全 文 ：陕北黄土区封禁流域坡面微地形植被特征分异*
王摇 晶1 摇 朱清科1**摇 秦摇 伟2 摇 张宏芝1 摇 云摇 雷1 摇 谢摇 静1 摇 邝高明1
( 1北京林业大学水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室, 北京 100083; 2中国水利水电科学研究院泥沙研究所, 北京
100044)
摘摇 要摇 以陕西省吴起县合沟流域内微地形及原状坡面的植被调查数据为基础,研究浅沟、
切沟、塌陷、缓台和陡坎 5 种黄土高原典型微地形植被特征及其与原状坡面的差异. 结果表
明: 黄土区封禁流域坡面微地形内植物群落物种组成、数量特征及其多样性存在明显差异.
经过 12 年的自然恢复,研究区域形成以铁杆蒿和茭蒿为优势种的草本群落,伴生种中,陡坎
和切沟出现灌木扁核木和柠条,缓台出现湿生性植物芦苇.微地形植被的盖度、平均高度和生
物量多优于原状坡面,且以切沟和塌陷最为显著. 不同微地形 Shannon 指数的大小顺序为陡
坎>切沟>浅沟>原状坡面>缓台>塌陷.
关键词摇 黄土高原微地形摇 植物群落摇 物种组成摇 数量特征摇 多样性
文章编号摇 1001-9332(2012)03-0694-07摇 中图分类号摇 Q948摇 文献标识码摇 A
Differentiation of vegetation characteristics on slope micro鄄topography of fenced watershed
in loess area of north Shaanxi Province, Northwest China. WANG Jing1, ZHU Qing鄄ke1, QIN
Wei2, ZHANG Hong鄄zhi1, YUN Lei1, XIE Jing1, KUANG Gao鄄ming1 ( 1Ministry of Education Key
Laboratory of Soil and Water Conservation and Desertification Combating, Beijing Forestry Universi鄄
ty, Beijing 100083, China; 2Department of Sedimentation, China Institute of Water Resources and
Hydropower Research, Beijing 100044, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(3): 694-700.
Abstract: Based on the investigation data of the vegetations in Hegou valley in Wuqi County of
Shaanxi Province, this paper studied the vegetation characteristics on the five typical micro鄄topogra鄄
phy categories including shallow gully, gully, collapse, platform, and scarp in the loess area of
north Shaanxi, with the undisturbed slope as the control. There existed distinct differences in the
species composition, quantitative characteristics, and species diversity of plant communities on the
five typical micro鄄topography categories and the undisturbed slope. After twelve years of enclosure
recovery, the study area formed herbaceous plant community, with Artemisia sacrorum and Artemisia
giraldii as the dominant species. Among the main companion species, shrubs such as Prinsepia uni鄄
flora and Caragana korshinskii were found in scarp and gully, and hygrophyte Phragmites australis
appeared in platform. The coverage, height, and biomass of the plant communities on most of the
micro鄄topography categories, especially on the gully and collapse, were larger than those on the un鄄
disturbed slope. The Shannon index on the micro鄄topography categories and undisturbed slope was
in the order of scarp > gully> shallow gully> undisturbed slope> platform> collapse.
Key words: micro鄄topography of loess plateau; plant community; species composition; quantitative
characteristics; species diversity.
*“十二五冶国家科技支撑计划项目(2011BAD38B06)资助.
**通讯作者. E鄄mail: xiangmb@ bjfu. edu. cn
2011鄄06鄄26 收稿,2011鄄12鄄08 接受.
摇 摇 黄土高原是我国生态环境最为脆弱的地区之
一,植被恢复是该地区生态环境建设的重要途径.传
统植被恢复中往往以坡面为单元进行林草物种和栽
植模式选择,但由于土壤侵蚀形成不同规模的侵蚀
沟将坡面分割,使黄土高原形成千沟万壑的破碎地
貌,以及大量变化多端的微地形,如浅沟、切沟、缓
台、塌陷等.由于局部地形变化,微地形造成光照、热
量、水分和养分等资源因子的空间再分配,并通过调
节降水入渗和土壤蒸发来影响植被生长,最终使微
地形内的植被特征明显区别于所在坡面内未发生地
形变化的原状坡面[1-3] . 在黄土高原植被恢复过程
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 3 月摇 第 23 卷摇 第 3 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, Mar. 2012,23(3): 694-700
中,配置人工植被时若忽略微地形及其带来的生境
差异,可能造成整地投入增加或植被持续生长不良
等问题.因此,研究微地形植被特征分异,掌握不同
微地形所适宜的植被配置结构,在人工植被恢复过
程中充分利用坡面天然微地形对植被分布的影响,
打破传统的坡面配置尺度而形成更合理的植被配置
模式,将有效地促进黄土高原人工植被的持续性和
稳定性.
目前关于微地形植被的研究主要集中在日本,
Hara[1]、Kikuchi[4]和 Nagamatsu 等[5-6]对丘陵地区
微地形进行了识别和分类,研究了不同微地形对树
木生长的影响,结果表明,上、下坡面植被在优势种
分布、物种组成以及个体大小和林分结构上存在显
著的差异;Enoki[7]研究也证实,微环境差异是决定
植物物种多样性的主要因子;Sakai 和 Ohsawa[8]对
日本中部清澄山(Kiyosumi Mt郾 )的植被格局与微地
形的研究表明,地表干扰是植被分布格局的主要影
响因子;在北美地区,Beatty[9]对纽约东部山毛榉森
林的研究发现,山丘、凹地和相邻的原状土形成的微
地形能显著影响植物密度和盖度;我国杨永川等[2]
对浙江天童国家森林公园不同微地形单元内植被物
种组成及其林分结构进行了研究,结果表明,下部坡
面各微地形单元的林分垂直构造比上部坡面复杂,
但其密度低于上部坡面微地形单元. 近期国内外对
微地形植被的研究较少[10-12],有关黄土高原地区微
地形植被的研究尚未见报道. 本文以陕北黄土区吴
起县合沟流域自然恢复植物群落为对象,分析不同
微地形与原状坡面植被的物种组成、数量特征及其
多样性,旨在揭示黄土区坡面微地形植被特征分异,
为优化黄土区人工植被配置,促进当地生态环境改
善提供科学参考.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区位于陕西省吴起县吴起镇中部的合沟流
域(36毅53忆23义—36毅55忆07义 N, 108毅12忆20义—108毅13忆
55义 E),海拔 1350 ~ 1585 m.该地区属半干旱温带大
陆性季风气候,年平均气温 7郾 8 益,年平均日照时数
2400 h,无霜期 96 ~ 146 d,多年平均陆地蒸发量
400 ~ 450 mm,多年平均降雨量 478 mm,7—9 月降
雨占年均降雨量的 62% ,干旱、冰雹、暴雨、大风及
霜冻等自然灾害频发. 该流域属于典型黄土高原丘
陵沟壑地貌,长期的土壤侵蚀形成了大量不同类型
的微地形.自 1998 年退耕还林工程以来,全流域封
山禁牧,之前的坡耕地,封育后完全依靠植被自然恢
复,现以草本群落为主,坡面零星分布有小灌木以及
乔木幼苗,沟底有少量乔木出现.
1郾 2摇 微地形的定义及分类
微地形一般指小尺度的地形变化.日本生态学
家 Kikuchi[4]、Nagamatsu 等[5-6]将丘陵地区微地形
分为:顶坡、上部边坡、谷头凹地、下部边坡、麓坡、泛
滥性阶地和谷床 7 类. 本文中微地形是指在土壤侵
蚀等外营力作用下,黄土坡面上形成的大小不等、形
状各异、生境条件有微小变化的局部地形.由于坡面
造林植物种的配置以米为单位设计,本文微地形是
指坡面内范围 1 m2以上的局部地形.依照黄土高原
地形特征,将微地形划分为:浅沟、切沟、塌陷、缓台、
陡坎 5 类(图 1).其中,浅沟(A)是黄土侵蚀沟发育
过程的初级状态,由于降雨形成的地面径流在汇集
过程中,集中股流冲刷下切而形成,横断面为宽浅槽
形;切沟(B)是浅沟侵蚀的继续发展,横断面呈“V冶
字形,在长、宽、深三方面同时进行不同程度的侵蚀;
塌陷(C)是指坡面陷穴、集中股流溯源侵蚀等土壤
侵蚀形成的凹陷状地形;缓台(D)指坡面局部坡度
明显小于整个坡面平均坡度的平缓地段;陡坎(E)
是指坡面局部坡度明显大于整个坡面平均坡度的陡
峭地段[13] .
1郾 3摇 研究方法
分别于 2009 年 7 月和 2010 年 7—8 月,对研究
区内微地形及原状坡面植被进行样方调查. 由于研
究流域内极少出现乔灌木,加之微地形的地形条件
限制,调查样方取样面积为 1 m伊1 m;如有小灌木或
乔木幼苗出现,则根据地形条件将样方适当扩大.样
地设置:在流域的代表性部位选择若干个横断面
(如沟头、沟口等),根据不同的坡向 (阴坡:0—
67郾 5毅 N或 337郾 5毅—360毅 N、半阴坡:67郾 5毅—112郾 5毅
N或 292郾 5毅—337郾 5毅 N、半阳坡:112郾 5毅—157郾 5毅 N
图 1摇 黄土高原微地形示意图
Fig. 1摇 Schematic of micro鄄topography in Loess Plateau郾
5963 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 晶等: 陕北黄土区封禁流域坡面微地形植被特征分异摇 摇 摇 摇 摇
或 247郾 5毅—292郾 5毅 N、阳坡:157郾 5毅—247郾 5毅 N )
共设置 8 条样带,每条样带从坡面上部到下部依次
设置 2 ~ 4 个 20 m伊20 m的样地,共 24 个.在每个样
地内按照对角线法选定 5 个 1 m伊1 m 的小样方,作
为原状坡面的样方;根据各类微地形分类特征,在样
地中或周围选取典型的微地形样方进行植被调查.
本次共调查微地形样方 75 个,其中陡坎 14 个,浅沟
15 个,塌陷 17 个,缓台 14,切沟 15 个. 记录植物的
种类、盖度、平均高度等指标,称取地上部分鲜质量;
如有小灌木以及乔木幼苗出现,则记录其种类、株
数、基径、树高和冠幅,对树高逸0郾 8 m 的灌木,采用
估测模型计算其生物量[14-15],树高<0郾 8 m 的灌木
直接测其地上部分鲜质量. 同时记录每个样方的经
纬度、海拔、坡向、坡度和坡位等环境特征.生物量测
定方法使用烘干称量法.
1郾 4摇 数据处理
选用 Margalef丰富度指数(Ma)、Alatalo 均匀度
指数(Ea)、Shannon多样性指数(H)和 Simpson 多样
性指数(D)度量植物群落物种多样性特征,重要值
( IV)选用草本植物群落常用计算方法,原状坡面植
物群落的指标按对应样地内 5 个小样方的平均值计
算.计算公式为[16-18]:
Ma = (S - 1) / lnN (1)
H =- 移
S
i = 1
P i lnP i (2)
D = 1 - 移
S
i = 1
P i2 (3)
Ea = (1 /移
S
i = 1
P i2 - 1)(eH - 1) (4)
IV = (Cr + Hr) / 200 (5)
式中:S为样方中的植物种数;N 为样方中所有物种
盖度之和;Ni为物种 i 在样方中的盖度,P i = Ni / N;
Cr 为相对盖度;Hr 为相对高度.
对黄土高原坡面植物群落特征与地形因子进行
典型相关分析[19] . 其中群落特征因子包括盖度
(x1)、平均高度(x2)、生物量( x3)和物种丰富度指
数( x4 )、 Shannon 多样性指数 ( x5 )和均匀度指数
(x6);地形因子包括坡向(y1)、坡度(y2)、坡位(y3)
和微地形类型(y4).坡向、坡位以及微地形类型均分
级量化,坡向赋值为:阳坡 1,半阳坡 2,半阴坡 3,阴
坡 4;坡位赋值为:坡上 1,坡中 2,坡下 3;微地形根
据其土壤水分从小到大依次[13,20-21]赋值为:陡坎 1,
浅沟 2,塌陷 3,缓台 4,切沟 5. 分析过程通过 SPSS
17郾 0 软件完成.
植物群落的相关计算在 Excel 中完成,在 SPSS
17郾 0 软件中采用独立样本 T 检验进行差异显著性
检验(琢=0郾 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 植物群落特征与地形因子的关系
表 1 列出了 4 个典型变量的标准化典型系数
m、l,以及典型变量与原始变量间的相关系数( r).
摇 摇 由表 1 可以看出,植物群落特征与地形因子的
第 1 组典型变量达到极显著水平,第 2 组典型变量
达到显著水平;根据 4 组典型变量的特征根,前两组
典型变量相关系数包含的相关信息占两组变量总信
息的 70郾 1 % .
在第 1 组典型变量中,由地形因子的线性组合
v1与原始数据 yi的相关系数可以看出,v1与坡向和微
表 1摇 典型变量及其与原始变量相关系数
Table 1摇 Canonical variables and their correlation coefficients with original variables
典型变量
Canonical variable
x1 x2 x3 x4 x5 x6 y1 y2 y3 y4
玉 m 0郾 079 0. 238 0. 368 0. 360 0. 804 -0. 882
姿1 =0郾 644** l 0. 768 0. 077 0. 230 0. 461
r 0. 633 0. 503 0. 557 0. 673 0. 287 -0. 172 0. 833 -0. 099 0. 291 0. 652
域 m -0. 499 -0. 584 0. 871 -0. 943 1. 596 -1. 748
姿2 =0郾 477* l -0. 589 -0. 404 -0. 217 0. 787
r -0. 232 0. 035 0. 387 -0. 502 -0. 721 -0. 712 -0. 385 -0. 545 0. 039 0. 713
芋 m -0. 571 -0. 009 0. 842 -0. 805 1. 403 -0. 210
姿3 =0郾 366 l -0. 351 0. 768 0. 430 0. 373
r -0. 167 0. 291 0. 505 -0. 076 0. 390 0. 599 -0. 377 0. 706 0. 554 0. 233
郁 m -0. 600 -0. 746 0. 638 2. 051 -3. 281 2. 207
姿4 =0郾 112 l 0. 008 0. 555 -0. 903 0. 478
r 0. 110 -0. 531 0. 135 0. 307 0. 166 0. 200 0. 126 0. 442 -0. 779 0. 106
* P<0郾 05;**P<0郾 01郾
696 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
地形存在较大的正相关关系;与之对应的 u1与盖
度、均高、生物量、丰富度指数关系较密切,因此,u1
可理解为植物群落数量特征和丰富度的代表. 这说
明植物群落数量特征和丰富度与坡向和微地形类型
密切相关,在一定范围内,随着坡向值变大(由阳坡
到阴坡)以及微地形土壤水分的增加,植物群落的
数量特征指标和丰富度有增大趋势.
第 2 组典型变量中,地形因子的线性组合 v2与
微地形类型相关性最大,与坡度和坡向也存在一定
相关关系;与之对应的 u2与代表群落多样性特征的
Shannon多样性指数、均匀度指数、丰富度指数有较
大的负相关性.因此,微地形的变化对群落的多样性
特征有一定的影响.
由此可见,微地形因子与黄土区坡面植物群落
特征显著相关.它既对植物群落的盖度、平均高度和
生物量等数量特征指标有较大影响,又在一定程度
上决定了群落的多样性特征.
2郾 2摇 微地形植物群落的物种组成
经调查统计,流域样方中共出现植物 64 种,其
中灌木 4 种,分别为扁核木(Prinsepia uniflora)、柠
条 ( Caragana korshinskii )、 绣球绣线菊 ( Spiraea
blumei)和杏(Armeniaca vulgaris);草本植物 60 种,
分属 25 科 49 属,以菊科、禾本科和豆科植物为主,
分别占植物种类总数的 25郾 0% 、15郾 0%和 13郾 3% .
封育 12 年间,整个流域以草本群落为主,主要物种
有:铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、茭蒿(Artemisia gi鄄
raldii)、长芒草 ( Stipa bungeana)、达乌里胡枝子
(Lespedeza davurica)、委陵菜(Potentilla chinensis)和
硬质早熟禾(Poa sphondylodes),坡面零星分布有小
灌木以及乔木幼苗.
微地形物种组成中,陡坎共出现植物 43 种,其
中,灌木 2 种,分别为扁核木和柠条,草本植物 41
种,菊科、禾本科和豆科分别占植物种类总数的
31郾 7% 、14郾 6%和 14郾 6% ;浅沟共出现植物 32 种,
无灌木,草本植物中,菊科、禾本科和豆科分别占植
物种类总数的 21郾 9% 、18郾 8%和 15郾 6% ;塌陷共出
现植物 39 种,其中,灌木 2 种,分别为绣球绣线菊和
杏,草本植物 37 种,菊科、禾本科和豆科植物分别占
植物种类总数的 29郾 7% 、18郾 9%和 8郾 0% ;缓台共出
现植物 42 种,无灌木,草本植物中,菊科、禾本科和
豆科分别占植物种类总数的 28郾 6% 、 14郾 3% 和
19郾 0% ;切沟共出现植物 40 种,其中灌木 2 种,分别
为扁核木和柠条,草本植物 38 种,菊科、禾本科和豆
科植物分别占植物种类总数的 31郾 6% 、15郾 8% 和
10郾 5% .原状坡面共出现植物 55 种,无灌木,草本植
物中,菊科、禾本科和豆科分别占植物种类总数的
25郾 5% 、16郾 4%和 12郾 7% . 各类微地形和原状坡面
植物群落中重要值逸0郾 05 的物种见表 2.
摇 摇 由表 2 可以看出,在原状坡面和所有微地形中,
茭蒿和铁杆蒿的重要值最大,为优势种.原状坡面主
要伴生种有长芒草、达乌里胡枝子和硬质早熟禾,各
类微地形除与原状坡面相同的伴生种外,陡坎出现
了灌木扁核木,切沟出现了扁核木和柠条,缓台出现
常见的湿生植物芦苇(Phragmites australis). 同时从
数值中看出,塌陷中茭蒿的重要值远大于其他物种.
2郾 3摇 微地形植物群落数量特征分异
由典型相关分析可知,除微地形外,坡向因子仍
是影响黄土高原坡面植物群落特征的首要因子. 因
此,对比分析阴坡与阳坡各类微地形的盖度、均高以
及生物量特征分异,并检验其与原状坡面的差异显
著性(表 3).
阴坡内,所有微地形盖度均高于原状坡面 . 其
表 2摇 微地形植物群落主要植物种重要值
Table 2摇 Importance value of main plant species of plant communities on micro鄄topography
植物种
Plant species
陡坎
Scarp
浅沟
Shallow gully
塌陷
Collapse
缓台
Platform
切沟
Gully
原状坡面
Undisturbed slope
茭 蒿 Artemisia giraldii 0郾 155 0郾 173 0郾 269 0郾 110 0郾 198 0郾 169
铁杆蒿 Artemisia sacrorum 0郾 162 0郾 178 0郾 144 0郾 182 0郾 192 0郾 179
长芒草 Stipa bungeana 0郾 118 0郾 152 - 0郾 088 0郾 065 0郾 093
达乌里胡枝子 Lespedeza davurica 0郾 062 0郾 064 - 0郾 094 - 0郾 084
硬质早熟禾 Poa sphondylodes - - 0郾 092 0郾 064 0郾 066 0郾 056
星毛委陵菜 Potentilla acaulis 0郾 074 - - - - -
百里香 Thymus mongolicus - 0郾 054 0郾 054 - - -
扁核木 Prinsepia uniflora 0郾 062 - - - 0郾 059 -
芦 苇 Phragmites australis - - - 0郾 052 - -
委陵菜 Potentillae chinensis - 0郾 052 - - - -
柠 条 Caragana korshinskii - - - - 0郾 050 -
7963 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 晶等: 陕北黄土区封禁流域坡面微地形植被特征分异摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 微地形植物群落数量特征
Table 3摇 Quantitative characteristics of plant communities
on micro鄄topography
微地形
Micro鄄
topography
类型
Type
盖度
Coverage
(% )
平均高度
Average
height
(cm)
生物量
Biomass
(g·m-2)
阴坡 陡坎 Scarp 70郾 0 28郾 3 88郾 1
Shady 浅沟 Shallow gully 68郾 7 23郾 4 107郾 6
slope 塌陷 Collapse 73郾 0 48郾 5** 138郾 8**
缓台 Platform 71郾 7 20郾 0 115郾 1
切沟 Gully 77郾 8* 46郾 7* 165郾 4**
原状坡面 Undisturbed slope 63郾 4 23郾 2 98郾 5
阳坡 陡坎 Scarp 60郾 0 29郾 0 86郾 9
Sunny 浅沟 Shallow gully 64郾 0 28郾 1 112郾 6*
slope 塌陷 Collapse 56郾 4 46郾 6** 96郾 7
缓台 Platform 59郾 4 26郾 6 107郾 9*
切沟 Gully 74郾 0* 41郾 0* 127郾 6*
原状坡面 Undisturbed slope 58郾 0 27郾 7 82郾 3
* P<0郾 05;**P<0郾 01郾
中,切沟植被盖度最高,与原状坡面差异显著,其余
微地形与原状坡面差异不显著;塌陷和切沟植被平
均高度显著高于原状坡面,在 45 cm 以上,陡坎、浅
沟和缓台植被平均高度介于 20 ~ 30 cm,与原状坡
面差异不显著;生物量呈阶梯型分异,为切沟>塌陷
>缓台>浅沟>原状坡面>陡坎,其中切沟和塌陷与原
状坡面差异极显著,最大的切沟植被生物量比原状
坡面植被生物量高出 68% . 总体上,微地形植物群
落数量特征多优于原状坡面,尤其是切沟植物盖度
高、植株个体大、生物量明显大于其他微地形.同时,
塌陷植物高度和生物量也相对较高.
阳坡内,切沟植被盖度最大,而且显著高于原状
坡面,达 74郾 0% ,其余的微地形均集中在 60%左右,
与原状坡面没有显著差异;植被平均高度分布与阴
坡相似,塌陷和切沟最大,其余微地形比阴坡稍高,
且与原状坡面差异不显著;微地形植物群落生物量
分异与阴坡略有差异,为切沟>浅沟>缓台>塌陷>陡
坎>原状坡面. 与阴坡相比,切沟植被在盖度、平均
高度和生物量上的优势仍显著;浅沟和缓台的生物
量显著高于原状坡面;塌陷植物平均高度最大,但盖
度在阳坡内最小,故生物量不具优势.
2郾 4摇 微地形植物群落多样性特征分异
图 2 显示了黄土坡面 5 种微地形与原状坡面植
物群落的物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指
数.
由图 2 可以看出,不同微地形物种丰富度的大
小排序呈陡坎>缓台>切沟>浅沟>塌陷>原状坡面,
其中陡坎最大,达2郾 48,原状坡面最小,仅1郾 97,但
图 2摇 微地形植物群落多样性指数
Fig. 2摇 Diversity indices of plant communities on micro鄄topogra鄄
phy.
A:陡坎 Scarp; B:浅沟 Shallow gully; C:塌陷 Collapse; D:缓台 Plat鄄
form; E:切沟 Gully; F:原状坡面 Undisturbed slope郾 不同小写字母表
示差异显著(P<0郾 05) Different small letters meant significant differ鄄
ence at 0郾 05 level郾
各微地形间差异并不显著;Shannon 指数的大小排
序呈现陡坎>切沟>浅沟>原状坡面>缓台>塌陷,其
中陡坎最大,为 1郾 70,与其他微地形差异显著,塌
陷、缓台和坡面较小,均在 1郾 40 以下,浅沟和切沟居
中;Simpson 指数变化趋势与 Shannon 指数基本一
致,但切沟的优势更为显著.均匀度指数为陡坎>浅
沟>切沟>原状坡面>塌陷>缓台.
总体上,多样性指数的分异规律反映出原状坡
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面及微地形的群落结构特征:原状坡面植物群落物
种丰富度小,包含物种少,分布较均匀,优势种不明
显,群落结构较不稳定. 各类微地形植物群落中,陡
坎和切沟属多优势种群落,物种丰富度高,多个物种
共存,且分布较为均匀,优势种、伴生种与稀有种的
差异较小,多样性指数较高. 塌陷属单优势种群落,
物种较少且分布不均,多样性指数低,优势种的优势
地位突出.缓台与之结构模式相似,虽物种丰富度较
高,但物种分布最不均匀,单种优势度更高,故多样
性指数只稍高于塌陷;浅沟植物群落结构与原状坡
面相似,各指数稍高于原状坡面.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 微地形植物群落特征分异的影响因素
小尺度范围内,地形是影响植物群落的最重要
的因子之一[2] . 不同微地形由于地形变化的差异,
造成各种环境因子不同的分配格局,包括土壤水分
和养分的不均等分配[20-21] . 而在干旱贫瘠的黄土
区,土壤水分和养分是限制植被生长的重要因素.黄
土区坡面微地形改变了整个坡面的承雨面和坡面径
流水分运移路径,使坡面内的生境条件,尤其是土壤
水分[13,22-23]产生空间分异,从而显著影响植物群落
的物种组成、分布和数量特征. Tateno 和 Takeda[24]
研究也表明,土壤水分和养分的不均等分配会导致
微地形植被特征的差异.
在各类微地形中,切沟的地形优势最为显著.切
沟是坡面径流汇集区,同时富含有机质与养分元素
的表土随坡面水土流失向沟底汇集,为植物生长提
供了丰富的水分和养分[25] . 因此,切沟的植物盖度
高,植株个体大,多样性指数高,演替速度快,灌木先
锋树种的集中出现时间要早于同一流域的原状坡
面. 这对流域内的植被恢复具有积极意义. 张健
等[25]研究发现,在封禁 20 年左右的沟谷地中,灌、
乔生活型植物已占有重要地位;胡志伟等[26]也发
现,生长迅速的先锋树种通常能够抢占沟谷低地等
水分充足的空白生境.
缓台一般地势较平,利于雨水下渗,具有较好的
保水、蓄水能力,因此水分条件较好. 由于半干旱区
水分条件所限,黄土区群落优势种及主要伴生种多
为抗旱力较强的旱生、中旱生植物,很少发现湿生植
物[27] .而缓台出现较多湿生性植物芦苇,说明缓台
平缓的地势和较充足的水分条件,同样适合湿生植
物的生长,给黄土区坡面植被配置带来多样的选择.
塌陷特殊的地形特点也易获得上部坡面径流及
养分补充,且不易流失,故植物高度优势明显,生物
量相对较高.浅沟与切沟相似的地形特征同样利于
水分和养分聚集,但因其沟谷宽、深规格较小,水养
聚集效果有限,植物群落与原状坡面的差异并不显
著.陡坎坡度大,土壤水分较原状坡面差[22-23,28],但
由于有灌木伴生并表现出一定的生态功能[29],对群
落多样性和结构起着重要的影响,因此其群落多样
性指数较高.先锋灌木在陡坎的优先演替可能是由
于其退耕基础优于原状坡面,也可能与陡坎的环境
特征,特别是生物结皮对土壤表层的保护作用有
关[30],具体原因还需要进一步调查研究.
3郾 2摇 黄土区坡面微地形植被配置建议
随着生态建设进程的深入,尤其是植被恢复困
难立地的比例不断增加,在黄土高原地区开展人工
植被建设时,可打破传统植被配置的立地条件划分
止步于坡面尺度的局面,针对不同微地形的植物群
落特征配置适宜的植被结构.例如,在坡面人工植被
配置时,可适当提高切沟植被配置类型,如原状坡面
可以配置草鄄灌模式,切沟配置林鄄灌模式植物;缓台
可以配置比原状坡面稍喜湿的物种. 当配置类型和
物种相同时,微地形的栽植密度可高于原状坡面
(陡坎除外);而陡坎封育 12 年间,已经自然演替出
小灌木并形成较为稳定的内部结构,加之坡度大,使
植树种草作业的难度增大,建议以保护原有地表植
被为主.应结合微地形土壤水分和养分特征,提出具
体的坡面微地形植被配置方案,以提高资源利用率
和植被成活率,增加坡面植被有效覆盖,改善坡面植
物群落结构,促进人工植物群落的持续性与稳定性.
参考文献
[1]摇 Hara M, Hirata K, Fujihara M, et al. Vegetation struc鄄
ture in relation to micro鄄landform in an evergreen broad鄄
leaved forest on Amami Ohshima Island, south鄄west Ja鄄
pan. Ecological Research, 1996, 11: 325-337
[2]摇 Yang Y鄄C (杨永川), Da L鄄J (达良俊), You W鄄H
(由文辉). Vegetation structure in relation to micro鄄
landform in Tiantong National Forest Park, Zhejiang,
China. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2005, 25
(11): 2830-2840 (in Chinese)
[3]摇 Shen Z鄄H (沈泽昊), Zhang X鄄S (张新时), Jin Y鄄X
(金义兴). Gradient analysis of the influence of moun鄄
tain topography on vegetation pattern. Acta Phytoecologi鄄
ca Sinica (植物生态学报), 2000, 24(4): 430-435
(in Chinese)
[4]摇 Kikuchi T. Vegetation and Landforms. Tokyo: Universi鄄
ty of Tokyo Press, 2001
[5]摇 Nagamatsu D, Miura O. Soil disturbance regime in rela鄄
tion to micro鄄scale landforms and its effects on vegetation
structure in a hilly area in Japan. Plant Ecology, 1997,
9963 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 晶等: 陕北黄土区封禁流域坡面微地形植被特征分异摇 摇 摇 摇 摇
133: 191-200
[6]摇 Nagamatsu D, Hirabuki Y, Mochida Y. Influence of
micro鄄landforms on forest structure, tree death and re鄄
cruitment in a Japanese temperate mixed forest. Ecologi鄄
cal Research, 2003, 18: 533-547
[7]摇 Enoki T. Microtopography and distribution of canopy
trees in a subtropical evergreen broad鄄leaved forest in
the northern part of Okinawa Island, Japan. Ecological
Research, 2003, 18: 103-113
[8]摇 Sakai A, Ohsawa M. Vegetation pattern and microtopog鄄
raphy on a landslide scar of Mt. Kiyosumi, central Ja鄄
pan. Ecological Research, 1993, 8: 47-56
[9]摇 Beatty SW. Influence of microtopography and canopy
species on spatial patterns of forest understory plants.
Ecology, 1984, 65: 1406-1419
[10]摇 Moser K, Ahn C, Noe G. Characterization of microto鄄
pography and its influence on vegetation patterns in crea鄄
ted wetlands. Wetlands, 2007, 27: 1081-1097
[11]摇 Shpedt AA, Nikitina VI. The influence of microrelief on
the agrochemical properties of chernozems and the yield
of spring wheat and barley. Eurasian Soil Science,
2009, 42: 909-915
[12]摇 Ma X鄄D (马旭东), Zhang S鄄J (张苏峻), Su Z鄄Y (苏
志尧), et al. Community structure in relation to micro鄄
topography in a montane evergreen broadleaved forest in
Chebaling National Nature Reserve. Acta Ecologica Sini鄄
ca (生态学报), 2010, 30(19): 5151-5160 (in Chi鄄
nese)
[13]摇 Wang J (王摇 晶), Zhu Q鄄K (朱清科), Zhao H (赵
荟), et al. Soil moisture characteristics of micro鄄topog鄄
raphy in south slope of loess region in northern Shaanxi
province. Bulletin of Soil and Water Conservation (水土
保持通报), 2011, 31(4): 16-21 (in Chinese)
[14]摇 Jiang F鄄Q (姜凤岐), Lu F鄄Y (卢凤勇). The model of
estimating above鄄ground biomass of Caragana microphyl鄄
la brush. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 1982, 2
(2): 103-110 (in Chinese)
[15]摇 Wang L (王摇 蕾), Zhang H (张摇 宏), Ha S (哈摇
斯), et al. A study on the estimating method of shrub
upper biomass based on the crown diameter and plant
height. Journal of Beijing Normal University ( Natural
Science) (北京师范大学学报·自然科学版), 2004,
40(5): 700-704 (in Chinese)
[16]摇 Ma K鄄P (马克平). Measurement of biotic community
diversity. 玉. Measurement of 琢 diversity (玉). Chinese
Biodiversity (生物多样性), 1994, 2 (3): 162 - 168
(in Chinese)
[17]摇 Ma K鄄P (马克平), Liu Y鄄M (刘玉明). Measurement
of biotic community diversity. 玉. Measurement of 琢 di鄄
versity (域). Chinese Biodiversity (生物多样性),
1994, 2(3): 231-239 (in Chinese)
[18]摇 Wang Y鄄S (王育松), Shangguan T鄄L (上官铁梁).
Discussion on calculating method of important values.
Journal of Shanxi University (Natural Science) (山西大
学学报·自然科学版), 2010, 33(2): 312-316 ( in
Chinese)
[19]摇 Yu X鄄L (于秀林), Ren X鄄S (任雪松). Multivariate
Statistical Analysis. Beijing: Chinese Statistics Press,
1999 (in Chinese)
[20]摇 Yanagisawa N, Fujita N. Different distribution patterns
of woody species on a slope in relation to vertical root
distribution and dynamics of soil moisture profiles. Eco鄄
logical Research, 1999, 14: 165-177
[21]摇 Xu M鄄X (许明祥), Liu G鄄B (刘国彬), Zhao Y鄄G
(赵允格). Effects of land use and environmental fac鄄
tors on the variability of soil quality indicators in hilly
Loess Plateau region of China. Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报), 2011, 22(2): 409
-417 (in Chinese)
[22]摇 Zhao H (赵摇 荟), Zhu Q鄄K (朱清科), Qin W (秦
伟), et al. Soil moisture characteristics on microrelief
of dry south鄄slope on the Loess Plateau. Bulletin of Soil
and Water Conservation (水土保持通报), 2010, 30
(3): 64-68 (in Chinese)
[23]摇 Lu B鄄C (路保昌), Xue Z鄄D (薛智德), Zhu Q鄄K (朱
清科), et al. Soil water in micro鄄terrain on sunny and
semi鄄sunny slopes. Bulletin of Soil and Water Conserva鄄
tion (水土保持通报), 2009, 29(1): 62-65 (in Chi鄄
nese)
[24]摇 Tateno R, Takeda H. Forest structure and tree species
distribution in relation to topography鄄mediated heteroge鄄
neity of soil nitrogen and light at the forest floor. Ecolog鄄
ical Research, 2003, 18: 559-571
[25]摇 Zhang J (张摇 健), Liu G鄄B (刘国彬), Xu M鄄X (许
明祥), et al. Primary study on the community charac鄄
teristics of vegetative restoration in the gully area of the
hilly loess region. Acta Agrestia Sinica (草地学报),
2008, 16(5): 485-490 (in Chinese)
[26]摇 Hu Z鄄W (胡志伟), Shen Z鄄H (沈泽昊), L俟 N (吕
楠), et al. Impacts of topography on the spatial pattern
of the age of forest community. Chinese Journal of Plant
Ecology (植物生态学报), 2007, 31(5): 814 -824
(in Chinese)
[27]摇 Qin W (秦 摇 伟), Zhu Q鄄K (朱清科), Zhang Y鄄Q
(张宇清), et al. Dynamics of plant community species
diversity in the process of ecological rehabilitation in
north Shaanxi loess area. Chinese Journal of Applied
Ecology(应用生态学报), 2009, 20(2): 403-409 (in
Chinese)
[28]摇 Qiu Y (邱 摇 扬), Fu B鄄J (傅伯杰), Wang J (王
军), et al. Spatial heterogeneity of soil moisture content
on the Loess Plateau, China and its relation to influen鄄
cing factors. Chinese Journal of Applied Ecology (应用
生态学报), 2001, 12(5): 715-720 (in Chinese)
[29]摇 Chen Y鄄F (陈玉福), Dong M (董摇 鸣). Spatial pat鄄
tern and correlation of vegetation characteristics and soil
properties in the MU US sandy desert. Acta Phytoecolog鄄
ica Sinica (植物生态学报), 2001, 25(3): 265-269
(in Chinese)
[30]摇 Bu N (卜 摇 楠), Zhu Q鄄K (朱清科), Wang R (王
蕊), et al. Anti鄄scourability of microbiotic soil crust in
the loess area of northern Shaanxi Province, northwest鄄
ern China. Journal of Beijing Forestry University (北京
林业大学学报), 2009, 31(5): 96-101 (in Chinese)
作者简介摇 王摇 晶,女,1987年生,硕士研究生.主要从事水土
保持及生态环境地理学研究. E鄄mail: wangjing0722@126. com
责任编辑摇 李凤琴
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