全 文 ：腾格里沙漠东南缘公路对路域植被物种
组成的影响*
冯摇 丽1**摇 李新荣1 摇 郭摇 群2 摇 张景光1 摇 张志山1
( 1 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙坡头沙漠试验研究站,兰州 730000; 2 中国科学院地理科学与资源研究所,北京
100101)
摘摇 要摇 沿腾格里沙漠东南缘省道 201 线沙坡头鄄景泰段 2 侧设置 48 条垂直于公路的样线,
调查距路缘不同距离处植被的物种分布特征,研究干旱荒漠区公路建设和运营对植被物种组
成的影响.结果表明:随着距路缘距离的增加,草本植物的种数、盖度、生物量和 琢 多样性均逐
渐减小,5 m后与对照差异不显著,高度在 0 ~ 6 m处较大,密度变化不显著. 0 ~ 2 m处草本植
物的物种周转速率较低,2 ~ 5 m处最高,10 m后物种组成与对照相似.路缘处的草本植物群落
以禾本科植物占优势,抗干扰能力较强的白草、虎尾草和冰草占草本植物总个体数的 68. 6% .
其中,虎尾草在距路缘 1 m后,白草和冰草在距路缘 2 m后数量和频度迅速减小,而菊科植物
茵陈蒿和冷蒿急剧增加,距路缘 2 m后占草本植物总个体数的 70% .路缘处灌木植物的盖度
和密度显著小于对照,物种组成与对照没有显著差异.
关键词摇 干旱荒漠摇 道路建设摇 物种多样性摇 分布格局
*中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2鄄EW鄄301鄄1)和国家自然科学基金项目(30870425, 30870401)资助.
**通讯作者. E鄄mail: fengli_lily@ 126. com
2010鄄09鄄10 收稿,2011鄄02鄄28 接受.
文章编号摇 1001-9332(2011)05-1114-07摇 中图分类号摇 Q149摇 文献标识码摇 A
Effects of highway on the vegetation species composition along a distance gradient from road
edge in southeastern margin of Tengeer Desert. FENG Li1, LI Xin鄄rong1, GUO Qun2, ZHANG
Jing鄄guang1, ZHANG Zhi鄄shan1 ( 1Shapotou Desert Research and Experiment Station, Cold and Arid
Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou
730000, China; 2 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy
of Sciences, Beijing 100101, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(5): 1114-1120.
Abstract: Aimed to examine the effects of highway on the vegetation species composition in arid
desert area, forty鄄eight transects perpendicular to the provincial highway 201 from Shapotou to Jing鄄
tai in the southeastern margin of Tengger Desert were installed, with the vegetation species distribu鄄
tion along a distance gradient from the road edge investigated. The results showed that with increas鄄
ing distance from the road edge, the species number, coverage, biomass, and 琢鄄diversity of herba鄄
ceous plants declined, but had no significant differences with the control beyond 5 m. Within
0-6 m to the road edge, the herbaceous plant height was greater than that of the control, but their
density had less change. Within 0-2 m to the road edge, the species turnover rate of herbaceous
plants was lower; at 2-5 m, this rate was the highest; while beyond 10 m, the species composition
of herbaceous plants was similar to that of the control. The herbaceous plant community at the road
edge was dominated by gramineous plants, with the disturbance鄄tolerant species Pennisetum centra鄄
siaticum, Chloris virgata, and Agropyron cristatum accounting for 68郾 6% of the total. C. virgata
beyond 1 m to the road edge had a rapid decrease in its individual number and presence frequency,
P. centrasiaticum and A. cristatum beyond 2 m also showed a similar trend, while the composite
plants Artemisia capillaris and A. frigida beyond 2 m from the road edge had a rapid increase in its
individual number, accounting for 70% of the herbaceous plants. At the road edge, the coverage
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 5 月摇 第 22 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 2011,22(5): 1114-1120
and density of shrubs were significantly lower than those of the control, but the species composition
had no significant difference.
Key words: arid desert; highway construction; species diversity; distribution pattern.
摇 摇 公路作为人类活动的产物影响着各种生态过
程,其中对植被特征的影响是其多重生态影响中的
重要组成部分,是量化公路对景观过程与格局影响
的重要基础[1-3] .大量研究表明,路域植被无论是盖
度、密度,还是物种组成和丰富度均不同于相邻的天
然植被[4-9] . 公路的建设、运营以及维护、管理等会
对沿线植被产生各种直接或间接的影响[2,10] . 直接
影响:如公路建设过程中对路域植被的刈割和种植;
间接影响:如汽车尾气的排放、防冰盐的使用及其他
管理措施引起的光照、水分、土壤理化性质的改
变[6,11-12] .由于频繁的干扰,路缘常为杂草和外来物
种提供有利生境[13-16];同时,车辆可携带种子和营
养繁殖体,车流可引起空气湍流,从而促进种子的传
播[17-18];此外,汽车尾气引起的氮沉降可促进路缘
植物的生长,并对植被的物种组成和丰富度产生影
响[4,8] .有研究表明,公路对植被的影响距离可达
100 m以外,影响距离与车流量、生境特征(路边原
有植被和土壤特征)、风以及路面特征等因素有
关[4,19] .
目前,有关公路和车辆对路域生态系统的影响
研究大多集中在美国、澳大利亚、荷兰等国,而我国
很少有这方面的报道,特别是在干旱荒漠区[2,20] .位
于腾格里沙漠东南缘的沙坡头鄄景泰地区是沙漠与
草原化荒漠的过渡区,和其他荒漠地带一样具有生
境脆弱、植被结构简单、对人为干扰高度敏感的特
征[21-22] .因此,研究公路对该地区植被产生何种影
响、主要影响因子是什么、影响范围多大等问题,对
干旱区管理和生物多样性保护具有重要指导意义.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
试验地点位于腾格里沙漠东南缘的沙坡头鄄景
泰地区(37毅26忆—37毅32忆 N, 104毅30忆—105毅02忆 E).
该区属于草原化荒漠与沙漠的过渡区[23],海拔
1300 ~ 1350 m, 年 均 温 9郾 6 益, 1 月 平 均 气 温
-6郾 9 益,7 月平均气温 24郾 3 益 [22],初霜期在 9 月下
旬,终霜期在 4 月中旬;年均降水量186 mm,其中
80%集中在 5—9 月,年均蒸发量2900 mm. 地下水
埋较深,不能被天然植被利用[24] . 主要土壤类型为
灰钙土和风沙土.地带性植被是以旱生木本植物、草
原化荒漠草本植物以及沙生植物为主的荒漠植被.
优势灌木、半灌木有:珍珠猪毛菜 ( Salsola passeri鄄
na)、红砂 ( Reaumuria soongorica)、白刺 ( Nitraria
tangutorum)、油蒿(Artemisia ordosica)、柠条(Cara鄄
gana korshinskii)等;优势草本植物有:茵陈蒿 ( A郾
capillaris)、冷蒿( A郾 frigida)、无芒隐子草(Cleisto鄄
genes songorica)、寸草苔(Carex duriuscula)等.
试验样地沿省道 201 线沙坡头鄄景泰段布设.该
路段全长 90 km,日车流量 3000 ~ 4000 辆,初始路
线完成于 1989 年,1999 年进行路面拓宽和改造,建
成宽 12 m的二级公路,沥青碎石路面,路肩与路面
水平,除少数路边地形高出路面外基本无路堑和排
水沟,部分路段种植蜀葵(Althaea rosea)和紫花苜蓿
(Medicago sativa)用于路边美化.该路段管理措施相
对较少,仅限于对路边较高植物的清除.
1郾 2摇 研究方法
2009 年 9 月,垂直公路设置 48 条样线,路南和
路北各 24 条.选择路面与相邻区域基本水平、无排
水沟的路段,样线设置远离居民点和其他人工设施,
并排除公路建设和管理影响以外的其他影响因素,
如河流、地形等. 沿样线设置 2 个 10 m伊10 m 灌木
样方和 6 个 1 m伊1 m草本样方.其中,第 1 个灌木样
方位于距路缘 0 ~ 10 m 处,前 5 个草本样方分别位
于距路缘 0 ~ 1 m,1 ~ 2 m,2 ~ 3 m,5 ~ 6 m和 10 ~
11 m处,第 2 个灌木样方和第 6 个草本样方为对照
(CK),设置于距路缘>200 m未受干扰的地段(图
1).调查样方中植物种类、盖度、高度,以及各植物种
的数量(禾本科植物以分蘖株计),收获草本样方内植
物的地上部分,75 益烘干48 h至恒量后称生物量.
2009年4―9月中旬,随机选择6条垂直于公
图 1摇 样方位置示意图
Fig. 1摇 Location sketch of the sampling plots.
51115 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冯摇 丽等: 腾格里沙漠东南缘公路对路域植被物种组成的影响摇 摇 摇 摇 摇
路的样线,距路缘 0郾 5、1郾 5、2郾 5、5郾 5、10郾 5 和>200 m
处设定 6 个监测点,每月 15 日和 30 日用 TDR
(TDR 300 Spectrum Technologies,Inc. )测定各点土
壤表层(0 ~ 7郾 6 cm)体积含水量.
1郾 3摇 数据处理
各样方的 琢 多样性用 Simpson (D)、 Shannon
(H忆) 和 Pielou指数(E)计算,相邻植物群落间的 茁
多样性用 Whittaker (茁w)、Sorenson (CS)和改进的
Morisita鄄Horn指数(CMH)计算[25-26] .
D = 1 - 移P i2 (1)
H忆 = - 移P i ln P i (2)
E = ( - 移P i ln P i) / ln S (3)
式中:P i 为第 i种的个体数占群落中总个体数的比
例;S为群落中的物种数.
茁w = S / ma - 1 (4)
式中:ma为样方中平均物种数.
CS = 2j / (a + b) (5)
式中:j为 2个相邻群落 A和 B共有物种数;a和 b分
别为群落 A和群落 B的物种数.
CMH = 2移 (ani 伊 bni) / [(da + db) aN 伊 bN]
(6)
式中:ani 和 bni 分别为群落 A和 B 中第 i 种的个体
数;aN为群落 A 的物种数;bN 为群落 B 的物种数;
da =移ani2 / aN2; db =移bni2 / bN2 .
采用 SPSS 13郾 0 对各样方中的植物盖度、密度、
高度、生物量、种数和 琢 多样性进行单因素方差分
析(one鄄way ANOVA),采用 Tukey 法在 琢 = 0郾 05 水
平进行显著性检验.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 公路对草本植物盖度、密度、高度和生物量的
影响
由图 2 可以看出,草本植物的盖度、高度和生物
量在路缘处最大,随距路缘距离的增加显著减小
(P<0郾 05).其中,草本植物盖度在 0 ~ 5 m范围内急
剧减小,>5 m处与对照差异不显著;0 ~ 1 m处的草
本植物高度小于 1 ~ 2 m和 2 ~ 3 m 处,但差异不显
著,在 3 ~ 10 m 范围内显著降低(P<0郾 05),>10 m
处与对照差异不显著;草本植物生物量在 0 ~ 1 m和
1 ~ 2 m 处差异不显著,2 ~ 5 m 范围内显著减小
(P<0郾 05),>5 m处与对照差异不显著.草本植物密
度在距路缘不同距离处差异均不显著.
2郾 2摇 公路对草本植物物种多样性的影响
2郾 2郾 1 琢多样性 摇 由表 1 可以看出,共调查到草本
植物 60 种,距路缘 0 ~ 2 m 处的草本植物种数最多
(0 ~ 1 m 处 50 种,1 ~ 2 m 处 47 种),是对照的
1郾 6 ~ 1郾 7倍,>2 m 处的种数与对照相近. 平均样方
物种数也随距路缘距离的增加而减小,其中 0 ~ 1 m
处与其他样方的差异均达到显著水平(P<0郾 05),是
对照的 1郾 9 倍.
图 2摇 距路缘不同距离处草本植物的盖度、密度、高度和生物量
Fig. 2摇 Coverage, density, height, and biomass of herbaceous plants at different distances from the road edge (mean依SE).
不同小写字母表示差异显著(P<0郾 05) Different small letters meant significant difference at 0郾 05 level.
6111 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 22 卷
表 1摇 距路缘不同距离处草本植物的总物种数、平均样方物种数、琢多样性和 茁多样性
Table 1摇 Total species number, mean species number per plot, 琢鄄diversity and 茁鄄diversity of herbaceous plants at different
distances from the road edge (mean依SE)
指数
Index
距路缘的距离 Distance from road edge (m)
0 ~ 1 1 ~ 2 2 ~ 3 5 ~ 6 10 ~ 11 >200
总物种数
Total species number in all plots
50 47 31 30 29 29
平均样方物种数
Mean species number per plot
7郾 6 a 5郾 3 b 4郾 5 b 4郾 1 b 4郾 3 b 3郾 9 b
Simpson指数
Simpson index
0郾 52依0郾 04a 0郾 45依0郾 04ab 0郾 43依0郾 03ab 0郾 37依0郾 04ab 0郾 38依0郾 04ab 0郾 31依0郾 03b
Shannon指数
Shannon index
1郾 15依0郾 09a 0郾 92依0郾 08ab 0郾 83依0郾 07bc 0郾 73依0郾 08bc 0郾 75依0郾 08bc 0郾 60依0郾 06c
Pielou指数
Pielou index
0郾 57依0郾 04ab 0郾 55依0郾 04ab 0郾 59依0郾 04a 0郾 51依0郾 04ab 0郾 48依0郾 04ab 0郾 42依0郾 04b
Whittaker指数
Whittaker index
- 0郾 13 0郾 23 0郾 31 0郾 29 0郾 17
Sorenson指数
Sorenson index
- 0郾 87 0郾 77 0郾 69 0郾 71 0郾 83
改进的 Morisita鄄Horn指数
Modified Morisita鄄Horn index
- 0郾 86 0郾 64 0郾 88 0郾 96 0郾 88
不同字母表示差异显著(P<0郾 05) Different letters indicated significant difference at 0郾 05 level.
摇 摇 Simpson 和 Shannon 指数表明,距路缘 0 ~ 1 m
处草本植物的物种多样性最高,随着距离的增加呈
减小趋势. Pielou指数除 2 ~ 3 m处出现一个最高值
外,其他各点也表现出随距离的增加逐渐减小的趋
势,这表明虽然 0 ~ 1 m 和 1 ~ 2 m 处的物种比
2 ~ 3 m处丰富但均匀度较低.
2郾 2郾 2 茁多样性摇 Whittaker 指数反映群落间的差异
性,Sorenson 指数和改进的 Morisita鄄Horn 指数反映
群落间的相似性,前两者利用二元数据能直观反映
物种的周转,后者利用数量数据能综合反映物种的
改变和各物种个体数量比例的变化[25] .由表 1 可以
看出,Whittaker指数的最大值和 Sorenson 指数的最
小值均出现在 2 ~ 3 m 与 5 ~ 6 m 处的样方间(茁w =
0郾 31,CS = 0郾 69),改进的 Morisita鄄Horn 指数的最小
值出现在 1 ~ 2 m 与 2 ~ 3 m 处的样方间(CMH =
0郾 64),这说明距路缘 2 ~ 5 m 区域的植物组成变化
最大. 0 ~ 1 m 与 1 ~ 2 m 处样方间(茁w = 0郾 13, CS =
0郾 87,CMH =0郾 86)和 10 ~ 11 m与对照间(茁w = 0郾 17,
CS = 0郾 83,CMH = 0郾 88)的草本植物组成有较大的相
似性,而 0 ~ 1 m与对照间的相似性较小(茁w = 0郾 49,
CS =0郾 51,CMH =0郾 11);5 ~ 6 m 与 10 ~ 11 m 处样方
间的物种相似性较小(茁w = 0郾 29,CS = 0郾 71),但群落
整体相似性较大(CMH = 0郾 96).可以看出,与对照相
比,路缘 0 ~ 2 m处形成了截然不同的植物群落,2 ~
5 m处的植物组成发生较大变化,5 ~ 10 m处变化减
小,10 m以外与对照没有显著差异.
2郾 2郾 3 生活型摇 将调查到的 60 个草本植物种按照
禾本、非禾本,以及一年生和多年生分为 4 种生活型
(表 2).随着距路缘距离的增加,草本植物生活型组
成的变化为:一年生禾本植物和一年生非禾本植物
的比例均降低,而多年生禾本植物和多年生非禾本
植物的比例均增加. 不同距离处各生活型的比例均
为:多年生非禾本植物>一年生非禾本植物>多年生
禾本植物>一年生禾本植物.
2郾 3摇 公路对路缘常见草本植物分布的影响
按物种的频率和数量比例综合评价排序(表
3),路缘常见草本植物依次为:白草(Pennisetum cen鄄
trasiaticum)、虎尾草(Chloris virgata)、冰草(Agropy鄄
ron cristatum)、茵陈蒿、刺蓬( Salsola ruthenica)、狗
尾草( Setaria viridis)、阿尔泰狗娃花 (Heteropappus
altaicus)、雾冰藜(Bassia dasyphylla)、冷蒿、牻牛儿
苗(Erodium stephanianum) . 这10种植物的个体数
表 2摇 距路缘不同距离处草本植物的生活型组成
Table 2摇 Life form composition of herbaceous plants at different distances from the road edge
生活型
Life form
距路缘的距离 Distance from road edge (m)
0 ~ 1 1 ~ 2 2 ~ 3 5 ~ 6 10 ~ 11 >200
非禾本 一年生 Annual (% ) 34郾 0 34郾 0 32郾 3 30郾 0 24郾 1 27郾 6
Non鄄gramineous 多年生 Perennial (% ) 38郾 0 38郾 3 38郾 7 43郾 3 48郾 3 48郾 3
禾本 一年生 Annual (% ) 14郾 0 12郾 8 12郾 9 10郾 0 10郾 3 10郾 3
Gramineous 多年生 Perennial (% ) 14郾 0 14郾 9 16郾 1 16郾 7 17郾 2 13郾 8
71115 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冯摇 丽等: 腾格里沙漠东南缘公路对路域植被物种组成的影响摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 距路缘不同距离处常见草本植物的数量比例(P)和频率(F)
Table 3摇 Individual proportion (P) and frequency (F) of common herbaceous species at different distances from the road
edge
植物种
Plant species
距路缘的距离 Distance from road edge (m)
0 ~1
P (% ) F (% )
1 ~2
P (% ) F (% )
2 ~3
P (% ) F (% )
5 ~6
P (% ) F (% )
10 ~11
P (% ) F (% )
>200
P (% ) F (% )
白草 Pennisetum centrasiaticum R 42郾 8 32郾 4 40郾 2 35郾 7 10郾 2 25郾 0 7郾 6 20郾 0 0郾 5 8郾 3 1郾 1 9郾 5
虎尾草 Chloris virgata R 11郾 9 55郾 2 2郾 8 24郾 1 0郾 3 15郾 3 0郾 1 3郾 3 - - - -
冰草 Agropyron cristatum R 13郾 9 18郾 3 11郾 8 15郾 7 4郾 4 17郾 5 0郾 1 3郾 3 2郾 5 4郾 2 2郾 5 12郾 9
茵陈蒿 Artemisia capillaris R、C 4郾 0 45郾 1 25郾 9 68郾 7 52郾 3 80郾 6 63郾 2 78郾 9 62郾 8 58郾 3 45郾 2 59郾 0
刺蓬 Salsola ruthenica R 3郾 3 45郾 6 0郾 6 24郾 0 0郾 9 40郾 3 1郾 1 27郾 8 1郾 2 22郾 9 1郾 8 14郾 3
狗尾草 Setaria viridis R 2郾 6 30郾 0 0郾 2 12郾 5 0郾 03 2郾 4 - - 0郾 02 2郾 1 0郾 02 2郾 4
阿尔泰狗娃花
Heteropappus altaicus
R 1郾 6 38郾 4 1郾 6 47郾 3 1郾 7 47郾 4 1郾 4 32郾 7 0郾 6 20郾 8 0郾 5 11郾 7
雾冰藜 Bassia dasyphylla R 1郾 8 29郾 4 0郾 04 4郾 8 0郾 5 16郾 7 0郾 4 18郾 9 0郾 1 6郾 3 0郾 02 2郾 4
冷蒿 Artemisia frigida R、C 1郾 6 32郾 2 3郾 4 47郾 9 19郾 6 57郾 1 12郾 4 45郾 7 4郾 8 31郾 3 24郾 6 46郾 4
牻牛儿苗 Erodium stephanianum R 1郾 2 18郾 3 0郾 2 8郾 9 0郾 2 4郾 4 - - - - - -
寸草苔 Carex duriuscula C - - 0郾 4 3郾 3 - - 0郾 5 6郾 7 13郾 7 35郾 4 16郾 5 26郾 7
无芒隐子草
Cleistogenes songorica
C 0郾 1 4郾 4 0郾 1 4郾 8 0郾 4 20郾 1 0郾 8 14郾 8 1郾 7 39郾 6 3郾 2 51郾 4
R: 路缘常见种 Common species at the road edge; C: 对照样方常见种 Common species in the control plot.
量占路缘草本植物总数的 84郾 7% .其中前 3 种均为
禾本科植物,占总个体数的 68郾 6% ,加上狗尾草,禾
本科植物比例达 71郾 2% . 可见,禾本科为路缘植物
群落的优势科.对照样方中常见的草本植物有 4 种,
为茵陈蒿、冷蒿、寸草苔、无芒隐子草,占总个体数的
89郾 5% ,其中菊科植物茵陈蒿和冷蒿占总个体数的
69郾 8% .
摇 摇 由表 3 可以看出,上述 12 种植物中,茵陈蒿和
冷蒿同是路缘和对照样方中的常见草本植物,在
0 ~ 1 m处它们的个体数量比例较小,合计 5郾 6% ,随
后急剧增加,在距路缘>2 m处的植物群落中占到
70%左右.随着距离的增加,路缘处其他 8 个常见种
的比例均有不同程度的减小,其中雾冰藜、刺蓬、牻
牛儿苗、虎尾草、狗尾草在 1 m 以外明显减小,特别
是牻牛儿苗和虎尾草分别在 5 m 和 10 m 以外不再
出现,白草和冰草在 2 m以外明显变少,阿尔泰狗娃
花在 10 m以外也明显减少.对照地其他 2 种常见草
本植物无芒隐子草和寸草苔在距路缘 0 ~ 6 m范围
内的出现频率和数量比例明显小于10 m以外区域.
可见,路缘处更适合抗干扰能力较强的根茎禾草和
杂草类草生存.
2郾 4摇 公路对灌木植物群落结构和物种组成的影响
距路缘 0 ~ 10 m范围内的样方中,灌木的盖度
和密度分别为 ( 9郾 9 依 0郾 9 )% 和 ( 25郾 9 依 4郾 0 )
ind·100 m-2,分别显著低于对照样方 ( 20郾 8 依
1郾 8)%和(75郾 4 依6郾 2) ind·100 m-2(P<0郾 05). 共
调查到灌木植物 10 种:珍珠猪毛菜、白刺、油蒿、柠
条、红砂、刺叶柄棘豆(Oxytropis aciphylla)、驼绒藜
(Ceratoides lateens)、狭叶锦鸡儿 ( Caragana steno鄄
phylla)、合头草(Sympegma regelii)、灌木亚菊(Aja鄄
nia fruticulosa).距路缘 0 ~ 10 m处和 200 m 以外的
样方间灌木物种周转率几乎为零,平均每个样方
(100 m2) 灌木种数分别为 2郾 3依0郾 1 和 2郾 2依0郾 2.
3摇 讨摇 摇 论
公路的建设和运营可以引起周围区域的地形,
以及土壤水分、养分、机械组成、干扰频度和力度
(轻度干扰如踩踏,重度干扰如深翻土壤)等改变,
使道路 2 侧形成特殊的微生境[2,5,11-12] .路面径流引
起的路缘土壤水分含量升高可能是本研究中影响草
本植物分布的主要因素.有研究表明,土壤水分是干
旱区植被盖度和生物量最主要的限制因素,也是决
定植物分布空间异质性的重要因子之一[24,27-28] . 在
本研究中,样线设置在与路面水平且没有排水沟的
位置,路面径流可以直接汇入路边区域.由图 3 可以
看出,距路缘 0郾 5 m 处土壤表层(0 ~ 7郾 6 cm)含水
量是 10 m外区域的 1郾 7 倍,并在 1郾 5 m范围内急剧
降低,1郾 5 m 后降低幅度减小,10 m 后变化趋于稳
定.路边较高的水分使距路缘较近的植物个体更高,
盖度和生物量更大(图 2). 由于路边较高的水分可
以促进土壤种子库中需水量较大的植物生长,而且
途经的车流和人流也可能带入植物种子[16-18],因此
靠近路缘处植物多样性较高,如牻牛儿苗和虎尾草
只在路旁 10 m内出现,并且大部分路缘处常见种的
数量均在 1 m后随着水分的降低明显减少(表 3).
在公路的修建、运营和管理过程中,路缘处土壤
8111 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 22 卷
图 3摇 距路缘不同距离处表层土壤体积含水量
Fig. 3 摇 Volumetric water content of top soil at different dis鄄
tances from the road edge (mean依SE).
理化性质的改变、植物的机械破坏以及引入新的植
物种等干扰活动的发生使得路缘处抗干扰能力较强
的植物占优势[5-6,8-9] .在本研究中,路缘处主要的优
势植物有白草、虎尾草、冰草,它们具有很强的抗干
扰能力.其中,白草和冰草为根茎禾草,具有很强的
营养繁殖能力,这也可能是它们与其他路缘常见种
相比可以在更远距离处大量存在的原因;另外,虎尾
草是典型的一年生杂草,抗干扰能力极强.
3 个 茁多样性指数能够较好地反映草本植物组
成的变化特征,路缘 0 ~ 2 m处形成了与对照样地完
全不同的群落,2 ~ 5 m处物种组成变化较大,5 ~
10 m处变化减小,10 m以外与对照样地基本一致.
此外,在5 m以外区域,除在 5 ~ 10 m范围内高度显
著减小外,草本植物的盖度、高度和生物量均无显著
差异.因此,公路对草本植物分布特征的影响可达到
10 m,其中具有显著影响的区域为距路缘 0 ~ 5 m.
距路缘 0 ~ 10 m的样方中,灌木的盖度和密度
显著低于对照样方,但物种组成没有显著差异.在道
路修建和管护过程中路线 2 侧的植被很容易受到碾
压和踩踏造成机械损伤,特别是在挖方和填方的地
方,植被会被直接铲除或压埋[29] .植被受到破坏后,
草本植物由于生活史短、繁殖能力强能够在短期内
自然恢复,而灌木的自然恢复需要一个长期过程.路
缘处灌木的铲除和破坏也可能是影响草本植物分布
的另一个因素.
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作者简介摇 冯摇 丽,女,1982 年生,博士研究生.主要从事植
物生态学研究. E鄄mail: fengli_lily@ 126. com
责任编辑摇 孙摇 菊
0211 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 22 卷