004101286861220006001500230000000000010013000000000002259600060094000850500386751600总盖度　总密度　/%　/(株 m-2)　

15.16.12.13.5.63.13.11.8.5.50.5.4.22.28.19.8.17.20.18.8.7.12.8.5.8.9.9.8.11.40.5.12.35.44.41.26.22.9.12.17.21.2.9.88702332645011565314703303731756897985006577297730665459192896051695380074001350506519259196---------------2.11.0.2.3.12.2.1.3.7.0.0.3.3.0.0.1.48.0.22.----19.60.1.8.13.24.0.　　　　　　　　　　　　　　　

9090901325555535651585988085555045001583

封

2

育区

2002110.2003110.2004105.

梭梭群落200598.2006146.

01

01010104040425807535003080154510806865805545101010080505050500258410002568　　　　　　　　　3595907320550520651585788070554565100565

3

2002190.02003170.02004164.8

梭梭群落2005150.420062004

20052006

20032004

2005沙蒿群落200620032004

2005麻黄群落2006

20032004

2005麻黄群落200620032004200520062003200420052006

27.35.27.40.20.29.21.27.15.17.19.19.19.19.20.97.87.78.68.245.220.250.265.41.13.46.44.38.6.23.730862036670275085000040015094

18.31.10　1.23.00　3.02.71.52.90　2.01.04.30　2.05.110.00　5.22.510.70　2.85.2.4.12.

4004

荒漠草地

5

6

7

人工梭梭林

8梭梭林

9梭梭林

00258410002568　　　　

8025005050256810

飞播区11

20032004

沙蒿群落20052006

20032004

沙蒿群落20057.14.0-　注:表中“-”为不可计数,“0”为不存在,“0.00”为不足表中精度单位。

17

民勤荒漠区植被退化动态定位研究3

不同的植物群落分布的地貌类型不同。依据不同的植被类型,样地选择了固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘、覆沙平地、黏砾质滩地等5种主要的地貌类型。另外,在样地选择时避开了放牧和樵采等易受人为干扰的地段。

在民勤西沙窝设置11个固定样方,其中:封育区3个样方,荒漠草地4个样方,飞播造林种草区2个样方。因设置年份不同,样方的大小亦不同,封育区样方30m×30m,荒漠草地样方100m×100m,飞播造林种草区样方10m×10m。调查指标为物种数量、株高、冠幅等,土壤水分取样深度为30cm(表2),封育区样方从2002年开始观测

。

草本植物盖度和植被总盖度均表现为在波动中的下降趋势,灌木盖度2002-2003年下降较快,2003-2004年下降减缓,2004-2005年略有下降,2005-2006年下降最快;草本植物盖度2002-2003年下降最快,2004年略有提高,之后又缓慢下降;植被总盖度2002-2003年下降最快,2004年略有提高(图1)。方差分析结果表明,2002-2006年,样方植被总盖度年际差异为极显著(5.79>F0.01(4,42)=3.80)。

3　结果分析

3.1　植被生长状况与土壤水分的关系

9月下旬植物生长状况与3,5,7,9月下旬30cm土壤含水率的相关分析表明,灌木密度与5月下

旬土壤含水率呈显著正相关(R=0.4403)。相关.704的水001=2;(=.704的水平0.01=2

灌木盖度与3月下旬土壤含水率呈显著负相关(R=-0.3140)。在α.021的水0.02=2

图1　2002-2006年11个样方植被盖度动态曲线

Fig.1　Dynamicchangeofthevegetationcoveragein11plots

duringtheperiodof2002-2006

平上为较显著;优势种密度和植被总密度与5月下旬土壤含水率均为较显著正相关;灌木盖度和总盖度与7月下旬土壤含水率均为较显著负相关;灌木高度、草本植物高度和总盖度均与9月下旬土壤含水率为较显著负相关(表3)。3.2　植物生长状况与降水量的关系

9月下旬植物生长状况与观测前期降水量的相

2　观测结果

冠幅盖度系指植物冠幅占样方面积的百分比。

白刺冠幅中扣除了冠幅内已经退化死亡的“天窗”部分。不同样方的植被盖度、植物高度、密度变化资料见表2(2002年只观测了封育区3个样方)。从4个区11个样方的植被看,2002年以来,灌木盖度、

关分析表明,8～9月份和6～7月份的降水量对灌木密度的影响最大,在α.551的水平上为极0.001=3

显著;6～7月份和8～9月份的降水量对植物总密度的影响也很大,在α的水平上为极显0.01=2.704

表3　2002-2006年9月下旬植物指标与土壤水分的相关系数及其显著性检验

Tab.3　Correlationcoefficientsbetweenvegetationindexesandsoilmoisturecontentand

theirsignificancetestinSeptemberduringtheperiodof2002-2006

分析土　壤

项目取样时间相关系数

r

高度

-0.0721-0.0721-0.1208-0.1098-0.469-0.469-0.788-0.716

优势种密度

-0.1638

盖度

-0.1428-0.0593-0.2184-0.1900-0.935-0.385-1.451-1.254

高度

-0.1580-0.1412-0.1617-0.2708-1.037-0.924-1.062-1.823

灌　木密度

-0.0980

盖度

-0.3143

高度

-0.1989-0.1533-0.0625-0.2869-1.315-1.006-0.406-1.941

草　本密度

-0.1492

盖度

-0.1313

总盖度

-0.2042

总密度

-0.2287

3月下旬5月下旬7月下旬9月下旬

0.2789

-0.1443-0.0627-1.076

0.4403

-0.2130-0.1248-0.638

0.0233

-0.2568-0.2371-2.146

0.41140.10300.1416

-0.978

0.23730.0877

-0.0852-0.858

0.1535

-0.1816-0.2790-1.352

0.25700.00450.0218

-1.522

显著性检验

t

3月下旬5月下旬7月下旬9月下旬

1.882

-0.945-0.407

3.178

-1.413-0.815

0.151

-1.722-1.582

2.9250.6710.927

1.5830.571

-0.554

1.007

-1.197-1.883

1.7240.0290.141

18

民勤荒漠区植被退化动态定位研究3

表4　2002-2006年9月下旬植物指标与各观测前期降水量的相关系数及其显著性检验

Tab.4　Correlationcoefficientsbetweenvegetationindexesandrainfallbeforethemeasurementand

theirsignificancetestinSeptemberduringtheperiodof2002-2006

分析项目相关系数

r

降水量观测时间

1～3月4～5月6～7月8～9月

高度

0.0680.065

-0.048

优势种密度

-0.241-0.204

盖度

-0.057-0.034

高度

0.2440.2690.1010.0020.3271.6281.8120.6560.0122.244

灌　木密度

-0.379-0.325

盖度

0.0030.0570.362

-0.312

高度

0.2620.2930.189

-0.031

草　本密度

-0.251-0.226

盖度

-0.069-0.052

总盖度

-0.087-0.043

总密度

-0.305-0.262

0.370

-0.374-0.043

0.165

-0.172

0.558

-0.567-0.083

0.320

-0.320-0.103

0.188

-0.153

0.346

-0.314

0.472

-0.458-0.071

0.0640.0430.4440.420-0.3090.4160.276

全年

1～3月

0.059-0.372-0.2191.085-1.1290.384

0.2480.0220.3702.520-2.1271.662

0.3661.7561.9871.248-0.2002.552

0.016-0.451-0.3381.238-1.0040.106

0.124-0.567-0.2822.393-2.1460.807

-1.610-1.3542.583-2.611-0.277

-2.653-2.2254.360-4.460-0.539

-1.684-1.5022.187-2.190-0.669

-2.073-1.7573.466-3.335-0.458

显著性检验

t

4～5月6～7月8～9月

全年

著;6～7月份和8～9月份的降水量对优势种植物的密度、灌木密度和灌木盖度、草本植物密度、植被总盖度有较大影响,1～3月份和4～5月份降水量对灌木密度有较大影响,全年降水量对灌木高度和草本植物高度亦有较大影响,在α0.05=021平上为显著;1～3,在α0.1=1.684(表4)。3.3　不同群落间退化的差异

3.3.1　不同植物群落盖度的稳定性　2002-2006年封育区3个样方(1～3号)优势种植物盖度、灌木

和草本植物盖度3项指标不同年份也没有显著性差

异,观测年份内植被盖度相对稳定而荒漠草地的沙蒿(4～5号～11号)和人(8(3号,)、灌木盖度和草本,即观测年份内植被盖度不稳定(表5)。3.3.2　不同植物群落盖度稳定性差异的原因　由表5可知,封育区(1～2号)和荒漠草地的麻黄(6～7号)不同年份植被盖度相对稳定,而其他样方观测年份内的植被盖度变化明显。究其原因主要有:①封育区1号样方为固定白刺沙丘,砂粒较细,且黏粒含量较高,土壤容重小(表6),沙丘表面有大面积结皮,丘间有大面积黏土滩地,降水容易被滞留在表面而很快蒸发损失;2号样方白刺占的比例较大,且严重退化,受不同年份降水影响亦不明显(表2)。荒

〔14〕

漠草地麻黄群落(6～7号)根系很深,能利用深层土壤水分,所以随降水的波动不大。②荒漠草地

盖度和草本植物盖度3项指标的卡平方独立性检验结果表明,固定沙丘白刺(1号)和半固定沙丘梭梭群落(2号,白刺盖度比例较大)的优势种植物盖度、灌木盖度和草本植物盖度3项指标不同年份没有显著性差异,即观测年份内植被盖度相对稳定;荒漠草地麻黄样方(6～7号)的优势种植物盖度、灌木盖度

表5　2002-2006年植被盖度的卡平方独立性检验结果

Tab.5　xtestresultsofthevegetationcoveragein3enclosureplotsduringtheperiodof2002-2006

样点样方号

封育区

123

2

检验指标

优势种盖度,灌木盖度,草本盖度优势种盖度,灌木盖度,草本盖度优势种盖度,灌木盖度,草本盖度优势种盖度,灌木盖度,草本盖度优势种盖度,灌木盖度,草本盖度优势种盖度,灌木盖度,草本盖度优势种盖度,灌木盖度,草本盖度优势种盖度,灌木盖度,草本盖度优势种盖度,灌木盖度,草本盖度优势种盖度,灌木盖度,草本盖度优势种盖度,灌木盖度,草本盖度

比较年份

2002-20062002-20062002-20062003-20062003-20062003-20062003-20062003-20062003-20062003-20062003-2006

x2c

ν

88866666666

x0.x0.x0.x0.x0.x0.x0.x0.x0.x0.x0.

05,805,8001,8001,6001,605,605,6001,6001,6001,6001,6

x2p,ν=15.507=15.507=26.125=22.458=22.458=12.592=12.592=22.458=22.458=22.458=22.458

5.531519.912456.283839.216825.876510.020121.100691.981351.886644.373430.5437

荒漠草地4567

人工梭梭林飞播区

891011

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民勤荒漠区植被退化动态定位研究3

表6　11个样方土壤颗粒及土壤容重

Tab.6　Valuesofgrainsizeandbulkdensityofsoilin11plots

样点

样方

序号

1

土壤颗粒/(% mm)

石砾≥1

0000.026.554.670.640.181.303.862.54

粗砂粒1～0.25

17.5879.812.2250.3164.1178.5378.5086.4683.3343.516.15

细砂粒0.25～0.05

71.898.6483.2338.1622.305.8212.324.867.9641.5682.05

粗粉粒0.05～0.01

3.014.015.014.000.003.821.003.000.991.932.93

细粉粒0.01～0.005

0.001.001.011.000.942.871.000.000.991.930.98

粗黏粒0.005～0.001

0.001.002.011.000.940.002.011.000.990.000.97

黏粒

<0.0017.525.536.535.515.174.304.544.504.457.224.39

土壤容重/(g cm-3)

1.421.561.541.571.721.801.571.651.701.691.72

封育区234

荒漠草地567891011

飞播区梭梭林地

沙蒿群落(4～5号)分布在低平覆沙地上,覆沙层厚度约10～60cm,沙面无结皮,不影响降水下渗,且土壤水分不易蒸发损耗;飞播区沙蒿群落和人工梭梭林(8～9号)且一般在沙丘中下部,(4)在造林前设置黏土沙障可稳定沙面,保护

幼苗成活但从长远看,,,、死亡,。保存和有效利用有限的天题,设置黏土沙障并不是一项理想的固沙措施。参考文献(References):

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4　(1)白刺、沙蒿、麻黄是民勤主要的植物群落建

群种,梭梭是民勤主要的固沙造林树种。从2002-2006年的定位监测结果看,民勤荒漠植被正在进一步退化,地下水位深达20m左右,植物无法利用,地

貌、土壤理化性质和气候条件在短期内变化不大。植被盖度减小主要与降水量密切相关。

(2)从群落类型看,深根性的麻黄和植株相对高大的梭梭受年际降水量变化影响的波动较小,其盖度比较稳定。从地貌看,流动沙丘和半固定沙丘上的植被较稳定,固定沙丘植被普遍严重退化。封育区3个样方灌木盖度和植被总盖度下降最明显,其他样方植被的盖度也表现出了在波动过程中的下降趋势。这主要与封育区设置有黏土沙障和沙丘被封育固定以及表面存在大面积黏土结皮有关。黏土结皮阻止降水下渗,使降水滞留在地表而被很快蒸发损耗。

(3)降水量影响土壤水分变化,土壤水分影响植物的生长状况。5月下旬土壤含水率与灌木、草本植物、优势种密度和植被总盖度之间呈正相关关系。6～7月的降水量与灌木密度和植物总盖度之间存在较大的正相关关系。由此可见,5～7月的降水量和土壤水分是限制当地荒漠植被密度、盖度的关键因子。20

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ZHANGYing2chang,　CHANGZhao2feng

(MinqinNationalFieldObservation&ResearchStationforDesertRangelandEcosystem,GansuProvinceKeyLaboratoryofDesertificationControl,GansuProvinceInstituteofDesertControlResearch,Wuwei733000,GansuProvince,China)

Abstract:　Nitrariatangutorum,ArtemisiaarenariaandEphedraprzewalskiiarethemainspeciesofnaturalvege2tationintheMinqindesertarea,especiallyHaloxylonammodendronisakeysand2fixationspeciesinthisarea.Inthisstudy,apositionedinvestigationonthedynamicvegetationdegenerationinMinqinwascarriedoutduringtheperiodof2002-2006.Theresultsrevealthatthedesertvegetationiscontinuouslydegenerated,andthevegetationcoverageiscloselyrelatedtoprecipitation.Thereisasignificantpositivecorrelationbetweenthesoilmoisturecon2tentandtheshrubberydensity,herbaceousanddominantspeciesvegetationaswellasthetotalvegetationcoverageinlate2May.RainfallduringtheperiodfromMayandJulyisakeyfactoraffectingthedesertvegetationcoverageandtheplantdensityinthestudyarea.Viewingfromtheaspectofplantcommunities,thecoverageofEphedra

przewalskiiwithdeeprootsandofHaloxylonammodendronwithhighplantsiscomparativelystable.Viewingfrom

theaspectoflandforms,thevegetationonmobileandsemi2fixedsanddunesiscomparativelystable,whereasthevegetationonthefixedsanddunesisseriouslydegenerated.Itiseasytoformsand2surfacecrustandpreventrain2watertoinfiltratedownwardifsandbarriersareconstructed,suchconstruction,however,isdisadvantageousforre2ceivingthelimitedrainfall,soitisnotanidealmeasuretoconstructtheclaysand2barriersforfixingsand.Keywords:　desertvegetation;rainfall;watercontentinthesoil;correlationanalysis;MinqinOasis.

21

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mss1.html