全 文 ：民勤荒漠植被对气候变化的响应*
常兆丰1,2,3**摇 韩福贵1,2,3 摇 仲生年1,2,3
( 1甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站, 甘肃民勤 733300; 2甘肃省荒漠化防治重点实验室, 兰州 730070;
3甘肃省治沙研究所, 兰州 730070)
摘摇 要摇 运用民勤荒漠区 1974—2009 年物候观测资料和 2002—2010 年植被样方观测资料以
及同期气象资料,分析了荒漠植被对气候变化的响应.结果表明: 1961—2010 年,民勤荒漠区
气温升高,空气湿度增大,年均气温升高速率大于全球水平和中国近百年平均水平;植物对气
温变化的响应主要表现在春季物候提前、秋季物候推迟、生长季延长;植被对降水量变化的响
应主要表现为植被盖度和纯盖度随降水量减少而降低,植株密度、植物多度随降水量变化而
波动;植被盖度和纯盖度与年降水量的相关性较高,然后依次为 6—7 月和 4—5 月的降水量;
植株密度和植物多度与 9 月降水量呈正相关;植物春季物候提前的次序是芽初膨大期>芽开
放期>开花始期>展叶始期和展叶盛期>花蕾序出现>开花盛期>开花末期>果实成熟期;秋季
物候推迟的次序是叶全变色期>落叶始期>叶初变色期>落叶末期.春季气温升高对民勤荒漠
区植物物候的影响大于秋季气温升高对物候的影响.
关键词摇 气温摇 降水摇 植物物候摇 植被盖度摇 纯盖度摇 民勤荒漠区
文章编号摇 1001-9332(2012)05-1210-09摇 中图分类号摇 Q142. 2,Q948. 1摇 文献标识码摇 A
Responses of vegetations in Minqin desert area to climate change. CHANG Zhao鄄feng1,2,3,
HAN Fu鄄gui1,2,3, ZHONG Sheng鄄nian1,2,3 ( 1 Minqin National Station for Desert Steppe Ecosystem
Studies, Minqin 733300, Gansu, China; 2Gansu Province Key Laboratory of Desertification Comba鄄
ting, Lanzhou 730070, China; 3Gansu Desert Control Research Institute, Lanzhou 730070, Chi鄄
na) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(5): 1210-1218.
Abstract: Based on the phenological data in 1974-2009 and the plot vegetation data in 2002-2010
as well as the meteorological data, this paper analyzed the responses of the vegetations in Minqin
desert area to climate change. In 1961 -2010, the air temperature and air humidity in the study
area increased, and the increasing rate of the mean annual air temperature was greater than the
global level and China爷s level over the past century. The responses of the vegetations to the air tem鄄
perature change were mainly manifested in the advance of spring phenology, delay of autumn phe鄄
nology, and lengthening of growing duration, whereas the responses of the vegetations to precipitati鄄
on change were mainly manifested in the decrease of vegetation coverage and pure coverage with the
decreasing precipitation. The plant density and richness fluctuated with the variation of precipitati鄄
on, and the vegetation coverage and pure coverage were positively correlated with the annual precip鄄
itation firstly, and the precipitation in Jun-July and in April-May secondly. The plant density and
richness were positively correlated with the precipitation in September. The advance of the spring
phenology was in the order of bud鄄expansion > bud鄄opening > beginning of flowering > beginning of
leaf鄄extension and leaf flourish > flower鄄bud appearance > flower flourishing > end of flowering >
fruit鄄maturity, whereas the delay of autumn phenology was in the order of full leaf鄄discoloration >
beginning of leaf鄄fall > beginning of leaf鄄discoloration > end of leaf鄄fall. As compared with the in鄄
crease of air temperature in autumn, the increase of air temperature in spring had greater effects on
the plant phenology in Minqin desert area.
Key words: air temperature; precipitation; plant phenology; vegetation coverage; pure coverage;
Minqin desert area.
*国家重点基础研究发展计划项目(2011CB411912)和甘肃省科学基金项目(1010RJZA133)资助.
**通讯作者. E鄄mail: czf123@ sina. com
2011鄄08鄄08 收稿,2012鄄02鄄16 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 5 月摇 第 23 卷摇 第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2012,23(5): 1210-1218
摇 摇 近年来,全球气候变暖已成为一个全世界广泛
关注的问题.政府间气候变化专门委员会(IPCC)第
4 次评估报告称,1906—2005 年全球地表平均温度
上升 0郾 74 益,20 世纪后半叶北半球平均温度是近
1300 年中最高的 20 年[1] . 与 1980—1999 年相比,
如果未来全球平均增温 1郾 5 ~ 2郾 5 益,将有 20% ~
30%的物种可能面临灭绝的风险;如果升温幅度超
过 3郾 5 益,则高达 40% ~ 70%的物种可能灭绝[2] .
Kitoh等[3]发现,印度洋夏季季风降水随全球增暖而
显著增加.
20 世纪以来,中国年均气温上升了 0郾 4 ~ 0郾 5
益,略低于全球平均水平(0郾 6 益),中国西部特别是
西北的陕、甘、宁、新的变暖强度高于全国平均
值[4-5] . 50 年来,陕甘宁地区年均温呈明显上升趋
势,冬春季气温增幅较大,降水呈减少趋势[6] . 中国
大范围明显的降水增加主要发生在西部地区,以西
北地区尤为显著[7] . 有研究表明,中国西北干旱区
的降水量与全球平均气温变化之间存在一定的对应
关系[8-9] .
20 世纪 80 年代以后,气候增暖使欧洲的许多
物候现象发生了明显变化. 从北欧斯堪的纳维亚到
欧洲东南部的马其顿地区,毛白杨展叶期比 30 年前
提前了 6 d,秋季叶变色期推迟了 5 d[10] . 欧洲地区
早春气温每升高 1 益,植物生长季提早约 7 d;年均
温升高 1 益,生长季长度延长 5 d[11-12] .欧洲国际物
候园对 1959—1996 年间的资料进行分析表明,春季
物候期提前 6郾 3 d,秋季物候期推迟 4郾 5 d[13],这与
1982—1990 年间 45毅—70毅 N 地区归一化植被指数
(NDVI)的基本一致[14] . R觟tzer等[15]依据中欧 10 个
地区 1951—1995 年春季物候期的观测,得出植物生
长季每 10 年提前 1郾 3 ~ 4郾 0 d 的趋势. Menzel[13]对
1959—1996 年中欧 10 个地区 1951—1995 年春季物
候期的观测资料分析表明,一些植物种春季物候期
平均提前 2郾 1 d·(10 a) -1,秋季物候期平均推迟
1郾 6 d·(10 a) -1,整个生长季平均延长 3郾 6 d·
(10 a) -1 . 20 世纪 90 年代以来,随着气温的持续升
高,美国西南部和墨西哥西北部植物的开花期有所
提前[16],而美国的植物物候提前日数和生长期延长
日数略小于欧洲. 1969—1998 年欧洲地区生物春季
物候提早 8 d[11],1959—1993 年北美提早 6 d[17] .
植物是响应区域性气候变化最灵敏的指示
物[18-19] .干旱荒漠气候响应全球变暖的方式不同,
干旱荒漠区的许多生态环境问题可能与气候变暖密
切相关[20] .目前的相关研究主要集中在植被物候对
气候变化的响应研究[19,21-22]以及基于模型模拟的
植物对气候变化的响应研究[23] . 如李晓兵等[24]利
用 1983—1999 年的 NOAA / AVHRR资料,分析了中
国北方荒漠草原植被对气候变化的响应;常兆丰
等[25]分析了民勤荒漠区 18 种木本植物与气温变化
的关系;张学涛和谭敦炎[26]分析了新疆准噶尔荒漠
中 10 种菊科短命植物与气候因子的关系.但迄今关
于荒漠植物对气候变化的响应研究较少,从植物群
落样方定位监测角度研究植物或植被生长状况对气
候变化的响应则更是鲜见,其原因可能是缺少植被
的长期定位观测资料.
气候变化将导致一些植物分布范围减少、甚至
消失,而使另一些植物分布范围扩大[25,27] . 荒漠植
被是很重要的植被类型,在荒漠生态系统中占有重
要地位.明确荒漠植被对气候变化的响应,对荒漠区
生态管理和应对气候变化具有十分重要的意义. 为
此,本文基于甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外
科学观测研究站 1974—2009 年的植物物候资料和
2002—2010 年的植被群落样方定位观测资料,分析
了民勤荒漠植被对气候变化的响应.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
民勤荒漠区 ( 38毅 08忆—39毅 26忆 N, 101毅 59忆—
104毅12忆 E)位于中国西北甘肃省黄河以西的石羊河
下游,腾格里沙漠西部边缘,西北面为巴丹吉林沙
漠.境内沙漠、戈壁、盐碱滩地和低山残丘面积占土
地总面积的 94郾 2% ,绿洲占 5郾 8% .该区属典型的干
旱荒漠气候,年均日照时数 2731郾 5 h,年均温 7郾 8
益,年降水量 116郾 5 mm,年蒸发量 2383郾 7 mm,干燥
度 5郾 85,平均风速 2郾 4 m·s-1,风速逸17 m·s-1的
年日数 27郾 4 d,生态环境正在迅速退化[28] .
观测区民勤沙生植物园(38毅34忆 N,102毅59忆 E)
位于民勤西沙窝,平均海拔 1378 m. 当地在汉代以
前曾有广阔的水域,汉代以来出现沙漠化,生态环境
逐渐退化,现为连绵起伏的沙丘,地下水位深达
22 ~ 23 m,天然分布的植物以沙旱生的灌木、小灌木
和草本植物为主,一般盖度在 15%以下,乔木均为
人工种植[28] .
1郾 2摇 资料来源与观测项目
气温、降水和空气相对湿度等气象资料源于民
勤治沙综合试验站气象场 1961—2010 年的观测数
11215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 常兆丰等: 民勤荒漠植被对气候变化的响应摇 摇 摇 摇 摇
据.物候资料源于民勤沙生植物园 1974—2009 年
22 种植物(表 1)的物候观测数据,包括 15 个观测
物候(表 2).
植物(植被)资料源于 2002—2010 年定位样方
观测数据,其中,沙蒿(Artemisia arenaria)样方 2 个,
麻黄(Ephedra przewalskii)样方 2 个,梭梭(Haloxylon
ammodendron)样方 2 个,梭梭+白刺(Nitraria tangu鄄
torum)样方 3 个,梭梭+白刺样方和梭梭样方面积均
为 10 m伊10 m,沙蒿样方和麻黄样方面积均为 2 m伊2
m.调查时间为每年 9 月下旬,调查指标主要有植物
种类、植株高度、密度、冠幅和土壤水分等.植被盖度
为植株地上部分占样地面积的百分比,植被纯盖度为
扣除植物冠幅内空隙(目测法)后的盖度.植物观测样
方和物候观测样地与气象观测场相距 1 ~4 km.
1郾 3摇 数据处理
春季物候期包括芽膨大期、芽开放期、展叶始
表 1摇 民勤沙生植物园物候观测主要植物
Table 1摇 Main plants observed on phenology in Minqin bo鄄
tanical garden
科名
Family
类型
Type
序号
No郾
物种
Species
杨柳科 乔木 1 新疆杨 Populus alba var郾 pyramidalis
Salicaceae Arbor 2 二白杨 Populus gansuensis
蔷薇科
Rosaceae
乔木
Arbor
3 杏 Prunus armeniaca
榆科
Ulmaceae
乔木
Arbor
4 白榆 Ulmus pumila
豆科
Leguminosae
乔木
Arbor
5 刺槐 Robinia pseudoacacia
灌木
Shrub
6 紫穗槐 Amorpha fruticosa
草本 7 柠条锦鸡儿 Caragana korshinskii
Herbage 8 中间锦鸡儿 Caragana intermedia
9 紫花苜蓿 Medicago sativa
10 甘草 Glycyrrhiza uralensis
11 苦豆子 Sophora alopecuroides
鼠李科
Rhamnaceae
乔木
Arbor
12 枣 Ziziphus jujuba
木樨科 灌木 13 连翘 Forsythia suspense
Oleaceae Shrub 14 紫丁香 Syringa oblata
15 白丁香 Syringa oblata var郾 alba
柽柳科
Tamaricaceae
灌木
Shrub
16 长穗柽柳 Tamarix elongata
茄科
Solanaceae
灌木
Shrub
17 黑果枸杞 Lycium ruthenicum
蒺藜科
Chenopodiaceae
灌木
Shrub
18 白刺 Nitraria tangutorum
菊科
Asteraceae
灌木
Shrub
10 沙蒿 Artemisia arenaria
藜科
Chenopodiaceae
小乔木
Small arbor
20 梭梭 Haloxylon ammodendron
毛茛科
Ranunculaceae
灌木
Shrub
21 牡丹 Paeonia suffruticosa
草本
Herbage
22 芍药 Paeonia lactiflora
表 2摇 22 种植物的物候平均发生日期
Table 2摇 Average phenology date of 22 species
物候
Phenology
编号
No郾
平均日期
Average
date
标准差
SD
芽初膨大 Bud鄄expansion 1 04鄄01 3郾 18
芽开放期 Bud鄄opening 2 04鄄11 2郾 73
展叶始期 Beginning of leaf鄄extension 3 04鄄23 2郾 36
展叶盛期 Beginning of leaf flourish 4 05鄄02 2郾 27
花蕾序现 Flower鄄bud appearance 5 05鄄02 2郾 56
开花始期 Beginning of flowering 6 05鄄14 2郾 27
开花盛期 Flower flourishing 7 05鄄22 1郾 94
开花末期 End of flowering 8 06鄄03 2郾 20
果实成熟 Fruit鄄maturity 9 07鄄26 1郾 27
落果始期 Beginning of fruit鄄fall 10 08鄄05 0郾 87
落果末期 End of fruit鄄fall 11 08鄄22 0郾 98
叶初变色 Beginning of leaf鄄discoloration 12 09鄄28 2郾 89
叶全变色 Whole leaf鄄discoloration 13 10鄄15 2郾 54
落叶始期 Beginning of leaf鄄fall 14 10鄄11 2郾 26
落叶末期 End of leaf鄄fall 15 10鄄28 2郾 30
期、展叶盛期和花蕾花序期,平均开始于 4 月 1 日,
平均结束于 5 月 2 日.秋季物候期包括叶初变色期、
叶全变色期、落叶始期和落叶末期,平均开始于 9 月
28 日,平均结束于 10 月 28 日.植物多度=样方中该
植物株数 /该样方中全部植物株数伊100% .
采用 SPSS 13郾 0 软件对数据进行回归分析和相
关分析(琢=0郾 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 气候、物候和植被盖度的变化趋势
1961—2010 年,研究区年均气温表现为显著增
加趋势(P<0郾 05),增加速率为 0郾 12 益·(10 a) -1;
年降水量以 3郾 46 mm·(10 a) -1的速率增加,但增
加趋势未达到显著水平(P>0郾 05);年均相对湿度呈
极显著增加(P<0郾 01),增速达 1郾 85%·(10 a) -1 .
1974—2009 年,研究区植物春季物候开始日期表现
为极显著提前 (P < 0郾 01),提前速率为 2郾 16 d·
(10 a) -1;植物秋季物候结束日期呈极显著推迟趋
势(P<0郾 01),推迟速率为 1郾 24 d·(10 a) -1 . 2002—
2010 年,9 月植被盖度呈显著下降趋势(P<0郾 05),
下降速率为 4郾 16%·(10 a) -1,植被纯盖度也表现
为显著下降趋势(P<0郾 05),下降速率为 2郾 53% ·
(10 a) -1(图 1).
2郾 2摇 植物物候与气温的关系
2郾 2郾 1 响应气温变化的敏感物候 摇 1974—2009 年,
研究区植物春季物候提前 7郾 57 d,秋季物候推迟
4郾 33 d,生长期延长 11郾 90 d. 植物物候变化与降水
和空气湿度变化的相关性不显著(P>0郾 05),而与气
2121 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
图 1摇 研究区气候、物候以及植被盖度的变化趋势
Fig. 1摇 Change trends of climate, phenology and vegetation coverage in the study area郾
玉:盖度 Coverage; 域:纯盖度 Pure coverage郾 下同 The same below.
温变化关系密切.
22 种植物的 15 个物候中,芽膨大期提前(日数
减少)与当月平均气温升高呈显著负相关(P<0郾 05)
的植物种数(22 种)占 100% ,花蕾花序期提前与当
月平均气温升高呈显著负相关(P<0郾 05)的植物种
数(21 种)占 95郾 5% ,芽开放期和展叶始期提前与
当月平均气温升高呈显著负相关(P<0郾 05)的植物
种数(20 种)均占 90郾 9% ,展叶盛期提前与当月平
均气温升高呈显著负相关(P<0郾 05)的植物种数(18
种)占 81郾 8% ,开花始期提前与当月平均气温升高
呈显著负相关 (P < 0郾 05)的植物种数 (16 种)占
72郾 7% ,其他物候的变化与当月平均气温显著相关
的植物种数百分比均小于 50% ,叶初变色、叶全变
色、始落叶期和落叶末期的推迟与当月气温升高呈
正相关关系(图 2).
摇 摇 植物物候变化与气温变化的相关分析结果表
明:1)物候提前与当月气温升高负相关由大到小的
物候依次是:芽初膨大期>花蕾序出现>芽开放期和
展叶始期>展叶盛期>开花始期>开花盛期>开花末
期 >果实成熟期>落果始期;物候推迟与当月气温升
图 2摇 1974—2009 年研究区物候变化与气温变化显著相关
的植物百分比
Fig. 2摇 Percentage of plants significantly related to phenological
changes and temperature changes in the study area郾
玉:物候变化与当年气温相关 Significant correlation between phenological
variation and the temperature current year;域:物候变化与当月气温相关
Significant correlation between phenological variation and the temperature
current month; 芋:物候变化与上月气温相关 Significant correlation be鄄
tween phenological variation and the temperature last month郾
31215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 常兆丰等: 民勤荒漠植被对气候变化的响应摇 摇 摇 摇 摇
图 3摇 研究区植物物候与气温变化的关系
Fig. 3摇 Relationships between plant phenology and temperature change in the study area郾
玉:3 月气温 5 年滑动平均值 5鄄year moving average of the temperature in March; 域:生长期 5 年滑动平均值 5鄄year moving average in the growth pe鄄
riod; 芋:1974-2009 年气温 5 年滑动平均值 5鄄year moving average of the temperature from 1974 to 2009; 郁:4 月气温 5 年滑动平均值 5鄄year mov鄄
ing average of the temperature in April;吁:春季物候开始日数 5 年滑动平均值 5鄄year moving average of starting days of phenology in Spring; 遇: 2 月
气温 5 年滑动平均值 5鄄year moving average of the temperature in February; 喻:秋季物候结束日数5 年滑动平均值5鄄year moving average of the end鄄
ing days of phenology in Autumn郾
高正相关由大到小的物候次序是:叶全变色期>叶
初变色期>落叶末期>落叶始期. 2)早春从芽膨大开
始,植物物候提前与当月气温升高的负相关关系逐
渐减弱. 3)气温对植物物候影响的大小顺序是:物
候发生当月平均气温>当年平均气温>物候发生上
月平均气温. 4)春季物候提前日数大于秋季物候推
迟日数,春季物候变化与气温变化的关系更密切,春
季气温的升高对植物物候的影响大于秋季气温升高
4121 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
对物候的影响.
2郾 2郾 2 物候对气温变化的响应摇 植物的春季物候从
芽初膨大开始,秋季物候结束于落叶末期,从芽初膨
大到落叶末期的长度为植物的生长期(表 1).
植物生长期长度与 3 月气温变化和年均气温变
化均呈极显著正相关(P<0郾 01),与 4 月气温变化呈
显著正相关(P<0郾 05);植物的春季物候开始日期与
3、4 月气温和年均气温均呈极显著负相关 ( P <
0郾 01),与 2 月气温呈显著负相关(P<0郾 05);植物的
秋季物候结束日期与 10 月和年均气温呈极显著正
相关(P<0郾 01)(图 3).
2郾 3摇 植被盖度与降水的关系
当地气候响应全球变暖的表现主要是气温升
高、空气湿度增大(图 1). 1961—2009 年,研究区空
气湿度的增大与降水量增加显著相关(P<0郾 05) [29] .
2002—2010年,研究区年均气温变化趋势不显著(P>
0郾 05),而同期降水量呈极显著减少趋势(P<0郾 01),4
种植物群落样方平均的植被盖度和纯盖度均与年降
水量呈极显著正相关(P<0郾 01)(图 4).
沙蒿群落样方和麻黄群落样方各有灌木和草本
2 种生活型,梭梭人工林群落样方和梭梭+白刺群落
样方中各有乔木、灌木和草本 3 种生活型,梭梭+白
刺群落样方中无乔木.
图 4摇 2002—2010 年研究区植被盖度与降水量的关系
Fig. 4摇 Relationships between coverage and precipitation in the
study area in 2002-2010郾
玉:盖度 Coverage; 域:纯盖度 Pure coverage; 芋:年降水量 Annual
precipitation郾 下同 The same below郾
摇 摇 2002—2010 年,研究区沙蒿群落的植被盖度表
现为显著下降趋势(P<0郾 05),下降速率为 5郾 8%·
(10 a) -1,纯盖度呈极显著下降趋势(P<0郾 01),下
降速率为 3郾 6%·(10 a) -1;麻黄群落的植被盖度表
现为显著下降趋势(P<0郾 05),下降速率为 1郾 7%·
(10 a) -1,纯盖度的下降趋势不显著 ( P > 0郾 05 )
(图 5).
沙蒿群落样方的植被盖度及纯盖度与年降水
量及6—7月降水量均呈极显著正相关(P<0郾 01) ;
图 5摇 4 种植物群落盖度及纯盖度与降水量的关系
Fig. 5摇 Relationships between coverage, pure coverage and precipitation in 4 plant communities郾
郁:6-7 月降水量 Precipitation from June to July; 吁:4-5 月降水量 Precipitation from April to May郾 a)沙蒿 Artemisia arenaria; b)麻黄 Ephedra prze鄄
walskii; c)梭梭 Haloxylon ammodendron; d)梭梭+白刺 Haloxylon ammodendron + Nitraria tangutorum郾 下同 The same below郾
51215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 常兆丰等: 民勤荒漠植被对气候变化的响应摇 摇 摇 摇 摇
麻黄群落样方的植被盖度和纯盖度与年降水量及
6—7 月降水量均呈极显著正相关(P<0郾 01);梭梭
群落样方的植被盖度与 9 月降水量呈显著正相关
(P<0郾 05),纯盖度与年降水量及 4—5 月降水量分
别呈极显著正相关(P <0郾 01)和显著正相关(P <
0郾 05);梭梭+白刺群落样方的植被盖度及纯盖度均
与年降水量呈极显著正相关(P<0郾 01),盖度及纯盖
度与 4—5 月降水量及 6—7 月降水量均呈显著正相
关(P<0郾 05)(图 5).
2郾 4摇 植株密度与降水的关系
2郾 4郾 1 植株密度变化 摇 2002—2010 年,4 种植物群
落的植株总密度减少趋势均不显著(P>0郾 05). 其
中,沙生珍茅(Stipa glareosa)在沙蒿样方中每年减
少 0郾 15 株(P<0郾 01);沙拐枣(Calligonum mongoli鄄
cum)在梭梭样方中每年增加 1郾 08 株(P<0郾 01),在
梭梭+白刺样方中每年增加 2郾 33 株(P<0郾 01);虫实
(Corispermum patelliforme)在梭梭样方中每年减少
2郾 34 株(P<0郾 05).
2郾 4郾 2 植株密度与降水量的关系摇 研究区各样方植
株密度波动较大,其波动性与气温变化的关系均不
显著(P>0郾 05),但与 9 月降水量的关系密切,与其
他月份降水量和年降水量不相关(P>0郾 05). 其中,
沙蒿样方和梭梭样方的植株密度均与 9 月降水量呈
显著正相关(P<0郾 05);麻黄样方、梭梭+白刺样方的
植株密度均与 9 月降水量呈极显著正相关 (P <
0郾 01)(图 6).
对各群落样方的植物分别统计结果表明:1)草
本植物的密度对降水反应较敏感;2)植株对 9 月
(调查当月)降水量最敏感,其次是年降水量,再次
是 4—5 月降水量.
图 6摇 4 种植物群落植株密度与 9 月降水量的关系
Fig. 6摇 Relationships between plant density and precipitation of
September in 4 plant communities郾
e)9 月降水量 Precipitation in September郾
2郾 5摇 植物多度与降水的关系
2郾 5郾 1 植物多度变化 摇 2002—2010 年,研究区 9 个
样方中均有沙拐枣分布,其中,8 个样方中的沙拐枣
多度显著增加,9 个样方平均多度的增幅为每年
0郾 012 株(P<0郾 01);5 个样方中有虫实分布,其中,
仅 2 个样方中的虫实多度显著减少(P<0郾 05);只有
1 个样方中有黄花矶松(Limonium aureum)分布,其
多度呈显著减少趋势(P<0郾 05)(图 7).
2郾 5郾 2 植物多度与降水量的关系 摇 研究期间,除沙
拐枣、虫实和黄花矶松之外,其他植物多度的变化趋
势均不显著(P>0郾 05).植物多度的波动性较大,且
其波动与降水量关系较密切.与植株密度一样,植物
多度对 9 月(调查当月)降水量最敏感,其次是年降
水量,再次是 4—5 月降水量(表 3).
3摇 讨摇 摇 论
全球气候变化的主要表现是气温升高、降水增
加和空气湿度增大[1,22,25] .民勤荒漠区气温和空气
图 7摇 植物多度变化趋势
Fig. 7摇 Change trends of plant abundance郾
a)沙拐枣 Calligonum mongolicum; b)虫实 Corispermum patelliforme;
c)黄花矶松 Limonium aureum郾
6121 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
表 3摇 植物多度与不同月份降水量的相关分析
Table 3摇 Correlation analysis between plant abundance and precipitation at different months
物种
Species
沙蒿群落
A郾 arenaria
community
9 8—9 6—7 4—5 年均
Annual
麻黄群落
E郾 przewalskii
community
9 8—9 6—7 4—5 年均
Annual
梭梭群落
H郾 ammodendron
community
9 8—9 6—7 4—5 年均
Annual
梭梭+白刺群落
H郾 ammodendron+
N郾 tangutorum community
9 8—9 6—7 4—5 年均
Annual
沙拐枣 C郾 mongolicum - - * - - - - - - - - - ** - - - - - - *
虫实 C郾 patelliforme - - - * ** - - - - - - ** - - - - - - ** **
黄花矶松 L郾 aureum - - - - - - - - - - - - - - - - - - ** *
- P>0郾 05; * P<0郾 05; **P<0郾 01郾
图 8摇 1961—2010 年研究区降水量距平
Fig. 8摇 Precipitation anomaly in the study area in 1961-2010.
湿度的变化与全球一致,而降水的增加趋势不显著.
降水量增加趋势不显著的原因是多年变差较大,
2002—2010 年年均降水量的标准差为 25郾 82 mm
(图 8).在干旱荒漠区,气温影响植物物候[25],而植
被的生长状况主要受降水量变化的影响,降水通过
改变土壤水分条件进而影响植物生长[30] .
摇 摇 在民勤荒漠区,植物一般于 8 月下旬果实成熟,
至 9 月中、下旬完成全年的植株生长量[28],叶子开
始变黄(表 2).因此,本文的植被样方调查选定在 9
月下旬.植物物候观测的是植株个体,而植被调查采
用的是样方,故在个体水平上分析植物对气候变化
的响应,在群落水平上分析植物盖度、密度、多度等
与降水的关系.
梭梭属于小乔木或大灌木,麻黄为深根性灌木,
沙生针茅属多年生草本,研究区乔木、灌木和多年生
草本等一些深根性植物的多度受调查当月降水量的
影响不大.而沙米、盐生草等一年生草本在水分条件
适宜时会产生大量幼苗.沙蒿属于浅根性植物,当土
壤水分条件适宜时,也会产生大量幼苗.
不论是国内还是国外,植物(植被)的定位监测
(观测)时间很短,而利用卫星图像的研究一般比较
粗略.植物对气候变化的响应同时受多种环境因素
的综合影响,是一个波动变化的过程,不同的植物群
落、群丛以及不同的植物种对气候变化的响应各不
相同,尤其是植株密度、植物多度的差异较大.因此,
有关植物对气候变化的响应,应以长期的定位样方
研究为主.
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作者简介 摇 常兆丰,男,1957 年生,硕士,研究员. 主要从事
荒漠生态研究,发表论文 90 余篇、专著 2 部. E鄄mail: czf123
@ sina. com
责任编辑摇 杨摇 弘
8121 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷