發布時間：2020-01-19所屬分類：園林工程師瀏覽：1次
摘 要： 提要:植物間的相互作用是影響群落多樣性和穩定性的重要因素之一。文中以內蒙古和林格爾縣一個12年林齡的人工檸條(Caraganamicrophylla)林林帶間草本層為研究對象，通過測定不同林分密度下草本層物種組成、植被高度、蓋度、地上生物量和物種多樣性等指標，研
提要:植物間的相互作用是影響群落多樣性和穩定性的重要因素之一。文中以內蒙古和林格爾縣一個12年林齡的人工檸條(Caraganamicrophylla)林林帶間草本層為研究對象，通過測定不同林分密度下草本層物種組成、植被高度、蓋度、地上生物量和物種多樣性等指標，研究草本層群落特征對檸條林分密度的響應。結果表明:(1)林帶間草本層共有48種植物，隸屬于18科39屬。隨著檸條林分密度的增加，草本群落組成種類減少，旱生植物比例增大，豆科植物重要值增大，逐漸成為優勢種;(2)高密度林帶間草本層群落高度、蓋度顯著高于其他樣地，但生物量和多度數量特征變化不顯著(P<0.05)。(3)低密度檸條林林間草本群落的α多樣性指數高于其他樣地，其中，Simpson指數和Shannon-Wiener指數顯著高于其他樣地(P<0.05)。本著生態有效性和低成本的原則，在內蒙古中部以及相似氣候區，推薦檸條林合理種植密度為1200棵/hm2。
關鍵詞:檸條林;物種組成;生物多樣性;群落數量特征
檸條(Caraganaspp.)為錦雞兒屬幾種常見植物種(檸條錦雞兒(C.korshinskii)、中間錦雞兒(C.intermedia)和小葉錦雞兒(C.microphylla))的通稱。人工種植多以小葉錦雞兒為主，但也稱之為"檸條"林。其為多年生豆科灌木，具有耐貧瘠，抗逆性強，根系發達，萌蘗力強，枝條生長發育快等特點[1-3]。多年來，檸條作為水土保持和防風固沙的灌木樹種被廣泛種植在我國陜甘寧及內蒙古等西北地區，不僅可以減少土壤養分及水土流失[4]，提高土壤水分利用率[5-6]，而且可以直接影響植物生長，改變林下植被生長環境。相關研究表明人工種植檸條林既可以改變群落組成[7]，調控土壤溫濕度[8]，使林下草地小生境得到改善[9];且合理種植檸條，又可以使林帶內物種組成增多[10]，多樣性增大，有助于植被恢復[11]。同時，其可使淺層土壤的顆粒組成，容重，孔隙度，持水性和透水性等物理性質得到改善，改變周邊土壤微環境[12-14]。但也有學者發現，種植檸條也不可避免地會影響其生境水土條件及周邊植被特征，隨著檸條林齡和密度的增大，種植地的土壤滲透能力逐漸減弱，土壤旱化，林間草本植物生長和群落生物多樣性降低等生態逆向演化問題相繼出現[15-17]。
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綜上所述，人工種植檸條在生態保育中既有正向效應，也可能會產生負面影響。決定其產生不同效應的生態因子主要是什么?除所處的自然環境外，人為管理因素(如種植密度)是否會影響人工種植檸條生態效應的發揮?并沒有得出一致的結論，亟需進一步的深入探究。為此，文中選擇內蒙古中部和林格爾一個建植多年的檸條林作為研究樣地，通過對不同營林密度下林帶間草本層群落特征的研究，探討人工種植檸條對周邊植被的影響，為檸條林的合理建植和可持續管理提供基礎資料和技術支持。
1實驗設計及研究
1.1研究區概況及試驗設計
研究區域位于內蒙古呼和浩特市東南側的和林格爾縣盛樂鎮。地理位置為東經111°50'40″，北緯40°29'30″。屬典型的大陸性季風氣候，年平均氣溫6.2℃，年均降水量417.57mm。海拔高度為1185m，土壤為栗鈣土。試驗地選取自2002年實施退耕還林還草以來的人工檸條錦雞兒林地，共包含4個樣地:低密度檸條林(A)，行距5.5m，間距1.5m，密度1200棵/hm2;中密度檸條林(B)，行距4m，間距1.5m，密度1660棵/hm2;高密度檸條林(C)，行距4m，間距1m，密度2500棵/hm2;以無人工種植檸條的天然草地為對照樣地(CK)。每個樣地面積4hm2，設置3個重復小區。所有樣地自檸條建植后，除有羊只自由放牧外沒有任何管理和利用措施。為使樣地均一，從2016年5月開始所有樣地以載畜量3.7羊/hm2的強度，控制牧草利用率為45%-50%，進行適度放牧。
2016年8月在檸條林林帶間進行取樣。在每個小區內隨機設置6個1m×1m的樣方，對樣方及樣方內的植物種類、高度、蓋度和物種數量分別進行統計記錄。然后齊地面刈割，取地上部分，分種裝袋，在65℃下烘干至恒重，稱其干重后計算生物量。
2結果與分析
2.1不同密度檸條林林帶間草本層群落特征
2.1.1群落物種組成和生態型變化
由表1可知，調查共記錄到48種植物，隸屬于18科，39屬，絕大部分為多年生旱生植物。隨著檸條種植密度的增大，林帶間草本層群落植物種數逐漸減少。無檸條種植的對照樣地CK中，植物種數最多為36種，隸屬于14科34屬;密度低的樣地(A)中，有32種植物;而在密度大的兩個樣地(B和C)中，僅有23-24種植物;一年生植物的減少幅度要大于多年生植物。從優勢種的構成與變化來看，除豬毛蒿(Salsolacollina)為主要成分外、各樣地優勢植物主要為禾本科植物和豆科植物。對照組樣地群落主要優勢種為蒙古冰草(Agropyronmongolicum)(0.039)、賴草(Leymussecalinus)(0.062)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)(0.072)、草木樨狀黃芪(Astragalusmelilotoides)(0.045)和達烏里胡枝子(Lespedezadavurica)等;檸條林樣地草本層優勢種則變為短花針茅(Stipabreviflora)(0.115;0.128;0.037)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)(0.091;0.072;0.112)、陰山扁蓿豆(Melilotoidesruthenica)(0.060;0.093;0.079)和達烏里胡枝子(Lespedezadavurica)(0.087;0.104;0.092)等。
不同密度檸條林帶間草本層群落各生態型植物種數比重見圖1。高密度檸條林分下(C)，旱生植物種數比例明顯較高(59.1%)。相應地，其它水分生態型的植物種數則在高密度檸條林分下有所減少。值得指出的是，在沒有檸條的對照樣地中(CK)，中生植物比例達到24.3%，而在高密度林中(C)，中生植物則僅為9.1%。
2.1.2群落數量特征
如圖2，通過對不同密度檸條林林帶間草本層群落高度、蓋度、密度和生物量四個數量特征的分析發現，高密度檸條林草本層群落高度及蓋度均顯著高于其他三種樣地草本層群落高度及蓋度;此外，中密度檸條林林帶間草本層群落密度顯著低于對照樣地，其他樣地間不存在顯著性差異;不同密度檸條林草本層群落生物量間不存在顯著性差異。與其他樣地相比，中密度檸條林植被的高度、蓋度、密度和生物量均最小(P<0.05)。2.2不同密度檸條林林帶間草本層群落多樣性
2.2.1α多樣性的變化
在不同檸條密度樣地中，植物群落發生了較明顯的變化。表2顯示了不同密度檸條林林帶間草本層群落α多樣性指數變化。低密度林(A)草本群落的Simpson多樣性指數和Shannon-Wiener多樣性指數均顯著高于樣地B、C;各密度檸條樣地草本群落的Margalef豐富度指數均顯著低于對照樣地;而其Pielou均勻度指數和Alatalo均勻度指數均高于對照樣地。其中，低密度檸條林(A)草本群落的兩個均勻度指數顯著高于對照樣地(P<0.05)。
3討論
(1)在干旱半干旱地區，土壤水分是影響植物建成的重要限制因子[18]。檸條屬植物作為水土保持和防風固沙的重要植物，土壤水資源對其林齡及密度的響應也各不相同[14-15，19-20]。徐榮、王占軍分別對內蒙古毛烏素沙地和寧夏沙地檸條林研究發現，隨著檸條種植密度的增加，植被對土壤耗水性增強，土壤含水率下降[15，19]。張文文通過對種植10-12年的人工檸條林研究發現，隨著檸條林密度的增大，土壤水資源量越低，導致土壤逐步旱化[20]。本研究中，隨著檸條林分密度的增加，各樣地林帶間草本層群落植被組成種類逐漸減少，但旱生植物的種類及其占比逐漸增加。這與上述研究認為種植檸條會導致土壤旱化的觀點是一致的。
(2)有研究發現，檸條作為豆科灌木，不僅有固氮作用，而且對N素有截存效應[21]，可以為林下植物的生長提供氮素，結合沈振西和曹文俠等人得出氮素的添加可以促進禾本科和豆科的生長[22-25]，為本研究中禾本科植物和豆科植物隨著檸條林密度增大逐漸成為優勢種提供了理論支持。本研究結果顯示，在植被的高度、蓋度、密度和生物量等指標方面，除高密度檸條林樣地草本高度和蓋度顯著高于其他樣地，其他樣地間不存在顯著性差異(P<0.05)。當檸條林密度為1660棵/hm2時，草本植被各數量特征均為最小值。這說明高密度的檸條種植對伴生植物的生長并無明顯好處。謝國勛等人對寧夏干旱風沙區研究結果顯示，隨檸條林密度增大，草本層生物量明顯下降，1400棵/hm2時林帶間草本層生物量最高[17];徐榮在寧夏沙地的研究顯示檸條密度1665棵/hm2時，草本層群落蓋度和生物量均較高[19]。這些研究結果均不支持檸條種植有利于伴生植物生長的觀點。
(3)林帶間草本層群落α多樣性和β多樣性對檸條林分密度的響應程度各不相同。通過比較發現，低密度檸條林(1220棵/hm2)林帶間草本層群落中除Margalef指數顯著低于對照樣地外，Shannon-Wiener多樣性指數、Simpson多樣性指數、Pielou均勻度指數和Alatalo均勻度指數均顯著高于其他林分。說明這一林分密度有助于提高物種多樣性，群落穩定性，是當地檸條人工林的適宜造林密度。
(4)本研究使用了種植檸條12年后的成熟林地，且通過均勻放牧措施盡力排除了非營林密度因素對試驗測定產生的影響，結果的可信度是比較高的。但為驗證是否因高密度種植檸條引起了土地旱化暨土壤水分虧缺問題，土壤監測將能提供更為直接和可信的證據。
4結論
在北方干旱區種植檸條雖有增加植被蓋度，減緩水土流失，防風固沙等多項生態正效應，但也存在著引起土壤旱化，降低生物多樣性等一些負面影響。種植檸條對伴生植物的生長無明顯的正效應。檸條林正、負效應的沖抵在一定程度上取決于當地的環境條件(特別是降水條件)以及其林分密度。因此，人工種植檸條時并非越密越好，而是應合理密植。本研究基本上確定了在研究區檸條造林的上限密度，本著生態有效性和低成本的原則，在內蒙古中部以及相似氣候的地區，推薦的檸條種植密度為不超過1200棵/hm2。
SCISSCIAHCI
