全 文 ：第 22卷　第 4期
2001年 12月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
Journal o f Inner Mongo lia Ag ricultural Univ er sity
Vo l. 22　 No. 4
Dec. 2001
文章编号: 1009- 3575( 2001) 04- 0088- 04
毛乌素沙地臭柏群落结构和生物多样性组成研究
张国盛 1 ,　高润宏 2 ,　王林和 2 ,　刘美珍 2 ,　吉日格勒 3
( 1.　内蒙古农业大学林学院 ; 2.　生态环境学院　呼和浩特　 010019;
3.　伊克昭盟乌审旗林业局 ,达布察克　 017300)
摘要:　文章对毛乌素沙地不同生境中臭柏群落样地进行物种丰富度、多样性指数 ,及群落的垂直结构和发生演
替规律进行了分析。结果表明 ,在臭柏群落的早期 ,物种丰富度较高 ,随着臭柏群落的发展和稳定性增强 ,形成较单
一的臭柏群落 ,荫蔽一些林下植物 ,表明臭柏群落具顶极性 ,且垂直结构明显 ,分为灌木层和草本层 ,但生态稳定性
较差。 臭柏群落依靠克隆生长拓展灌丛范围 ,依据种子传播实现异地迁移。
关键词: 　毛乌素沙地　臭柏　群落演替　生物多样性
中图分类号: 　 S718　　文献标识码:　 A
STUDY ON COMMUNITY STRUCTURE AND
BIODIVERSITY OF sabina vulgaris OF MAOWUSHU
ZHANG Guo- sheng1 ,　 GAO Rong- hong2 ,　WANG Lin- he2 ,　 LU Mei- zhen2 ,　 Jirigele3
( 1.　 Fo restr y co llege, Inne r Mongo lia Ag ricultura l; 2.　 Co lleg e of ecolog y and env ironment, Huhho t　 010019;
3.　Wushen county fo rest Bureau of Yike zhao league , Dabuchake, China )
Abstract: 　 Regard MaoWu Shu sand Sabina vulgaris as pilo ts to investig ate dif ferent habi ta ts Sabina
vulgaris communities, by figuring species、 quantity and height of plants in communi ties and using species
abundance、 Simpson index , Shannon- wiener index , rate of plants meeting , communi ty evenness index to
determine the index of communi ties biodiv ersity and find out the developing Sabina vulgaris communi ty
w hose biodiv ersi ty index is higher and habi tat dif ference is big ger. The biodiv ersity index of stale Sabina
vulgaris communi ty is low er and habi ta t tends to the same. Thus, stable Sabina vulgaris communi ty whose
eco logic link is weak. Communi ty structure is made up o f tw o synusias. That issabina vulgaris which takes
up absolute superio ri ty and perennial g rass; the main style o f Sabina vulgaris community s development
and enlargement is guerri lla clone g row th and also who le movement. There is a climax during Sabina
vulgal is communi ty development. Namely , communi ty s cradle is Salix bush o f damp land, and guerril la
clone g row th regard as community s st ructure sty le fo rm stable pure Sabina vulgaris community and shade
some g rass under the bush.
Key words:　 MaoWu Shu;　 Sabina vulgaris ;　 communi ty;　biodiv ersi ty
收稿日期: 　200- 07- 02基金项目: 　国家自然科学基金项目 ( 39860065, 30060069)作者简介: 　张国盛 ( 1960- ) ,男 ,副教授 ,主要从事干旱区造林教学和研究 .
引　言
臭柏 ( Sabina vulgaris )为毛乌素沙地植物群落中唯一的天然常绿灌木树种 ,并形成明显的纯片灌林。
在毛乌素沙地分布着以臭柏为单优势的群落 ,对毛乌素沙地地面的稳定起着重要的作用。 目前 ,对臭柏生理
生态学特性、枝条生长规律、根系分布及根量等进行了大量研究 ,但关于臭柏群落结构和生物多样性研究较
少 ,本文通过对臭柏群落物种组成 ,群落结构分析 ,探讨臭柏群落的发生、发展、演替方向 ;探讨其生物多样性
变化 ,掌握其生态学一般规律 ,为臭柏群落的持续发展提供科学依据。
1　研究区自然条件概况
试验区位于伊克昭盟图克苏木境内 ,毛乌素沙地的中部 ,地理坐标为东经 109°02′～ 109°17′,北纬 38°57′
～ 39°01′。位于鄂尔多斯高原东南部 ,海拔约 1 300m～ 1 600m,毛乌素沙地的水热状况处于温带半干旱与干
旱区较优越的过渡地带 ,气候特征表现为冬季受蒙古冷高压影响 ,干燥寒冷 ;春季多风少雨 ,旱情严重 ,夏季
受海洋温润气候的影响 ,降雨较多 ,常以暴雨形式降落 ,是我国沙区暴雨中心之一。毛乌素沙地的东部为半干
旱区 ,而西部却进入干旱区 ,所以 ,东西部水热差异明显。 东部年均降雨量达到 400mm～ 440mm ,西部仅为
250mm～ 320mm。 降雨主要集中在 7月、 8月、 9月 3个月 ,占年降雨量的 60% ～ 70% 。 年均蒸发量为
2 100mm～ 2 600mm,干燥度 1. 6～ 2. 0,年日照时数 2 700h～ 3 100h ,≥ 10℃积温 2 500℃～ 3 200℃ ,年均气
温 6℃～ 8℃ ,最热月 7月平均气温 20℃～ 24℃ ,最冷月 1月平均气温 - 12℃～ - 8℃ ,无霜期 130d～ 160d。
年平均风速 3. 3m /s,以西北风为主 ,年均大扬沙日数 40d～ 50d,多集中在 4月～ 5月。地带性土壤为栗钙土。
试验区的土壤除滩地上的沙地草甸土外 ,绝大部分以沙土为主 ,其中流动风沙土占 65% ,固定、半固定风沙
土占 10% ,滩地土壤 (丘间低地 )占 25%。土壤粘结性差 ,疏松 ,通气性好 ,腐殖质含量低 ;土壤微生物少 ,肥力
低 ;热容量小 ,表土温度变化快 ,昼夜温差大 ,渗透性大 ,除了在固定沙丘地上外 ,极少形成地表径流 ;毛管水
上升高度小 ,土壤蒸发比其它土壤类型低。地带性植被为半干旱草原。本研究的试验区设在伊克昭盟乌审旗
毛乌素沙地开发整治研究中心的北试验区。试验区内的天然植被以油蒿 ( Artemisia ordosica )为主 ,其次为
臭柏 ( Sabina vulgaris ) ,柠条 ( Caragana intermedia )等 ,多分布于固定、半固定风沙土上 ,天然乌柳 ( Salix
chei lophila )等主要分布在滩地边缘与沙丘交界处 ;人工植被多为沙柳 ( Sl ix psammophi la ) ,樟子松
( Pinus sylvistris va r. mongolica )和羊柴 ( Hed ysarum f rut icosum varmongol icum ) ,分布于固定、半固定风
沙土上。
2　研究材料与方法
2. 1　样方设置
在臭柏群落中 ,以臭柏生长的不同生境 ,即丘间低地、固定沙地、风蚀沙地、乌柳灌丛为样地 ,取 9个面积
为 10× 10( m )样方进行调查 ,并记录样方中各物种个体数、灌木株高 ,胸径。
2. 2　物种多样性测定方法
物种多样性测定用物种丰富度 ,物种多样性指数、群落均匀度等来测定和分析群落多样性。
①物种丰富度 ( richness indices) ( S)即群落中物种总数
② Simpson指数　 D = 1 - ∑Pi 2
③ Shannon- Wiener指数　 H′= -∑ Pi lnpi
④种间相遇率　 PIE=∑ [ ( Ni /N ) ( N - N i ) /( N - 1) ]
⑤ Pielou群落均匀度　　　 R = -∑Pi lnpi /lns
N:样地内物个体总数 ; N i:第 i种的个体数 ; Pi = N i /N
3　结果分析
3. 1　物种多样性
在毛乌素沙地臭柏群落中分布有 109种植物 ,分属于 88属 35科 ,其中灌木 13种 ,草本 96种 ;旱生植物
10种 ,湿生、中生植物 99种 ,占总数的 90. 89% ,所以臭柏群落中水分条件较好。
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3. 2　群落多样性组成
表 1　臭柏群落物种多样性
Tsble 1　 biodiv er sity o f the Sabina vulga ris comm unity
样方号 物种丰多度指数 Simpson指数 Shannon- Wiener指数 种间相遇率
群落
均匀度 生境
1 28 0. 9994 0. 1789 0. 9995 0. 064 固定沙地
2 25 0. 9916 0. 4181 0. 9916 0. 1299 丘间低地
3 20 0. 9921 0. 4469 0. 9921 0. 1492 丘间低地
4 25 0. 9944 0. 3698 0. 9945 0. 1149 固定沙地
5 25 0. 9980 0. 2926 0. 9980 0. 0909 固定沙地
6 31 0. 9894 0. 4264 0. 9894 0. 1242 风蚀沙地
7 28 0. 9946 0. 2979 0. 9946 0. 0894 丘间低地
8 28 0. 9920 0. 3678 0. 9921 0. 1104 丘间低地
9 27 0. 9961 0. 2995 0. 9962 0. 0909 丘间低地
极值差值 11 0. 0073 0. 2680 0. 0101 0. 1235
　　臭柏群落物种多样性分析结果 (表 1)表明 ,在不同生境中 , S、 D、 PIE差别不大 ,表明物种组成在稳定的
臭柏群落中较相近 ,生物多样性指数降低 ,即稳定的臭柏群落常形成由单一臭柏物种占绝对优势的臭柏纯
林。 H′差值较大 ,即丘间低地与固定沙地的生物多样性差别较大 ,说明固定沙地的臭柏群落已稳定 ,为单一
臭柏纯林 ,而丘间低地水分条件较固定沙地好 ,一些滩地湿生、中生植物在没有完全荫蔽的臭柏群落中还占
有较大的生存空间 ,表明生长在丘间低地的臭柏群落还处于发展阶段。 从表 1可以看出 ,风蚀沙地生物多样
性指数也偏高 ,这是因为风蚀沙地是臭柏群落的边缘地带 ,具交错性 ,故物种较丰富。 种间相遇率差值较小 ,
表明在丘间低地 ,固定沙地和风蚀沙地的稳定臭柏群落中植物组成较稳定 ,即臭柏群落在达到稳定时 ,生境
和物种组成具有一致性。
3. 3　群落动态
3. 3. 1　群落结构　通过对臭柏群落中臭柏、乌柳、柳叶鼠李、油蒿、中间锦鸡儿相对密度、相对优势度、重要
值、重要值排序可知 (表 2) ,在臭柏群落结构中 ,臭柏的重要值最大 ,常形成臭柏占绝对优势建群种的纯臭柏
灌林。 乌柳、鼠李、油蒿 ,中间锦鸡儿只有零星 ,甚至是单株分布在臭柏群落中 ,表明臭柏群落在灌木层片中 ,
物种相对贫乏 ,成熟的臭柏群落生态环境较脆弱 ,极易被破坏。
表 2　臭柏群落灌木层片组成特征
Table 2　 Bush synusia of Sabina vulg aris community
植物名称 相对密度 相对优势度 重要值 重要值排序
臭柏 ( Sabina vulgaris ) 13. 26 6. 7087 60. 58 1
乌柳 ( Salix cheilophila ) 0. 60 50. 51 31. 84 2
鼠李 ( Rhamus ery throx ylon ) 0. 05 35. 21 19. 14 4
油蒿 ( Artemisia ordosica ) 1. 950 31. 29 25. 88 3
中间锦鸡儿 ( Caragana intermedia ) 0. 17 27. 29 16. 75 5
3. 3. 2　群落外貌　臭柏群落外貌即为纯片的臭柏灌林 ,其下荫蔽一些林下植物 ,如茜草、小花鬼针草、早熟
禾等 ,从其数量特征 (表 3)可以看出 ,在稳定的臭柏群落中 ,荫蔽植物伴生于臭柏群落内 ,其生态作用极其微
弱。
表 3　臭柏群落林下荫蔽植物数量特征
Table3.　 Quantity cha racter
of shady plant uvder Sabina vulg aris
多度 密度 (株 /m2 ) 盖度 频度 (% ) 高度 ( cm)
Copl 10 1 4 30
表 4　臭柏群落生活型组成
Table 4 life type composition
of the Sabina vulg aris community
生活型 高位芽 地上芽 地面芽 隐芽 1年生草本
数量 (种 ) 15 18 10 4 62
高度 ( cm ) 170 50 30 30 30
　　臭柏群落植物生活型组成 (表 4)表明 ,高位芽植物种类和数量少 ,但其高度与生物量是臭柏群落的重要
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层片 ,而地上芽、地面芽、隐芽、 1年生草本在高度和生物量上相似。所以 ,划为同一层片。因此 ,臭柏群落的垂
直结构组成部分为 2个层片 ,即臭柏+ 乌柳+ 柳叶鼠李+ 油蒿+ 中间锦鸡儿 ;另一个层片为地上芽 (如草木
樨状黄芪 )+ 地面芽 (芨芨草、隐子草、早熟禾 )+ 隐芽 (沙葱 )+ 1年生草本 (杂草类 )。
3. 3. 3　群落更新　臭柏群落更新模式如图 1所示。从图 1可知 ,臭柏种子萌发、定居发展需要 1个湿润荫蔽
环境 ,分布在湿润滩地上的乌柳灌丛是其最好的避难所和安全岛。 随着大量臭柏种子萌发、生长和发育并完
成有性繁殖后 ,其实生苗在进行空间拓展和大范围觅食活动中 ,部分臭柏实生苗由于自疏原因而死亡 ,生存
下来的臭柏实生苗拥有较大生存空间 ,有性繁殖能力还未形成 ,此时 ,其游击型的克隆格局占主导地位 ,臭柏
群落处于发展阶段 ,伴生植物相对丰富 ,随着臭柏克隆生长的扩展 ,郁闭程度不断提高 ,地上、地下逐渐趋于
郁闭 ,物种多样性下降 ,形成单一的臭柏纯林 ,其生境也由发展中的丘间低地、固定沙地 ,风蚀沙地等 ,变成具
土壤结皮、水分、营养组分和群落结构相同的稳定臭柏群落 ,即臭柏顶极群落。当臭柏胸径达到 10cm～ 20cm
高度达 200cm时 ,其游击型克隆生长消退 ,郁闭度下降 ,无论此时的群落被破坏与否 ,随时间推移 ,都将出现
风蚀坑、且衰老的臭柏群落内不出现林窗更新。
图 1　臭柏群落更新模型图
Fig1 1succession o f Sabina vulga ris community
图 2　臭柏群落移动方式
Fig2 removable Style o f sabina vulg aris community
3. 3. 4　群落移动　臭柏实生苗由乌柳灌丛下开始发育 ,以此为中心随着个体的成长 ,游击型克隆生长格局
占主导地位 ,由于游击型克隆生长的觅食行为 ,群落不断由母体 (基株 )向四周拓展空间 ,所以在稳定的臭柏
群落其边缘游击克隆生长占优势 ,而最早形成的臭柏群落随时间推移 ,克隆生长能力下降 ,又无林窗式的更
新 ,臭柏逐渐死亡 ,形成林间空地 ,最终形成风蚀坑。 所以臭柏的游击型克隆生长 ,导致了臭柏群落的整体移
动。
4　结论
4. 1　在臭柏群落发育的早期其生物多样性较高 ,在稳定的臭柏群落中生物多样性较单调。
4. 2　臭柏群落的结构层次较明显 ,具 2个层片:灌木层和草本层。
4. 3　稳定的臭柏群落生境一致 ,群落动态是由臭柏游击型克隆生长构型为扩展方式的群落整体移动和衰退
群落形成的风蚀坑。
参　考　文　献:
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[ 3]　李博 .生态学〔M〕.高等教育出版社 , 2000.
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