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青藏高原腹地退化青藏苔草草原植物生态位的特征



全 文 :*通讯作者,E-mail:guozhg@lzu.edu.cn
收稿日期:2014-05-13;修回日期:2014-09-04
基金项目:国家农业行业公益科技项目(201203006);国家科技
支撑计划项目(2012BAD13B00);兰州大学中央高校基本科研业务
费项目(lzujbky-2014-m01)
作者简介:肖玉(1989- ),女,新疆库尔勒市人,在读硕士生,研
究方向为草地生态与营养,E-mail:xiaoy2013@lzu.edu.cn.
文章编号:1673-5021(2015)01-0030-08
青藏高原腹地退化青藏苔草草原植物生态位的特征
肖 玉,贾婷婷,赵 旭,雒明伟,郭正刚*
(兰州大学草地农业科技学院/草地农业生态系统国家重点实验室,甘肃 兰州 730020)
摘要:采用野外调查方法研究了青藏高原腹地退化青藏苔草草原植物生态位的特征,结果表明:随着青藏苔草
草原的退化,青藏苔草的重要值和生态位宽度逐渐降低,莎草科的高山嵩草、禾本科的紫羊茅和波伐早熟禾、豆科的
黄花棘豆和多枝黄耆的生态位宽度先升高后降低,轻度和中度退化阶段时最大,杂类草西伯利亚蓼自出现后随退化
程度增强,其重要值和生态位宽度逐渐增加。不同退化阶段,植物间生态位重叠度最大的物种对存在分异,在未退
化、轻度、中度和重度退化阶段,青藏苔草分别与矮火绒草、紫羊茅、珠芽蓼和高山嵩草的生态位重叠度最高;中度退
化时,物种间生态位重叠度最低的是兰石草和线叶龙胆,但其余各阶段多枝黄耆是生态位重叠度最低的物种之一。
关键词:青藏苔草草原;重要值;生态位宽度;生态位重叠值;退化程度
中图分类号:Q948   文献标识码:A
  高寒草原生态系统是高寒草地生态系统的主要
类型之一,其健康程度不仅关系到青藏高原特色畜
牧业的可持续发展,而且关系到青藏高原乃至全国
的生态安全[1]。在自然因素和人为因素的叠加驱动
下,高寒草原出现不同程度的退化[2],其植物组分为
适应退化后的生境必然发生适应性调整,优势种植
物和主要伴生种发生更替[3],其本质是部分植物生
态位宽度增加,适应范围扩大,而部分植物生态位宽
度减小,适应能力降低[4]。不同植物生态位宽度的
变化必然导致群落内各个植物生态位重叠度较原来
群落发生一定程度的改变[5~6],从而改变了群落内
植物种间的原有竞争格局[7~8]。有研究表明,高寒
草甸优势种高山嵩草的生态位宽度随着高原鼠兔有
效洞穴密度增加表现为先增加后降低的变化过
程[3];退化草原在围栏封育恢复过程中生态位宽度
大的物种不一定是群落的优势种,且生态位宽度越
大生态位重叠度越高[6]。因此,研究高寒草原退化
过程中植物生态位变化特征能够阐明高寒草原退化
过程中哪些植物的适应性增强,哪些植物的适应性
减弱,有助于揭示高寒草原退化过程中植物组分更
替的机制。
青藏苔草(Carex moorcroftii)草原是青藏高原
高寒草原的典型代表之一,其广泛分布于除高山陡
坡外的其他各种地貌类型中,特别是河谷中的沙地
和谷地上[9]。目前已经证实青藏苔草高寒草原退化
过程中植物群落优势种和伴生种发生明显变化,湿
生植物的地位逐渐减弱,中生和旱生植物的地位有
所加强[10],而分析高寒草原退化过程中主要植物物
种生态位特征的变化过程,有助于揭示湿生、中生和
旱生植物发生更替的机制。本研究分析青藏苔草高
寒草原退化过程中的主要植物生态位特征,以期为
青藏苔草高寒草原退化过程中植物组分更替规律研
究提供一定的科学基础,为人为定向修复退化青藏
苔草草原提供理论依据。
1 研究区概况与研究方法
1.1 研究区概况
研究地位于青海省治多县境内的北麓河流域,
平均海拔4557m,属高原亚寒带半干旱气候。地理
坐标为34°02′~35°16′N、91°23′~93°23′E,年均气
温-5.2℃,年均地温-1.8~-0.5℃,年均降水量
290.9mm,年均蒸发量1316.9mm,蒸发量显著大于
降水量。一年仅两季,冬季长达7~8个月,冻结期
为9月至翌年4月;夏季短促,牧草生长期为3~4
个月[11]。青藏苔草草原亚优势种为高山嵩草(Ko-
bresia pygmaea),主要伴生种为紫羊茅(Festuca
rubra)、矮火绒草(Leontopodinm nanum)、黄花棘
豆(Oxytropis ochrocephala)、多枝黄耆(Astraga-
lus polycladus)和波伐早熟禾 (Poa poophago-
rum)。
1.2 研究方法
—03—
第37卷 第1期
Vol.37 No.1
         
中 国 草 地 学 报
Chinese Journal of Grassland
         
2015年1月
Jan.2015
1.2.1 试验设计和野外调查
于2012年7月中旬前往北麓河进行样地遴选
工作,采用样方法测定各植物高度、盖度和密度,频
度通过样圆法测定,再通过计算各植物重要值确定
该区域优势种。采用优势种频度和地表裸露程度作
为退化程度的划分指标,各退化程度优势种频度、地
表裸露度的范围分别为:未退化区(对照)优势种频
度大于85%、地表裸露度小于10%;轻度退化区优
势种频度60%~85%、地表裸露度10%~30%;中
度退化区优势种频度30%~64%、地表裸露度30%
~50%;重度退化区优势种频度小于29%、地表裸
露度大于50%。在地势相对平坦(坡度为2.1°)的
北坡设置样地,每个退化程度区随机设置10m×
10m的样地,调查各个样地内优势种频度和地表裸
露程度,其中优势种频度通过样圆法(100次/样地)
测定,地表裸露程度采用裸露斑块占样地面积的百
分数表示。将裸斑面积大于或等于700cm2(相当于
半径为15cm的圆)的统计为裸斑,面积小于700cm2
的则作为草斑间隙,不作为裸斑统计[10],若裸斑呈
不规则形状,则采用分割法测定裸斑面积,然后统计
各个样地内的裸斑数,测度样地裸露度。若地表裸
露度和优势种频度指标不一致时,该样地放弃,重新
选择样地。最终在未退化(对照)和3个退化程度区
各遴选4个样地作为研究样地,共计16个样地。在
样地四周采用30cm 的木桩标记,用 GPS定位。
2013年7月中旬在每个样地采用对角线法布设4
个1m×1m的观测样方,统计样方内植物种类、高
度、盖度、频度,生物量是将样方内植株齐地刈割,装
袋带回实验室烘干进行测定。
1.2.2 指标计算
(1)重要值
SDR=(CR+HR+FR+WR)/4×100%
式中,SDR是每个植物种在样方内的重要值;CR为
相对盖度;HR为相对高度;FR为相对频度;WR为
相对生物量。
(2)生态位宽度[12]
Bi=-∑


PijlogPij
式中,Bi为种i生态位宽度;Pij为种i对第j个样方
的各种资源利用占它对全部样方各种资源利用频
度。Pij=nij/Ni,而Ni=∑


nij,nij为种i在资源j上的
优势度,即样方中物种的重要值,r为样方数。Bi值
越大说明生态位越宽,该种利用的资源总量越多,竞
争力越强。
(3)生态位重叠[13]
Oik=∑

j=1
nijnkj/ ∑

j=1
nij2∑

j=1
nkj槡 2
生态位重叠是指一定资源序列上,两个物种利
用同等级资源而相互重叠的测度。式中,Oik为物种
i与物种k的生态位重叠值;nij和nkj为物种i和物种
k在样方j上的优势度,即物种i与物种k在样方j
的重要值;r为样方数,其值域为[0,1]。生态位重
叠度越大,说明两个物种对同等级资源的利用相似
程度越高。
1.3 数据分析
采用Excel 2003进行数据处理,不同退化程度
各物种重要值的差异性采用SPSS 17.0软件包内
的ANOVA分析。
2 结果与分析
2.1 不同退化程度植物群落的物种组成及其重要值
青藏苔草高寒草原退化过程中植物群落优势种
和伴生种均发生了一定程度的变化(表1),未退化
阶段优势种为青藏苔草,轻度和中度退化阶段优势
种变为高山嵩草与青藏苔草并列,重度退化阶段优
势种变为珠芽蓼(Polygonum viviparum)和沙生风
毛菊(Sanguisorba arenaria)。伴生种总体表现为
禾本科和莎草科植物减少,菊科和豆科植物逐渐增
多。从未退化至轻度退化阶段,主要伴生种高山嵩
草和波伐早熟禾被矮火绒草和黑褐苔草(Carex at-
rofusca)代替;中度退化阶段主要伴生种是黄花棘
豆和紫羊茅,此时藏嵩草(K.tibetica)和柔软紫菀
(Aster flaccidus)从群落中消失,但可食豆科植物
扁蓿豆(Melissilus ruthenicus)出现;重度退化阶段
波伐早熟禾和黑褐苔草均退出群落,青藏苔草和高
山嵩草的优势地位下降,豆科植物扁蓿豆消失。随
着青藏苔草高寒草原退化程度加剧,优势种青藏苔
草重要值逐渐下降,主要伴生种高山嵩草重要值先
升高后降低,紫羊茅重要值逐渐升高,而矮火绒草和
黄花棘豆重要值的变化过程均不趋同于紫羊茅,且
两者间又出现分异,矮火绒草的重要值在轻度退化
时比中度退化时大,与黄花棘豆的重要值恰好相反。
波伐早熟禾和多枝黄耆的重要值表现为先降低后升
高的趋势,多枝黄耆在中度退化时最低而波伐早熟
禾在轻度退化时最低,说明不同退化程度时各物种
在群落中的优势程度有所不同,且变化过程趋异。
—13—
肖 玉 贾婷婷 赵 旭等    青藏高原腹地退化青藏苔草草原植物生态位的特征
表1 青藏苔草草原不同退化程度植物群落的物种组成及其重要值(均值±标准差)
Table 1 Species composition of plant communities and important value at different
degradation degrees of Carex moorcrofti steppe(Mean±SD)
物种组成
Species composition
重要值Important value
未退化CK 轻度退化LD 中度退化 MD 重度退化 HD
青藏苔草Carex moorcroftii  0.183±0.0173a** 0.124±0.0130a** 0.082±0.0117a** 0.069±0.0069ab
高山嵩草Kobresia pygmaea  0.101±0.0212b* 0.102±0.0094a** 0.102±0.0084a** 0.077±0.0123ab*
紫羊茅Festuca rubra  0.043±0.0198cd  0.044±0.0065b 0.050±0.0035b* 0.072±0.0099ab*
矮火绒草Leontopodinm nanum  0.036±0.0102d 0.046±0.0070b* 0.033±0.0099bcd  0.024±0.0050d
黄花棘豆Oxytropis ochrocephala  0.022±0.0052d 0.022±0.0091c 0.054±0.0083b* 0.042±0.0072cd
多枝黄耆Astragalus polycladus  0.078±0.0075d 0.040±0.0031b 0.024±0.0114cd  0.027±0.0148cd
波伐早熟禾Poa poophagorum  0.104±0.0091b* 0.043±0.0071b 0.049±0.0026b -
黑褐苔草Carex atrofusca  0.038±0.0168d 0.045±0.0052b* 0.045±0.0057bc -
藏嵩草Kobresia tibetica  0.078±0.0100bc  0.044±0.0091b - -
柔软紫菀Aster flaccidus  0.016±0.0059d 0.021±0.0051c - -
兰石草Lancea tibetica  0.036±0.0129d 0.021±0.0042c 0.019±0.0063d -
垫状点地梅Androsace tapete - 0.029±0.0068c 0.015±0.0046d -
西伯利亚蓼Polygonum sibiricum - - 0.047±0.0049b 0.026±0.0022d
珠芽蓼Polygonum viviparum - - 0.042±0.0022bc  0.093±0.0129a**
线叶龙胆Gentiana farreri - - 0.015±0.0038d 0.040±0.0026cd
扁蓿豆Melissilus ruthenicus - - 0.026±0.0060cd -
沙生风毛菊Sanguisorba arenaria - - - 0.090±0.0127a**
冷蒿Artemisia frigida - - 0.034±0.0134bcd -
野葱Allium chrysanthum - 0.034±0.0119bc - -
  注:所列物种指出现于全部16个样方(同一退化梯度)中的物种。同一列不同小写字母表示同一程度下不同物种间差异显著(P<0.05)。
**和*表示此物种是该退化程度下的优势种和亚优势种。“—”表示物种在该退化程度下未出现。
Note:The plants listed in table were indentified in al 16subplot at each degradation degree.The same column with different lowercase letters means
significantly different between different species at the same degree degradation(P<0.05).**and* means the plants were the dominant species and
the sub-dominant species at each degradation degree.“—”means the plants species didn’t appear at that degradation degree.
2.2 不同退化程度植物群落内植物生态位宽度
随退化程度加剧,不同植物种群的生态位宽度变
化趋异(表2)。未退化时,优势种青藏苔草生态位宽度
在所有的植物种群中占据第一,说明其利用资源的能
力最大,适应性最强;而轻度和中度退化时,高山嵩草
的生态位宽度跃居第一,青藏苔草分别居于第二和第
六;重度退化时西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum)的生
态位宽度最大。草地退化至重度以前,禾本科植物紫
羊茅、波伐早熟禾和豆科植物黄花棘豆、多枝黄耆的生
态位宽度均呈逐渐增高的趋势,但重度退化时紫羊茅、
黄花棘豆和多枝黄耆的生态位宽度明显降低,波伐早
熟禾退出群落。矮火绒草生态位宽度在未退化和中度
退化时均高于0.460,但轻度和重度退化时均低于
0.450。草地退化至中度时出现的蓼科植物西伯利亚
蓼和豆科植物扁蓿豆生态位宽度均高于0.470,重度退
化时西伯利亚蓼生态位宽度居于首位而扁蓿豆消失。
表2 青藏苔草草原不同退化程度植物群落的生态位宽度
Table 2 The plant species niche breadth of Carex moorcrofti steppe at different degradation degrees
物种组成
Species composition
生态位宽度Niche breadth
未退化CK 轻度退化LD 中度退化 MD 重度退化 HD
青藏苔草Carex moorcroftii  0.477  0.472  0.469  0.462
高山嵩草Kobresia pygmaea  0.472  0.473  0.476  0.471
紫羊茅Festuca rubra  0.469  0.472  0.474  0.463
矮火绒草Leontopodinm nanum  0.474  0.448  0.468  0.446
黄花棘豆Oxytropis ochrocephala  0.430  0.459  0.471  0.413
多枝黄耆Astragalus polycladus  0.403  0.445  0.468  0.419
波伐早熟禾Poa poophagorum  0.466  0.467  0.469 -
黑褐苔草Carex atrofusca  0.448  0.460  0.467 -
藏嵩草Kobresia tibetica  0.470  0.441 - -
柔软紫菀Aster flaccidus  0.457  0.431 - -
兰石草Lancea tibetica  0.468  0.448  0.439 -
垫状点地梅Androsace tapete - 0.461  0.451 -
西伯利亚蓼Polygonum sibiricum - - 0.472  0.474
珠芽蓼Polygonum viviparum - - 0.468  0.449
线叶龙胆Gentiana farreri - - 0.464  0.449
扁蓿豆Melissilus ruthenicus - - 0.474 -
沙生风毛菊Sanguisorba arenaria - - - 0.447
冷蒿Artemisia frigida - - 0.415 -
野葱Allium chrysanthum - 0.470 - -
—23—
中国草地学报 2015年 第37卷 第1期
2.3 不同退化程度植物群落内植物生态位重叠度
未退化时,种群间生态位重叠系数介于0.784
~0.995之间,其中青藏苔草和矮火绒草、兰石草
(Lancea tibetica)和柔软紫菀的生态位重叠度并列
最高,系数均为0.995;矮火绒草和波伐早熟禾、紫
羊茅和藏嵩草次之,分别为0.991、0.989;青藏苔草
和紫羊茅、高山嵩草和矮火绒草并列第三,系数为
0.987。多枝黄耆和波伐早熟禾重叠度最低,系数为
0.784。与优势种青藏苔草生态位重叠度最高的是
矮火绒草(表3)。
表3 青藏苔草草原未退化时主要种群间生态位的重叠值系数
Table 3 Coefficient of the niche overlaps of main populations of Carex moorcrofti steppe at non-degradation degrees
物种Species  S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S8 S10 S11
S1  1
S2  0.984  1
S3  0.987  0.943  1
S4  0.995  0.987  0.977  1
S5  0.890  0.900  0.846  0.852  1
S6  0.871  0.931  0.786  0.861  0.944  1
S7  0.983  0.956  0.984  0.991  0.789  0.784  1
S8  0.934  0.982  0.863  0.942  0.887  0.968  0.891  1
S9  0.984  0.946  0.989  0.963  0.911  0.835  0.953  0.875  1
S10  0.947  0.961  0.902  0.924  0.986  0.964  0.872  0.946  0.945  1
S11  0.973  0.981  0.934  0.957  0.966  0.952  0.914  0.959  0.963  0.995  1
  注:表3~6中S1为青藏苔草,S2为高山嵩草,S3为紫羊茅,S4为矮火绒草,S5为黄花棘豆,S6为多枝黄耆,S7为波伐早熟禾,S8为黑褐
苔草,S9为藏嵩草,S10为柔软紫菀,S11为兰石草,S12为垫状点地梅,S13为西伯利亚蓼,S14为珠芽蓼,S15为线叶龙胆,S16为扁蓿豆,S17
为沙生风毛菊,S18为冷蒿,S19为野葱。
Note:S1:Carex moorcroftii,S2:Kobresia pygmaea,S3:Festuca rubra,S4:Leontopodinm nanum,S5:Oxytropis ochrocephala,S6:
Astragalus polycladus,S7:Poa poophagorum,S8:Carex atrofusca,S9:Kobresia tibetica,S10:Aster flaccidus,S11:Lancea tibetica,
S12:Androsace tapete,S13:Polygonum sibiricum,S14:Polygonum viviparum,S15:Gentiana farreri,S16:Melissilus ruthenicus,S17:
Sanguisorba arenaria,S18:Artemisia frigida,S19:Allium chrysanthum.
  轻度退化时,种群间生态位重叠系数介于
0.674~0.998之间,其中青藏苔草和紫羊茅的生态
位重叠度最高,系数为0.998;多枝黄耆和藏嵩草、
青藏苔草和野葱(Allium chrysanthum)、黄花棘豆
和柔软紫菀次之,分别为0.997、0.996、0.995;生态
位重叠度最低的是黄花棘豆和多枝黄耆,系数为
0.674。优势种青藏苔草和优势种高山嵩草的生态
位重叠度为0.962,其中与优势种青藏苔草生态位
重叠度最高的是紫羊茅,而与优势种高山嵩草生态
位重叠度最高的是波伐早熟禾(表4)。
表4 青藏苔草草原轻度退化时主要种群间生态位的重叠值系数
Table 4 Coefficient of the niche overlaps of main populations of Carex moorcrofti steppe at light degradation degrees
物种Species  S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S19
S1  1
S2  0.962  1
S3  0.998  0.959  1
S4  0.941  0.926  0.917  1
S5  0.925  0.788  0.929  0.821  1
S6  0.895  0.961  0.874  0.954  0.674  1
S7  0.941  0.986  0.948  0.854  0.771  0.908  1
S8  0.943  0.966  0.923  0.987  0.774  0.988  0.909  1
S9  0.890  0.945  0.866  0.967  0.681  0.997  0.881  0.991  1
S10  0.958  0.845  0.960  0.871  0.995  0.746  0.823  0.834  0.751  1
S11  0.963  0.918  0.943  0.992  0.885  0.919  0.852  0.969  0.932  0.924  1
S12  0.985  0.961  0.971  0.986  0.882  0.941  0.913  0.981  0.945  0.992  0.992  1
S19  0.996  0.981  0.992  0.954  0.889  0.929  0.956  0.965  0.923  0.931  0.965  0.990  1
  中度退化时,青藏苔草和珠芽蓼、紫羊茅和黄花
棘豆的生态位重叠度并列最高,系数为0.998;高山
嵩草和扁蓿豆、多枝黄耆和波伐早熟禾、多枝黄耆和
扁蓿豆次之,系数均为0.997;生态位重叠度最低的
—33—
肖 玉 贾婷婷 赵 旭等    青藏高原腹地退化青藏苔草草原植物生态位的特征
是兰石草和冷蒿 (Artemisia frigida),系数为
0.650。优势种青藏苔草和高山嵩草的生态位重叠
度为0.974,与优势种青藏苔草生态位重叠度最高
的是珠芽蓼,而与优势种高山嵩草生态位重叠度最
高的是扁蓿豆(表5)。
表5 青藏苔草草原中度退化时主要种群间生态位的重叠值系数
Table 5 Coefficient of the niche overlaps of main populations of Carex moorcrofti steppe at moderate degradation degrees
物种Species  S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S18
S1  1
S2  0.974  1
S3  0.985 0.980  1
S4  0.921 0.981 0.960  1
S5  0.972 0.972 0.998 0.962  1
S6  0.928 0.989 0.949 0.993 0.945  1
S7  0.942 0.993 0.949 0.982 0.940 0.997  1
S8  0.896 0.973 0.932 0.995 0.933 0.996 0.986  1
S11  0.833 0.934 0.887 0.981 0.894 0.975 0.956 0.991  1
S12  0.931 0.916 0.974 0.919 0.985 0.883 0.870 0.876 0.841  1
S13  0.979 0.996 0.969 0.960 0.955 0.977 0.989 0.954 0.906 0.889  1
S14  0.998 0.968 0.990 0.922 0.981 0.921 0.932 0.892 0.830 0.950 0.970  1
S15  0.993 0.971 0.962 0.906 0.943 0.927 0.948 0.890 0.822 0.984 0.985 0.984  1
S16  0.954 0.997 0.971 0.992 0.966 0.997 0.996 0.988 0.959 0.910 0.987 0.950 0.950  1
S18  0.945 0.875 0.874 0.765 0.843 0.801 0.841 0.744 0.650 0.778 0.911 0.931 0.966 0.837  1
  重度退化时,群落种群间生态位重叠度最高的
是青藏苔草和高山嵩草,系数为0.998;矮火绒草和
多枝黄耆、紫羊茅和线叶龙胆、黄花棘豆和珠芽蓼次
之,系数分别为0.993、0.991、0.991;多枝黄耆和沙
生风毛菊的生态位重叠度最低,系数为0.687。与
优势种珠芽蓼生态位重叠度最高的是黄花棘豆,而
与优势种沙生风毛菊生态位重叠度最高的是西伯利
亚蓼(表6)。
表6 青藏苔草草原重度退化时不同种群间生态位的重叠值系数
Table 6 Coefficient of the niche overlaps of main populations of Carex moorcrofti steppe at high degradation degrees
物种Species  S1 S2 S3 S4 S5 S6 S13 S14 S15 S17
S1  1
S2  0.998  1
S3  0.961  0.972  1
S4  0.970  0.980  0.953  1
S5  0.949  0.953  0.878  0.978  1
S6  0.943  0.954  0.909  0.993  0.990  1
S13  0.965  0.958  0.954  0.885  0.833  0.829  1
S14  0.983  0.985  0.928  0.989  0.991  0.985  0.899  1
S15  0.974  0.986  0.991  0.984  0.931  0.956  0.933  0.964  1
S17  0.889  0.873  0.872  0.761  0.705  0.687  0.975  0.789  0.830  1
3 讨论
3.1 不同退化程度植物群落组分变化特征
植物组分更替是青藏苔草高寒草原退化的表观
特征,也是青藏苔草高寒草原退化的可视性评判指
标。肖玉等[10]研究表明,青藏苔草高寒草原持续退
化过程中植物群落组分发生明显变化,湿生植物逐
渐减少,中旱生植物逐渐增加。本研究结果表明,青
藏苔草在高寒草原未退化阶段独居优势地位,而至
轻度和中度退化时,青藏苔草与高山嵩草并列为优
势种,退化至重度时,珠芽蓼和沙生风毛菊居优势地
位,说明青藏苔草草原在重度退化时,群落类型发生
了根本性的变化,这与高寒小嵩草草甸和高寒矮嵩
草草甸研究结果趋同[5,14]。
3.2 不同退化程度植物群落种群生态位宽度变化
特征
—43—
中国草地学报 2015年 第37卷 第1期
本研究表明,青藏苔草高寒草原未退化时生态
位宽度最大的是青藏苔草,轻度和中度退化时是高
山嵩草,而重度退化时是西伯利亚蓼,说明青藏苔草
高寒草原不同退化阶段植物群落内利用资源能力最
强的物种出现分异,这是各个植物对环境再次适应
的结果。青藏苔草高寒草原未退化时,土壤水分含
量充足,湿中生青藏苔草作为典型的游击型根茎克
隆植物[15]生态位宽度最大,说明其利用资源的能力
最强,从而形成单优势种植物群落[16];当青藏苔草
高寒草原退化至轻度和中度退化阶段时,土壤水分
含量相对未退化阶段减少[17],中生植物高山嵩草的
生态位宽度最大,利用资源能力增强,迅速扩展且占
据优势地位[18];青藏苔草高寒草原退化至重度时,
青藏苔草和高山嵩草的生态位宽度降低,西伯利亚
蓼的生态位宽度增至第一,表现出最强的资源利用
能力,适应性最强,这在客观上支持了杂类草西伯利
亚蓼多分布于土壤风蚀裸斑区和营养贫瘠地区的观
点[19]。
青藏苔草高寒草原退化过程中,禾本科的高羊
茅和波伐早熟禾、豆科的黄花棘豆和多枝黄耆的生
态位宽度变化趋势趋同,均表现为先增加后降低,这
不仅说明部分豆科和禾本科植物在适应环境时具有
一定的协同特征[20],而且说明豆科和禾本科植物在
中度和轻度退化阶段具有较强的资源利用能力。杂
草类植物西伯利亚蓼、珠芽蓼、线叶龙胆等虽然出现
在轻度退化阶段以后,但其生态位宽度随退化程度
加剧的变化趋势并不一致,西伯利亚蓼生态位宽度
随着退化程度加剧而增加,线叶龙胆和珠芽蓼的生
态位宽度随着退化程度加剧而降低,说明不同杂草
最强利用资源能力的生境不一样。表明青藏苔草高
寒草原轻度和中度退化阶段有助于提高禾本科和豆
科植物利用资源的能力,而重度退化阶段则不利于
莎草科、禾本科和豆科植物获取资源。
3.3 不同退化程度植物群落种群生态位重叠度变
化特征
青藏苔草高寒草原退化的各个阶段,群落内植
物间均存在较强的竞争可能性,相对而言,轻度退化
阶段竞争可能性相对较小,而中度退化阶段竞争可
能性相对最大,这是因为中度退化阶段草地空间异
质性较高[10],微环境多样化,湿生、中生和旱生植物
均有茁壮生长的可能,资源相对稳定的条件下竞争
十分激烈,且竞争强度最大的两个物种往往发生一
定的变化。青藏苔草高寒草原未退化阶段时,与优
势种青藏苔草竞争最激烈的是矮火绒草,轻度和中
度退化时与优势种青藏苔草竞争最激烈的分别是紫
羊茅和珠芽蓼,而与优势种高山嵩草竞争最激烈的
是波伐早熟禾和扁蓿豆,至重度退化时优势种沙生
风毛菊和珠芽蓼分别与冷蒿和黄花棘豆的重叠度最
大,说明在青藏苔草高寒草原的不同退化阶段竞争
可能性最高的物种出现分异。从未退化阶段到重度
退化阶段,青藏苔草始终是竞争强度最大的物种之
一,说明随着高寒草原退化,青藏苔草一直处于激烈
的竞争状态,这主要是由于生境发生变化,每个退化
阶段均有相对适宜的物种,从而造成与青藏苔草争
夺资源的格局。中度退化阶段物种间生态位重叠度
最低的是兰石草和线叶龙胆,而未退化、轻度和重度
退化阶段,多枝黄耆是竞争力最低的物种之一,但未
退化、轻度和重度阶段与多枝黄耆竞争力最低的物
种并不一致,可能是不同物种利用资源的种类和方
式存在差异所致[21]。
4 结论
青藏苔草高寒草原退化过程中,优势种青藏苔
草的重要值和生态位宽度逐渐降低,说明其利用资
源能力和适应性有所降低;而禾本科植物紫羊茅和
波伐早熟禾、豆科植物黄花棘豆和多枝黄耆的生态
位宽度先增加后降低,说明轻度和中度退化增加了
这些禾本科植物和豆科植物获取资源的能力,其适
应性增强;杂类草植物仅出现于中度和重度退化阶
段,生态位宽度最大,资源利用能力最强。虽然不同
退化阶段植物间竞争强度较大,但其以轻度退化阶
段最低,中度退化阶段最大,而青藏苔草始终是竞争
强度最大的一方,多枝黄耆除中度退化阶段以外是
竞争最弱的一方。
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—63—
中国草地学报 2015年 第37卷 第1期
Plant Niche of Degraded Carex moorcrofti Steppe in the
Hinterland Region of Qinghai-Tibetan Plateau
XIAO Yu,JIA Ting-ting,ZHAO Xu,LUO Ming-wei,GUO Zheng-gang
(State Key Laboratory of Grassland Farming Systems,College of Pastoral
Agricultural Science and Technology,Lanzhou University,Lanzhou730020,China)
Abstract:A field survey was carried out to determine the plant niche characteristics of degraded Carex
moorcroftii steppe in the hinterland region of Qinghai-Tibetan Plateau.The results showed that the im-
portant value and niche breadth of C.moorcroftii gradualy decreased as the C.moorcroftii steppe degrad-
ed,whereas the niche breadth of Kobresia pygmaeain Cyperaceae,Festuca rubra and Poa poophagorum
in Gramineae,Oxytropis ochrocephalaand Astragalus polycladus in Legume firstly increased and then de-
creased in the degradation process of C.moorcroftii steppe,and was maximal in lightly and moderately
degraded steppe.The important value and niche breadth of Polygonum sibiricumincreased with degraded
degree of C.moorcroftii steppe.The biggest niche overlap between different plants was different among
C.moorcroftii steppes in different degraded degree.The niche overlap between C.moorcroftii and Leon-
topodinm nanum,Festuca rubra,Polygonum viviparumand K.pygmaea was the biggest in non-degrad-
ed,lightly,moderately and highly degraded degree of C.moorcroftii steppe,respectively.The niche o-
verlap between Lancea tibetica and Gentiana farreri was the lowest in moderately degraded degree,while
Astragalus polycladus had the lowest coefficient of niche overlap in non-degraded,lightly and highly de-
graded degree of C.moorcroftii steppe.
Key words:Carex moorcroftii steppe;Important value;Niche breadth;Niche overlap;Degradation
degree
—73—
肖 玉 贾婷婷 赵 旭等    青藏高原腹地退化青藏苔草草原植物生态位的特征