1、西 北 农 业 学 报 2 0 2 3,3 2(3):3 9 3-4 0 1A c t aA g r i c u l t u r a eB o r e a l i-o c c i d e n t a l i sS i n i c ad o i:1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 4-1 3 8 9.2 0 2 3.0 3.0 0 7h t t p s:/d o i.o r g/1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 4-1 3 8 9.2 0 2 3.0 3.0 0 7青海省东南部黄河二级支流流域矮嵩草种群分布特征收稿日期:2 0 2 1-0 9-3 0 修
2、回日期:2 0 2 1-1 1-1 0基金项目:青海 省 科 技 厅 应 用 基 础 研 究 计 划(2 0 1 8-Z J-7 8 0);青 海 省 第 四 批“高 端 创 新 人 才 千 人 计 划”;国 家 自 然 科 学 基 金(3 1 8 7 2 9 9 9)。第一作者:李积兰,女,博士,副教授,研究方向为草地生态与环境保护。E-m a i l:l i j i l a n 0 3 1 1a l i y u n.c o m通信作者:李希来,男,博士,教授,研究方向为高原生态修复与模拟。E-m a i l:x i l a i-l i 1 6 3.c o m李积兰1,乔占明2,李希来1,张
3、海娟1,张 辉2,李 征2(1.青海大学 农牧学院,西宁 8 1 0 0 1 6;2.青海省自然资源综合调查监测院,西宁 8 1 0 0 0 8)摘 要 以青海省东南部黄南州河南县黄河二级支流流域高寒草甸中的优势种矮嵩草为对象,研究其分布特征对小流域生境的响应。结果表明:流域内不同生境的土壤理化性质中土壤紧实度、湿度、全氮、全磷、速效氮、速效磷、有机质含量在一级阶地、二级阶地较高,其次为山顶、滩地,阳坡最低,而土壤温度、全钾和速效钾含量呈相反趋势,在阳坡、山顶、滩地较高,二级阶地、一级阶地较低。土壤p H在各生境间差异不显著。由于地形和土壤理化性质的异质性,矮嵩草除了在一级阶地无分布外,其他生
4、境均有分布,且在阳坡地为优势种,在山顶、滩地为亚优势种。二级阶地的阶地湿地最少,仅呈零星分布。矮嵩草的盖度、重要值、生物量和生物量比重、生态位宽度均在阳坡、滩地最高,山顶次之,其特征值隶属函数值顺序为阳坡、山顶、滩地、二级阶地。矮嵩草植物特征值(盖度、地上生物量、生物量比重、重要值)与土壤湿度、全氮和有机质含量、紧实度呈极显著或显著负相关,与土壤温度、全钾和速效钾含量呈极显著正相关。综上,在青海省东南部黄河二级支流流域矮嵩草生态幅较广,且对较干旱的阳坡生境适应良好。关键词 高寒草甸;流域;矮嵩草;分布特征;生境 矮嵩草(K o b r e s i ah u m i l i s)属寒冷中生短根茎
5、地下芽多年生莎草科嵩草属草本植物1,具有耐寒、耐旱、耐辐射、耐强风及耐贫瘠的特点2,它是青藏高原高寒草甸草地的优良牧草,草质鲜嫩,营养价值丰富,具有“四高一低”典型特性,其总营养物质的含量在各经济类群中居首位,一年四季均为家畜喜食,是高寒草甸地区生态和经济价值兼优的牧草3-5,它的良好生长对维持青藏高原的生态平衡起着重要作用6。高寒矮嵩草草甸在长期对寒冷的适应进化和对人为放牧干扰的对抗过程中,形成了牧草的低矮化、细绒化和草毡表层的加厚与极度发育等一系列特殊的稳定性维持机制,具有较高的系统稳定性与自我调控能力7。然而由于气候变暖、冰川退缩、过度放牧、鼠害等综合因子共同作用,以嵩草属植物为建群种的
6、高寒草甸严重退化3,6,8-9。有研究表明高寒草甸的退化是一个复杂过程,脆弱的生态环境是其退化的自然内动力,人为干扰及不合理利用是其退化的主要驱动力1 0-1 1。三江源区以山地为主,长江、黄河及其支流、澜沧江河谷切割较深1 2,成为许多大小不等的流域,由于 地 形 的 不 同,导 致 土 壤 养 分 的 空 间 变异1 3,从而影响植物生长动态及物种分布。而在流域内不同地形水、热、养分因子空间异质的生境,矮嵩草植物分布特征的研究鲜见报道。因此,本研究选择三江源区小流域的不同生境,分析不同立地生境内各生态因子综合作用下矮嵩草的分布特征,并探讨其与土壤环境因子之间的相互关系,进一步为高寒草甸优势
7、种矮嵩草的适应性研究提供参考。1 材料与方法1.1 研究区自然概况研究区位于青海省河南蒙古族自治县南旗村黄河二 级 支 流 夏 吾 曲 河 支 流 流 域。地 理 坐 标3 4 5 1.5 7 1 N,1 0 1 2 8.1 0 2 E,平均海拔35 9 0m。该区域属高原大陆性气候,全年四季特征不明显,每年5-1 0月温暖、多雨,1 1月至次年4月寒冷、干燥、多大风天气。年平均气温为0.0,最冷月平均气 温 为-1 0.6,最 热 月 的 平 均 气 温 为9.4。年降水量为5 9 7.16 1 5.5mm,年平均蒸发量为13 4 9.7mm。年日照时数为25 5 1.325 7 7.2h,
8、日照率为5 8.0%。1.2 样地选择选择南旗村黄河二级支流夏吾曲河小流域2个(A、B,地理位置见表1),该样地为自然放牧地,放牧压力一致。在小流域中地形依次设立山顶(H i l l t o p,HT)、阳坡(S u n n yh i l ls l o p e,S H)、滩地(B e a c hl a n d,B D)和一级阶地1 4(T e r r a c e1,T1)、二级阶地(T e r r a c e 2,T 2),地形生境见图1。1.3 样线和样方的设置采用网格取样和地段取样相结合的方法。取样时间为7月下旬至8月中旬。每个样地中,从山顶至山谷湿地设置3条间距5 0m的纵向样线(样线长
9、约7 0 0m),在样线垂直方向每隔5 0m再设置1条横向样线(每条样线长约1 0 0m)。每条样线的交汇点设置1m1m的样方,共有9 7个样方。1.4 样品采集及处理土壤样品:每个样方中,按照对角线法进行混合土壤取样,采样深度为02 2.5c m,将同一样地各个土层的土样分别编号,并装入自封袋,带回实验室进行理化分析。1.4.1 植被特征测定 测定每个样方的植物种类、高度、盖度、生物量(地上)等。盖度:目测法测定样方总盖度和各物种分盖度。表1 样地地理位置T a b l e1 S a m p l eg e o g r a p h i c l o c a t i o n样地P l o t经度L
10、 o n g i t u d e纬度L a t i t u d e海拔/mA l t i t u d e坡向/A s p e c t坡度/S l o p e流域样线长/mS p l i n e l e n g t ho fw a t e r s h e dA1 0 1 2 7 4 5.0 6 4 3 4 5 1 3 1.6 0 9 35 6 8.0 0南偏西1 9 577 5 3B1 0 1 2 1 4 5.8 5 4 3 4 4 7 1 6.7 5 4 35 7 8.0 0南偏西2 1 92 18 6 0注:表中经纬度为流域山顶处的位置。N o t e:T h e l o n g i t u
11、 d ea n d l a t i t u d e i nt h e t a b l ea r e t h e t o pw a t e r s h e d a t t h eh i l l.图1 流域地形及生境描述图F i g.1 D e s c r i p t i v eg r a p ho fw a t e r s h e dt o p o g r a p h ya n dh a b i t a t 相对盖度=(样方内某种植物的分盖度/样方所有种分盖度之和)1 0 0%(1)高度:样方中每种植物选取1 0株用钢卷尺测定其自然高度(不足1 0株的按实际株数测定)。相对高度=(样方内某种植物
12、的平均高度/样方所有种分盖度之和)1 0 0%(2)鲜质量:0.5m0.5m的样方中,按各物种分别用剪刀齐地面剪下,用电子天平(千分之一)测其鲜质量。相对生物量=(样方内某种植物的鲜质量/样方所有种鲜质量之和)1 0 0%(3)重要值=(相对高度+相对盖度+相对生物量)/3(4)群落多样性:物种的多样性指数选用4个指标表示,P a t r i c k丰富度指数、P i e l o u均匀度指数、S h a n n o n-W i e n e r多样性指数和S i m p s o n多样性指数1。丰富度指数为P a t r i c k指数(P a)(5)多样性指数为S i m p s o n(D
13、):1-si=1P i2(6)S h a n n o n-W i e n e r(H):H=si=1P iL nP i(7)均 匀 度 指 数:P i e l o u(J P):J P=si=1P iL nP i/L nS(8)优势度指数:S i m p s o n优势度指数(C):C=si=1P i2(9)493西 北 农 业 学 报3 2卷生态位宽度(B i):B i=-rj=1P i jL nP i j(1 0)其中,式中S为样方物种数,P i为样方内物种i的重要值,P i j为种i在第j个资源状态下的重要值占该种所有资源下重要值的比例。用隶属函数对矮嵩草在样方中的盖度、生物量、生物量比
14、重、重要值、生态位宽度进行综合分析,进行隶属函数值(X u)计算。X u=(X-Xm i n)/(Xm a n-Xm i n)(1 1)1.4.2 土壤各指标测定 野外土壤的水分、温度利用土壤三参数测量仪(HW-WE T-3)测定;土壤紧实度用土壤紧实度仪(S C-9 0 0)测定;p H用土壤原位p H计(I Q 1 5 0)测定;土壤质地用甲中比重法(分类方法参照卡钦斯基制)测定。土壤有机质含量利用重铬酸钾容量法进行分析;全氮含量用凯氏定氮法分析;全磷含量用酸溶钼锑抗比色法;全钾、速效钾含量用火焰光度计法;速效氮含量用硫酸钠纳氏试剂比色法;速效磷含量用O l s e n法1 5测定。1.5
15、 数据处理与分析运用M i c r o s o f tE x c e l 2 0 1 9进行数据整理及表格制作,用I BMS P S SS t a t i s t i c s 2 0.0软件进行统计分析,采用单因素方差分析(O n e-w a yANO-VA)和D u n c a ns法对不同地形生境的植被和土壤指标进行方差分析和多重比较;采用双变量相关的P e a r s o n相关系数进行植被与土壤指标间的相关性分析。数据采用“平均值标准差”的形式表示。2 结果与分析2.1 流域内不同生境的土壤环境特征由表2可以看出,土壤紧实度、湿度、全氮、全磷、速效氮、速效磷、有机质的含量变化趋势基本一
16、致,均在一级阶地、二级阶地中较高,在阳坡、滩地中较低。其中紧实度在一级阶地、山顶、二级阶地中较高,阳坡较低。一级阶地与山顶差异不显著(P0.0 5),与其他生境差异显著(P0.0 5);阳坡与所有生境差异显著(P0.0 5),与其他生境差异显著(P0.0 5),其他各生境间差异显著(P0.0 5),与其他生境差异显著(P0.0 5);阳坡与其他生境差异显著(P0.0 5),与山顶、阳坡差异显著(P0.0 5)。速效氮含量在一级阶地、二级阶地、山顶、滩地、阳坡依次降低;一级阶地与二级阶地差异不显著(P0.0 5),与其他生境差异显著(P0.0 5)。速效磷含量由二级阶地、山顶、一级阶地、阳坡、滩地依次降低;二级阶地与滩地差异显著(P0.0 5)。有机质含量由一级阶地、二级阶地、山顶、滩地、阳坡依次降低;一级阶地与二级阶地差异不显著(P0.0 5),与其他生境差异显著(P0.0 5),与其他生境差异显著(P0.0 5)。土壤温度、全钾、速效钾含量变化趋势与其他指标相反,在阳坡、滩地较高,一级阶地、二级阶地较低,其中土壤温度由阳坡、山顶、滩地、一级阶地、二级阶地依次降低;阳坡与其他生境差异显