论文部分内容阅读
封沙育林草作为沙化区植被恢复和重建的一种主要措施已为许多国家所广泛采用。绿洲外围封沙育林草带是绿洲生态防护安全保障体系的有机组成部分,是绿洲外围的第一道防线,对防风固沙、遏制绿洲沙化具有重要的阻固和缓冲作用。本研究以位于腾格里沙漠东南边缘的景泰县绿洲外围的封育沙地为对象,应用生态恢复理论与方法,对天然植被围栏封育和人工种植+围栏封育2种封育模式下植被特征的差异进行定位观测与分析研究,结果表明:(1)经过人工种植及连续15年的封育和植被演替后,人工种植+围栏封育区植物群落种类丰富度达到18种,其中多年生草有6种。植物群落以沙蒿(Artemisia desertorum Spreng.)、柠条(Caragana intermedia Kuang et H.C.Fu)和花棒(Hedysarum scoparium Fisch. et Mey.)等人工建植的灌木种为优势种,草被层侵入的物种以猪毛菜(Salsola collina Pall.)、碟果虫实(Corispermum patelliforme Iljin.)、雾滨藜(Bassia dasyphylla (Fisch. et C. A. Mey.) O. Kuntze)等一年生草为主;而在天然植被围栏封育区,经过连续15年的封育和植被演替后,物种丰富度已达24种,其中多年生草本为11种,占草本种类数的61.11%。主要优势种有:沙蒿、猪毛蒿(Artemisia scoparia Waldst.et Kit.)、猪毛菜、雾滨藜、长芒草(Stipa bungeana Trin.)等。与植被呈零星状分布的流动沙地相比,2种封育模式下植物群落种类的丰富度大幅度提高,物种优势度发生了显著变化。(2)在群落生活型结构上,人工种植+围栏封育区的侵入物种中,以一年生草本种占主导地位,而天然植被围栏封育区则主要由多年生草本和半灌木、小半灌木为主。两种封育模式区植物群落生活型结构差异显著;在科属组成上,人工种植+围栏封育区植物群落以豆科、菊科和藜科植物占优势,但其种类数量与其他科植物相差不大。而天然植被围栏封育区植物群落在种类数量上以菊科占显著优势,植物科属种类较人工群落丰富,但各科植物种类数相差很大。与植被呈零星状分布的流动沙地相比,2种封育模式下植物群落结构稳定性明显增加、科属组成复杂化。(3)对植物密度进行方差分析表明,在天然植被围栏封育区,草本植物密度差异相对较大,而人工种植+围栏封育区,灌、草植物密度、优势种沙蒿密度以及全部植物密度差异均不大。但在2种封育模式间,灌木密度、优势种沙蒿和草本密度以及全部植物密度间的差异均不显著;对植被盖度及其生长特征方差分析的结果表明,2种封育模式内各样方间灌木、草本和优势种的冠幅盖度、投影盖度、平均株高及优势种的平均地径差异均不显著。而2种封育模式间灌木冠幅盖度、平均株高,草本平均株高差异极显著(p<0.01),草本投影盖度、优势种沙蒿冠幅盖度差异显著(p<0.05)。但2种封育模式区间优势种沙蒿平均地径、平均株高差异不显著。与植被呈零星状分布的流动沙地相比,2种封育模式可明显提高沙地植被的盖度、植物密度及其生长特征。(4)2种封育模式下植物群落地上总生物量变化幅度在251.99~261.64 g·m-2,表明封育模式对植物群落地上总生物量的影响差异不显著(p>0.05),但天然植被围栏封育区生物量的空间变异较高,且天然植被围栏封育区的草本植物总生物量要高于人工种植+围栏封育区。但与无封护的流动沙地相比,2种封育模式均明显提高沙地植物群落的地上总生物量。(5)封育模式对草被层的Shannon指数和丰富度指数影响显著,而对其余各指数影响均不显著。与天然植被围栏封育区相比,人工种植+围栏封育区草本植物群落的多样性指数和均匀度指数明显较低,而Simpson优势度指数则较高,这说明人工种植+围栏封育区植物群落的稳定性远远不及天然植被围栏封育区。但天然植被围栏封育区灌木层的生态优势度指数较高。与植被呈零星状分布的流动沙地相比,2种封育模式均明显促进沙地植被的多样性恢复。(6)生态位分析表明,天然植被围栏封育区灌木层中,沙蒿的生态位宽度最大,其次是白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)。人工种植+围栏封育区灌木层中,仍是沙蒿的生态位宽度最大,其次是柠条和花棒。草被层中,天然植被围栏封育区以猪毛蒿的生态位宽度最大,其次是猪毛菜;人工种植+围栏封育区以猪毛菜的生态位宽度最大,其次是碟果虫实;在生态位重叠值上,人工种植+围栏封育区柠条与花棒的生态相似性最大,草本层中猪毛菜与碟果虫实的生态位重叠值最大,与雾冰藜的生态位重叠值次之。天然植被围栏封育区,沙蒿与白刺、荒漠锦鸡儿(Caragana roborovskyi Kom.)与籽蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch)的生态位重叠值最大,草本层中猪毛蒿与猪毛菜的生态位重叠值最大,猪毛菜与雾冰藜的生态位重叠值次之。这说明,同一植物种的生态位宽度在不同封育模式区有所不同,且2种封育模式区优势种的生态位重叠大,生态位宽的物种对重叠值也大,但相同物种对在不同封育模式区的重叠值不一致。与植被呈零星状分布的流动沙地相比,2种封育模式可明显促进沙地物种对资源利用的能力和生态位功能的发挥,同时也明显增加了沙地物种对资源利用的竞争程度。(7)样方相似性指数表明,人工种植+围栏封育区各样方间属中等相似;而天然植被围栏封育区各样方间的相似性小于人工种植+围栏封育区样方间的相似性。群落的相似性指数表明,2种封育模式区植物群落差距较大,且2种封育模式下的植物群落与植被呈零星状分布的无封护措施的流动沙地相比,生态差距均十分显著。