全 文 ：第 25 卷 第 1 期
2016 年 3 月
青 海 草 业
QINGHAI PＲATACULTUＲE
Vol． 25． No． 1
Mar． 2016
文章编号:1008 － 1445(2016)01 － 0005 － 04
不同坡向高山嵩草草甸地上
生物量多样性及土壤因子变化
华青措
(青海省尖扎县草原工作站，青海 马克唐镇 811200)
摘要:以高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸为研究对象，通过样方法分析了不同坡向上植物群落多样性、
地上生物量及土壤养分变化。结果表明:阳坡草地的地上生物量、物种丰富度指数均显著低于阴坡(P≤
0． 05) ，土壤有机质、全氮、全磷、全钾、土壤速效氮、速效磷和速效钾均是阴坡 ＞偏阴坡 ＞阳坡 ＞偏阳坡。
群落多样性指数(H)与地上生物量呈极显著负相关(P≤0． 01) ，与土壤全氮、土壤速效氮、土壤有机质、
土壤速效钾呈显著正相关(P≤0． 05)。
关键词:高山草甸;地上生物量;土壤理化性质
中图分类号:S812． 5 文献标识码:A
青藏高原有草地面积约 1． 2 × 106km2［1］，是
我国主要畜牧业基地之一［2］。其生态系统的稳定
对于区域水资源、生物资源、草畜平衡乃至全球气
候变化等方面都起着极其重要的作用［3］。
坡向是青藏高原重要地形因子，不同坡向上
光照、温度、水分及土壤养分差别很大［4］，刘旻霞
等［5］在探讨甘南高寒草甸不同坡向上植物功能性
状和土壤养分的变化指出，阳坡太阳辐射多、较
干，因此土壤含水量自阳坡到阴坡呈递增的趋势，
同样地上生物量也呈增加的趋势，而土壤有机质、
全氮和速效氮则并不呈这一规律变化［6］。可见，
探讨不同坡向上草地地上生物量、土壤因子变化，
对于指导科学利用草地，改良草地都有重要意义。
然而，关于青藏高原高寒草甸不同坡向上生物量
及土壤养分的变化鲜见报道。鉴于此，本文以青
藏高原典型高山嵩草草甸为研究对象，探讨了不
同坡向上，高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸地上
生物量及土壤养分的变异特征，以期为研究坡向
对高山草甸的影响提供数据参考。
1 试验方法
1． 1 研究区概况
尖扎县位于青海省东南部，黄南藏族自治州
北部，总面积 1714km2，全县地势西高东低，最低
海拔 1960m，最高海拔 4614m，相对高差为 2654m。
尖扎县气候属高原大陆性气候，为青藏高原特殊
型气候区，年平均温度 7． 8℃，年平均降水量 350
～ 400mm，无霜期 186d。
1． 2 试验方法
在尖扎县境内选取当地牧户冬季放牧草
场，设置固定样地，分别在阴坡、偏阴坡、偏阳
坡、阳坡设置一个样点，然后在每个样点的上、
中、下分别设置 3 个 1m × 1m 的样方，于高寒
草甸植被生长的旺盛期 2012 年 7 月底进行样
方调查，样方调查包括植物种类、盖度、高度和
密度。室内准确鉴定植物标本，统计科、属、种
及其组成。在每个样方内选取 50cm × 50cm 样
方，齐地面剪去植物地上部分后，将莎草科和其
他双子叶植物分别称重量，两者之和为地上生
物量;莎草科、珠牙蓼(Polygonum viviparum)和
圆穗蓼(P． macrophyllum)等为优良牧草植物。
同时，不分层采集 0 ～ 30cm 土壤，装入无菌袋，
带回室内测定土壤理化性质，包括土壤全氮、全
磷、全钾、碱解氮、速效钾、速效磷和土壤有机
质。样点具体情况见表 1。
5
表 1 样地基本情况
样地
经度
(E)
纬度
(N)
海拔
(m)
盖度
(%)
阴坡 97°49． 198 33°51． 866 4377 96． 3
偏阴坡 97°49． 185 33°51． 832 4385 96． 3
偏阳坡 97°20． 521 33°24． 412 4293 99． 5
阳坡 97°20． 601 33°24． 512 4241 99． 5
物种多样性指标包括丰富度指数、群落多样
性指数、均匀度指数和生态优势度指数。
丰富度指数 Ｒ = S;
群落多样性指数的计算采用 Shannon － Wie-
ner指数:
H =∑
s
i = 1
PiLnPi
均匀度指数的计算采用 Pielou指数:
J =(－∑
s
i = 1
PiLnPi)/LnS
生态优势度指数:I =相对高度 +相对盖度 +
相对密度)/3
式中 Pi为种 i的相对重要值(相对高度 +相
对盖度 +相对频度)/3，S 为种 i 所在样方的物种
总数。
1． 3 植被类群的确定
植物类群分优良牧草和杂类草。禾本科、莎
草科、珠芽蓼及圆穗蓼都归入优良牧草一类，其余
的如乳白香青(Anaphalis lacteal)、火绒草(Leonto-
podium leontopodioides)、微孔草(Microula sikkinen-
sis)、星状风毛菊(Saussurea stella)、秦艽(Gentiana
macrophylla)、唐松草(Thalictrum alpinum)、龙胆
(Gentiana Spp)、蒲公英(Taraxacum mongolicum)
等则归入杂类草
1． 4 统计分析
利用 SPSS 16． 0 进行方差分析、相关性分析
和主成分分析。
2 结果与分析
2． 1 不同坡向上地上生物量及多样性指数
如表 2，阴坡的地上生物量、优良牧草生物量
均显著高于阳坡(P≤0． 05)。其中，阳坡优良牧
草植物量为 80． 18 g·m －2，阴坡则为 137． 25 g·
m －2。
阴坡、阳坡的 H、Ｒ呈显著性差异(P≤0． 05)。
其中，阴坡的 H 为 2． 53，Ｒ 为 19． 67。而阴坡、阳
坡的 J则差异性不显著。
表 2 不同样地植物量及生物多样性指数
样地 地上植物量(g·m －2) 优良牧草植物量(g·m －2) H J Ｒ
阳坡 246． 33 ± 3． 18b 80． 18 ± 1． 15b 2． 20 ± 0． 058b 0． 91 ± 0． 0033a 16． 33 ± 0． 33b
偏阳坡 254． 33 ± 4． 13ab 117． 25 ± 1． 53a 2． 31 ± 0． 0062b 0． 90 ± 0． 0058a 17． 13 ± 0． 15b
偏阴坡 261． 33 ± 5． 41ab 125． 36 ± 1． 53a 2． 47 ± 0． 0048ab 0． 90 ± 0． 0058a 18． 52 ± 0． 47a
阴坡 268． 33 ± 3． 61a 137． 25 ± 1． 53a 2． 53 ± 0． 0088a 0． 90 ± 0． 0058a 19． 67 ± 0． 33a
注:同列不同字母表示呈显著差异(P≤0． 05) ，下同
2． 2 不同坡向上土壤理化性状
如表 3，从阳坡 －偏阳坡 －偏阴坡 －阴坡，土
壤养分均表现出先降低、后增加的“V”型趋势。
其中，阴坡的土壤有机质、全氮、全磷和全钾分别
为 128． 81g /kg、7． 24g /kg、2． 47g /kg 和 23． 4g /kg，
其与偏阴坡样地差异不显著，而显著高于阳坡和
偏阳坡样地。同样，阴坡样地的土壤速效氮、速效
磷和速效钾都为最大值，分别为 398． 1mg /kg、11．
36 mg /kg和 264． 87 mg /kg，且依次显著高于偏阴
坡、偏阳坡和阳坡。
表 3 不同样地土壤理化性质
样地
土壤有机质
(g·kg －1)
土壤全氮
(g·kg －1)
土壤全磷
(g·kg －1)
土壤全钾
(g·kg －1)
土壤速效氮
(mg·kg －1)
土壤速效磷
(mg·kg －1)
土壤速效钾
(mg·kg －1)
阳坡 83． 97 ± 0． 82b 4． 96 ± 0． 11b 1． 83 ± 0． 059b 20． 66 ± 0． 88b 192． 33 ± 3． 93b 6． 48 ± 0． 21c 189． 77 ± 1． 57c
偏阳坡 80． 51 ± 1． 74b 4． 24 ± 0． 31b 1． 75 ± 0． 17b 19． 28 ± 0． 74b 185． 57 ± 1． 54b 6． 15 ± 0． 45c 182． 43 ± 3． 18c
偏阴坡 115． 42 ± 2． 31a 6． 45 ± 0． 42a 2． 21 ± 0． 26a 22． 37 ± 0． 55a 256． 17 ± 7． 32a 9． 47 ± 0． 31b 214． 32 ± 2． 54b
阴坡 128． 81 ± 3． 00a 7． 27 ± 0． 23a 2． 47 ± 0． 19a 23． 40 ± 0． 73a 398． 10 ± 3． 12a 11． 36 ± 0． 72a 264． 87 ± 2． 71a
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青海草业 2016 年 第 25 卷 第 1 期
2． 3 土壤理化性状与地上生物及多样性的关系
如表 4，阳坡、阴坡的群落多样性指数、植物
量以及土壤理化性质的相关性不同。其中，H 与
地上生物量呈极显著负相关(P≤0． 01) ，与土壤
全氮、土壤有机质、土壤碱解氮、土壤速效钾呈极
显著正相关(P≤0． 01) ;丰富度指数 Ｒ 与土壤速
效磷呈显著负相关(P≤0． 05) ;优良牧草植物量
与土壤速效磷呈显著正相关(P≤0． 05)。
表 4 坡向上土壤理化性质、生物量和生物多样性指数的相关关系
指标 H J Ｒ
土壤
全氮
土壤
全磷
土壤
全钾
土壤
有机质
土壤
碱解氮
土壤
速效磷
土壤
速效钾
地上
生物量
优良牧
草生物量
H 1 0． 74＊＊ 0． 62＊＊ 0． 68＊＊ 0． 68＊＊ 0． 78＊＊ － 0． 82＊＊
J 1 － 0． 54* 0． 57*
Ｒ 1 － 0． 51*
土壤全氮 1 － 0． 71＊＊0． 96＊＊ 0． 96＊＊ 0． 61＊＊ 0． 84＊＊ 0． 57*
土壤全磷 1
土壤全钾 1 － 0． 67＊＊－ 0． 68＊＊ － 0． 55* － 0． 66＊＊ 0． 49*
土壤有机质 1 1． 00＊＊ 0． 69＊＊ 0． 85＊＊
土壤速效氮 1 0． 69＊＊ 0． 87＊＊
土壤速效磷 1 0． 70＊＊ 0． 50*
土壤速效钾 1
地上植物量 1 0． 64＊＊
优良牧草
生物量
1
注:* 显著相关(P ＜ 0． 05) ，＊＊极显著相关(P ＜ 0． 01)。下同
3 讨论
坡向是山地主要地形因子之一，坡向的变化
主要会引起太阳辐射量的变化［6］，间接导致土壤
湿度、温度等微环境因子的变化。研究表明，高寒
草甸不同坡向上植物功能性状变化明显。从阳坡
到阴坡，太阳辐射会减少，导致阴坡温度较低、蒸
发较少，土壤含水量增加［7］，土壤有机质降解较
低，积累较多。因此，阳坡分布的植物更为耐旱，
而阴坡则有更多的喜阴、湿生植物群落分布。本
研究发现，阳坡土壤有机质等养分要显著低于阴
坡，地上生物量也显著低于阴坡(表 2、3)。
刘旻霞和王刚［8］研究指出，不同坡向下，土壤
含水量、土壤温度、光照度、土壤全磷、有机碳等是
决定物种多样性沿阳坡 －阴坡生境梯度变化的最
主要因子，原因是相比于阳坡，阴坡土壤含水量及
土壤养分均增加，因此阴坡更多的资源适合更多
的物种生存。本文同样发现，阴坡物种丰富度要
高于阳坡，多样性指数高于阳坡，多样性指数与土
壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾呈显著正相关
(表 4) ，也印证了以上结论(表 2)。
参考文献:
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CHANGES OF SUNNY AND SHADY SLOPE KOBＲESIA ALPINE MEADOW
ABOVEGＲOUND BIOMASS，PLANT COMMUNITY DIVEＲSITY AND SOIL NUTＲIENTS
HUA Qing － cuo
(Jianzha Grassland Station，Maketangzhen Qinghai 811200，China)
Abstract:The methods of field survey and experiment analysis were applied to study the changes of
aboveground biomass，plant community diversity and soil nutrients in different slopes Kobresia alpine meadow．
The results showed that aboveground biomass，species richness of sunny plots were significantly slower than
shady plots． Soil organic matter，total nitrogen，total phosphorus，total potassium，soil available nitrogen，a-
vailable phosphorus and available potassium were in the sequence of shady slope ＞ partial shady slope ＞ par-
tial sunny slope ＞ sunny slope． Species richness was positively correlated with soil total nitrogen，soil available
nitrogen，soil organic matter and soil available potassium，but negatively correlated with aboveground biomass．
Key words:Alpine meadow;Aboveground biomass;
櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨櫨
Soil physical and chemical properties
(上接第 16 页)
ＲESEAＲCH OF SOIL CO2 CONCENTＲATION CHANGE
AT SOUTH QINGHAI LAKE
HOU Yu － le et al
(Aba Teachers College，Wenchuan Sichuan 6230021，China)
Abstract:Using a portable CO2 monitor，we respectively do different depth CO2 concentration experiment in the
thicker high grass，relatively sparse low grass and the bare soil at Heimahe township of Gonghe County as the
sampling points for South Qinghai Lake region． The results show that，around the south Qinghai Lake，soil CO2
concentration in different vegetation conditions has the change characteristics of lower after rising first from 8:00
to 20:00． This convergence lives up to the temperature change，but not completely in sync，the curves of soil
CO2 concentration is more gentle． CO2 concentration curve of bare soil changes in volatility is significantly grea-
ter than the lawn． Tall grass，low grass vegetation soil layer under the condition is more than 100cm，soil CO2
concentration is reduced with the increase of depth of underground． Bare soil is less than 100cm，soil CO2 con-
centration is increased with the increase of the depth increases． The soil CO2 concentration is different under
different vegetation． Soil CO2 concentration of high dense grass is significantly higher than the one of low grass
and the bare land． The change of CO2 concentration is positively correlated with temperature． So could predict，
with global warming，soil CO2 concentration also increases．
Key words:Heimahe township;Soil CO2 concentration;Change rule
8
青海草业 2016 年 第 25 卷 第 1 期