全 文 ：库姆塔格沙漠沙生柽柳种群与环境因子分析
①
杨尧军1， 袁宏波2， 刘淑娟2， 张锦春2， 唐进年2， 丁 峰2
(1． 河南城建学院城市规划与建筑系，河南 平顶山 467036;2． 甘肃省荒漠化与风沙灾害防治重点实验室，
省部共建国家重点实验室培育基地，甘肃省治沙研究所，甘肃 兰州 730070)
摘 要:选择对沙生柽柳种群具有重要影响的地理、土壤、水分 3 要素的 7 个因子为指标，采用因子分析法，对影响
沙生柽柳种群生长与分布的环境因子进行分析。结果表明:土壤养分是影响种群生存和发展的最主要影响因子，
表明区域环境严酷、土壤贫瘠，对沙生柽柳生长发育的限制作用明显;海拔影响较小，并与其他因子共同作用，表明
地理因子对植物或植物种群的影响主要是通过对其他因子的作用而产生的间接影响;水分对沙生柽柳的影响又反
映了其生存环境的地下水位及其矿化度特征。库姆塔格沙漠在长期地质及气候环境变化中形成的土壤基质在短
期内难以得到改善，土壤养分匮乏的影响将长期存在，植物种群的保护与恢复存在较大难度，尤其是对于面临严重
衰退威胁的沙生柽柳更应加强保护力度;而加快防治区域沙漠化发展、加强保护植物现有生境，将是维持区域植物
生长和种群发展较有效的手段。
关键词:因子分析法;沙生柽柳;种群;环境因子;土壤养分;库姆塔格沙漠
环境因子与植物的生长、发育、生殖行为和分布
有着直接或间接影响及相互作用。气候、土壤、地
理、生物以及人为干扰，这 5 类因子对植物起综合作
用。库姆塔格沙漠自然环境严酷，动植物分布稀少，
几乎无人为干扰，除植物种内及种间相互作用外，生
物因子影响微弱，同时，区域面积相对较小，气候因
子影响较为一致〔1〕。对影响本区域植物生长的各
类因子进行研究，可以在一定程度上解释该区域植
物种群生长及分布特征，尤其对于较为典型的植物
种类生存状态的掌握和实施保护具有重要意义。
种群是植物与环境因子构成的整体。环境因子
对种群的数量、分布等的变化起着决定性作用。对
于特定区域、特定种群来讲，地形、土壤因子的影响
可能对种群的数量及分布起着更为重要的作用。沙
生柽柳(Tamarix taklamakanensis)是荒漠区耐干旱、
风蚀、高温、耐瘠薄的优良固沙造林树种，也是库姆
塔格沙漠抵御风沙、遏制沙化、保护区域生态平衡、
维护生物多样性和保障绿洲的重要植物种〔2 － 4〕。影
响其种群分布的环境因子较多，直观的去看各环境
因子与种群的关系或解释各环境因子对种群的影响
都存在一定困难，也存在不合理性。因此，有必要寻
找系统内各因素的相关性和相对重要程度，以期用
较少因子变动去解释环境对种群的影响。本文选择
因子分析法，从影响区域植被变化的土壤和地理两
个主要因素入手，对种群分布特征与各环境因子的
关系进行分析，试图为改善区域环境，保护和恢复区
域植被提供理论支持。
1 研究区概况
库姆塔格沙漠位于中国干旱区，南以阿尔金山
为界，地理位置 89°5749″ ～ 94°5408″ E，39°0750″
～ 41°0003″ N。在行政区划上，库姆塔格沙漠主体
分布在新疆若羌县东部，甘肃酒泉的敦煌市西部，阿
克塞哈萨克族自治县西北部，面积 2． 29 × 104 km2，
被称为我国第 6 大沙漠。研究区属温带大陆性气
候，区域降水差异较大、空间分布极不均匀，年降水
量 25． 2 ～ 74． 6 mm，蒸发量为降水量的 70 ～ 110 倍，
年气温 10． 55 ℃。土壤类别主要以山前洪积—冲积
扇及砾质戈壁上的棕漠土和中部沙漠区的风沙土为
主，在局部水位较高的河床低地，常出现不同程度的
盐化现象。自然植被以温带半灌木荒漠和灌木荒漠
为主，物种贫乏，群落单调，但群落生境复杂多样，导
致了植被类型较为丰富，并表现为从山前戈壁草原
第 30 卷 第 5 期
2013 年 9 月
干 旱 区 研 究
ARID ZONE RESEARCH
Vol． 30 No． 5
Sept． 2013
① 收稿日期:2012 － 09 － 26; 修订日期:2013 － 01 － 21
基金项目:甘肃省自然科学基金(1208RJZA262) ;国家自然科学基金(40961013) ;国家科技基础性工作专项(2006FY110800)
作者简介:杨尧军(1979 －) ，男，讲师，硕士，主要从事荒漠化防治及荒漠植被生态研究． E-mail:piceayhb@ 163． com
通讯作者:袁宏波． E-mail:piceayhb@ 163． com
827 － 831 页 http:/ /azr． xjegi． com
DOI:10.13866/j.azr.2013.05.012
化荒漠植被到典型风积荒漠植被的过渡特征〔5 － 6〕。
2 研究方法
2． 1 调查方法
植被调查是基于“库姆塔格沙漠综合科学考察
项目”及国家自然科学基金项目中的植被调查内
容，分别于 2007、2008、2010 年共进行了 3 次调查，
调查范围以库姆塔格沙漠为核心区(89°5749″ ～
94°5408″ E，39°0750″ ～ 41°0003″ N)。种群数量
特征结合种群格局调查，采用巢式样方法，共调查样
地 14 处，样方 24 个，样方大小为 20 m × 50 m。样
方调查中采用坐标定位法进行每木检尺，主要测定
植物株数、植株位置、树高、基径(或胸径)、冠幅等
生长特性指标。种群分布利用遥感影像解译与实地
调查结合的方法，并与区域植被分布调查及制图同
时进行，在实地种群数量调查的同时，使用 GPS 对
调查地点进行精确定位，记录各样地的海拔高度、地
貌，并与影像中的图斑进行对应;在实地种群调查的
同时记录样地土壤类型，对应于每个样地进行土壤
剖面取样，剖面深 60 cm，分 3 层取样，每层取 3 个重
复样，样品分土壤水分样和养分、盐分样;土壤水分
采用现场称取湿重，带回实验室采用烘干法测定土
壤水分，养分、盐分样利用传统方法测定〔7〕。
2． 2 分析方法
因子分析法是一种将多个指标划分为少数几个
互不相关的综合指标(主分量)的统计分析方
法〔8 － 10〕，可以压缩数据和环境指标的维数，通过随
机变量的线性组合，得出相互独立的、能够反映种群
系统变化情况的主导因子;并通过数据矩阵的旋转
变化，将主导因子放在最有利于环境解释的方向上，
确定各环境因子对分析主体的影响贡献率，从而将
受多种因子影响的复杂事件中各种因子的作用区分
开来。
选取沙生柽柳种群环境因子中代表地形变化的
海拔高度(地理因子) ，代表土壤表层含水率、养分、
盐分 3 个方面(土壤因子) ，共 7 个指标作为研究对
象，应用因子分析法筛选出影响种群变动的主导因
子，并对各环境因子的影响程度进行分析，数据采用
DPS 7． 05 软件进行分析。
3 结果分析
3． 1 沙生柽柳的局部性条块状分布
沙生柽柳(又名塔克拉玛干柽柳)是我国西部
荒漠地区能够在高干扰和高胁迫情况下生存于流动
性沙丘区的一种优良先锋物种〔11 － 12〕，也是我国特有
种。在此前的研究中，只在新疆的塔克拉玛干沙漠
发现有分布，故因此而得名。
在野外考察中，于库姆塔格沙漠东部沙漠腹地
及北部阿奇克谷地两个区域发现沙生柽柳的分布，
主要呈条带状，分布在谷地与北部山前洪积扇边缘
图 1 库姆塔格沙漠主体区与沙生柽柳种群分布
Fig． 1 Distribution of Tamarix taklamakanensis populations in the main region of the Kumtag Desert
828 干 旱 区 研 究 30 卷
的流动和半固定沙地以及沙漠东部流动沙丘及丘间
低地。其中，东部风沙活动剧烈，主要为流沙分布
区，沙生柽柳受沙埋(多为幼苗)或风蚀(多为成熟
植株)的影响;北部区域海拔较低，为洪积扇边缘
区，表层形成较厚的盐壳，阻隔水分的蒸发，水分条
件相对较好，但其养分条件差，盐分含量大。
3． 2 种群与环境特征的因子分析
沙生柽柳的 7 个主因子中前 2 个主因子综合了
7 种环境因子信息的 100%(表 1) ，完全代表了所有
环境因子。其中，第一主因子包含了全 N、速效 P、
速效 K、有机质和全盐含量。第二主因子在海拔高
度和土壤表层含水率上表现较大载荷。从主因子的
表 1 沙生柽柳种群环境主因子分析结果
Tab． 1 Analyzed results of the main environmental
factors of Tamarix taklamakanensis populations
环境因子 特征值
所占比例
/%
累计比例
/%
主分量
1 2
X1 6． 25 89． 34 89． 34 － 0． 30 0． 95
X2 0． 75 10． 66 100． 00 0． 42 － 0． 91
X3 0． 00 0． 00 100． 00 0． 83 － 0． 57
X4 0． 00 0． 00 100． 00 0． 97 － 0． 26
X5 0． 00 0． 00 100． 00 0． 78 － 0． 63
X6 0． 00 0． 00 100． 00 0． 92 － 0． 38
X7 0． 00 0． 00 100． 00 0． 73 － 0． 68
注:X1 表示海拔;X2 表示土壤表层含水率 (%) ;X3 表示全盐量
(%) ;X4 表示全 N(g·kg －1) ;X5 表示速效磷(mg·kg －1) ;X6 表示
速效钾(mg·kg －1) ;X7 表示有机质(g·kg －1)。下同。
图 2 沙生柽柳种群环境因子 2 维主分量排序
Fig． 2 Sequencing of two-dimensional principal
component of environmental factors of Tamarix
taklamakanensis populations
载荷来看(图 2) ，养分、地形因子对种群生长作用明
显，而盐分、水分影响相对较小。
4 结论与讨论
地形是沙生柽柳种群的主要影响因子之一。沙
生柽柳主要分布在沙漠中流动沙丘及其丘间低地，
种群形成于流动沙丘丘间地，发展于易发生沙埋的
流动沙地，衰退或死亡于产生强风蚀、沙埋条
件〔13 － 15〕。地形的起伏变化在一定程度上表明其受
流沙埋压的程度，也说明其对地下水吸收的难易程
度，因此，海拔高度也成为影响沙生柽柳种群的重要
因子。土壤水分与海拔共同构成了第二主因子，两
者共同贡献率为 10． 66%，其中土地表层含水率为
－ 0． 91。何兴东等〔16 － 17〕对沙生柽柳等植物研究表
明，无沙埋干扰地段大多是高矿化度地下水埋深较
浅的地段，这些地段盐渍化较重。而库姆塔格沙漠
的沙生柽柳主要分布在阿奇克谷地中西部，是典型
的盐渍化地段，地下水矿化度较高。所以，表层土壤
含水率的影响在这里并不是单纯的水分对植物生长
的影响，而是对地下水及其矿化度对植物负面影响
的间接反映。柽柳属植物在长期的历史进程中，形
成了既抗旱又耐盐碱的特性〔18〕。然而干旱和盐碱
胁迫程度不同，使其在旱生、盐生的进化方向产生分
化。Glenn等〔19〕也指出，柽柳属植物最高耐盐限为
32 g·L －1，具有较强的耐盐性，并且水分利用不受
盐碱程度的影响。沙生柽柳就是其中具有最大抗旱
能力和一定耐盐碱能力的种。库姆塔格沙漠中的沙
生柽柳盐分与养分共同构成了第一主因子，贡献率
达到 89． 34%，对沙生柽柳起着重要的影响作用。
柽柳属植物在 0 ～ 60 cm 土层中的耐盐范围可达
0． 53% ～48． 4%〔20〕，库姆塔格沙漠区域沙生柽柳样
地总盐量范围为 0． 8% ～ 27． 21%，尚属沙生柽柳的
耐性范围，因此盐分对沙生柽柳并未表现出明显的
负面影响。
从分析结果可以看出，养分与盐分共同构成了
第一主因子，并且贡献了 89． 34%的影响，其中 4 个
养分因子的载荷均较高，说明土壤养分条件对区域
沙生柽柳种群的影响较为明显，种群发展受养分变
化的影响较大。造成这样的原因可能是由于区域土
壤类型以山前洪积扇及砾质戈壁上的棕漠土和中部
沙漠区的风沙土为主，其成土作用微弱，土壤基质
9285 期 杨尧军等:库姆塔格沙漠沙生柽柳种群与环境因子分析
粗、颗粒粒径较大，砂粒含量比例大，有机质积累少，
从而使区域土壤整体养分匮乏，植物获取养分的条
件较差，使得养分成为影响区域植物生长的重要因
素，对植物种群发展产生重要的影响。对于库姆塔
格沙漠的沙生柽柳来说，其生长环境的盐分尚属其
耐性范围，因此，盐分的影响并不明显。整体来看，
区域沙生柽柳种群的保护与恢复存在较大难度，长
期的地质及气候变化形成的土壤基质在短期内难以
得到改善，土壤养分匮乏的影响将长期存在，结合区
域沙生柽柳种群年龄结构特征来看〔21〕，其生存面临
巨大威胁。因此，保护库姆塔格沙漠区域沙生柽柳
种群，必须加强区域沙漠化发展的防治，同时，在加
强保护和改善其现有生境的基础上进行适当的迁地
保护，这是维持沙生柽柳种群乃至区域其他植物种
群良好发展的较有效手段。
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Tamarix taklamakanensis Populations and Their Environmental
Factors in the Kumtag Desert
YANG Yao-jun1， YUAN Hong-bo2， LIU Shu-juan2， ZHANG Jin-chun2，
TANG Jin-nian2， DING Feng2
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Henan Province，China;
2． Breeding Base of State Key Laboratory of Gansu Province Desertification Control and Aeolian Sand Disaster Combating ＆
Gansu Province Institute of Desertification Control Research，Lanzhou 730070，China)
Abstract: Seven factors in three elements including geography，soil and water，affecting strongly the Tamarix
taklamakanensis populations，were chosen as the indicators to analyze the environmental factors affecting the growth
and distribution of T． taklamakanensis populations using the factor analysis． The results showed that soil nutrient
was the most important factor related to the survival and development of the populations． Regional severe environ-
ment and poor soil restricted obviously the growth and development of the populations． The effect of altitude on the
growth and development of the populations was low，and altitude affected the growth and development of the popula-
tions together with other factors． The geographical factors affected indirectly the growth and development of the pop-
ulations． The effect of soil moisture content on the populations reflected the characteristics of groundwater level and
its salinity in the habitats． It is difficult to improve the soil which was formed in the long-term geologic evolution
and climate change in the Kumtag Desert in a short term，and the shortage of soil nutrient will be continuously
maintained in the future． Therefore，it is difficult to conserve and regenerate the plant populations． It is suggested
to strengthen the conservation of T． taklamakanensis populations and their habitats and control regional desertifica-
tion．
Key words: factor analysis;Tamarix taklamakanensis;populations;environment factor;soil nutrient;Kumtag
Desert
1385 期 杨尧军等:库姆塔格沙漠沙生柽柳种群与环境因子分析