宁夏荒漠草原恢复演替过程中物种多样性与生产力的变化

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1、杜茜等：宁夏荒漠草原恢复演替过程中物种多样性与生产力的变化1227宁夏荒漠草原恢复演替过程中物种多样性与生产力的变化杜茜1*，马琨21.西北第二民族学院生态研究所，宁夏银川750021；2.宁夏大学农学院，宁夏银川750020摘要：荒漠草原一直是生态学者关注的焦点。文章以宁夏灵武的荒漠草原区为研究对象，对围栏条件下退化群落的物种多样性、生产力和群落演替及其生态机制进行探讨，为荒漠草原的植被恢复和重建提供理论基础。结果表明：群落生产力除受物种多样性的影响外，也受物种本身特征和环境资源的影响。在荒漠草原中功能群盖度与群落初级生产力无显著的相关关系。荒漠植物群落物种多样性指数在时间尺

2、度上的变化表现为随着围栏时间的延续逐渐增加,而生态优势度变化趋势则相反。在不同年份年降水量直接影响植物群落物种数的多少、丰富度和生产力。关键词：荒漠草原；恢复演替；物种多样性；生产力中图分类号：Q948文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）04-1225-04杜茜等：宁夏荒漠草原恢复演替过程中物种多样性与生产力的变化1227宁夏荒漠草原位于黄河宁吴冲积平原与苦水河交界线以东的地区，面积约14000km2，人口136万人，包括灵武县与盐池县的23个乡镇。该区域是黄土高原向鄂尔多斯台地、半干旱区向干旱区、干旱草原向荒漠草原、农业种植区向牧区过渡的4个过渡带的重叠区，

3、历来是我国生态学者、环境学者、经济学者研究与关注的热点。近年来，由于自然与人为的叠合作用，生态环境退化趋势十分明显，已严重影响到当地群众的正常生活与生产安全,生态环境已到了非治不可的地步[1]。宁夏大部分草地为低覆盖度草地,植被稀疏,草地生态脆弱,容易遭到破坏。导致大面积荒漠化的扰动因子主要包括水资源的破坏、超强放牧、过量樵采和不合理开垦等。这些扰动因子的综合作用突破了荒漠系统自生调控和资源再生机制的阈限,致使荒漠草原生态系统严重受损,总体表现为生物多样性丧失、草地生产力下降、荒漠化不断扩大和风沙危害日益加剧。因此,对这一地区的植被如何恢复，已成为国家和科学工作者探讨的重要问题

4、[2]。在生物多样性和生态系统的功能研究中，自然状态下的草地生态系统越来越受到关注，自然植物群落中的物种组成是植物与环境之间相互作用的结果，在漫长的演化过程中，形成了特定结构，适应了当地的生态-地理条件，植物的生产力是生物气候的直接效应。因此，怎样利用自然植被来恢复退化的生态系统，提高草地多样性，更好地理解其结构和功能特征，需要我们进行大量的研究工作，为生物多样性和生态系统功能理论提供实验依据[5]。鉴于上述原因，我们于2004年8月开始连续3年开展草原实地调查取样，分析宁夏荒漠草地植物功能群组成和物种多样性与群落生产力之间的关系，对在围栏条件下退化群落演替和恢复过程及其生态机

5、制进行了研究，得出了一些研究结果。1研究区域和方法1.1研究区自然概况实验区位于宁夏银川东部灵武市境内的宁东能源重化工基地东南10km处的草原围栏（原为耕地，1999年退耕还草并用围栏保护）内，该区地处鄂尔多斯台地向黄土丘陵区的过渡带，也是干旱草原向荒漠过渡地带，属干旱荒漠草原。年平均降水量250mm，降水季节变化大，多集中在7、8、9三个月。降水年际变化也大，最少时只有125.3mm，最多可达296.4mm。年日照2867.9h，年平均气温8.2℃，≥10℃的积温为2944.9℃，无霜期128d。实验区的土壤为淡灰钙土，表层下有石灰淀积，有机质含量极低。1.2群落调查与取样方

6、法。在围栏内，选取较具代表性的样地1hm2，即100m×100m。将样地分割为10000个1m×1m的样方，每间隔10个选取一个，共选取100个样方，对选中的样方顺序编号，并取样调查。样方内植物从地面刈割后，按不同植物种称量鲜重，带回实验室自然风干后称量干重。调查的主要内容有：植物种类、高度、盖度、株数、鲜质量等。1.3研究方法采用MATLAB计算软件包和SPSS软件包的相关分析模块对实验数据进行计算和统计分析。对群落内物种组成和个体数量进行了以下统计分析，以探讨群落组成和数量之间的相互关系杜茜等：宁夏荒漠草原恢复演替过程中物种多样性与生产力的变化1227。主要采用物种Simp

7、son指数和Shannon-Wiener指数来研究该地区的群落多样性特征（马克平，1994）。计算方法如下:（1）多样性指数，采用Shannon-Wiener多样性指数：（2）均匀度J，采用Pielou均匀度公式：（3）优势度采用D，采用Simpson的优势度公式：以上公式中,＝种i的个体数，N＝样本总个体数，S为物种数。2结果与分析2.1不同功能群盖度、物种丰富度和生产力植物功能群划分：根据Hector等在欧洲进行的植物多样性与草地生产力的实验方法，将植物分为禾草、豆科固氮植物和非禾草3个