免费文献传递   相关文献

额济纳绿洲重盐地多枝柽柳分布格局研究



全 文 :武志博,田永祯,赵菊英,等.额济纳绿洲重盐地多枝柽柳分布格局研究[J].中国沙漠,2013,33(1):106-109,doi:10.7522/j.
issn.1000-694X.2013.00015.
额济纳绿洲重盐地多枝柽柳分布格局研究
  收稿日期:2012-08-14;改回日期:2012-10-30
  基金项目:阿拉善盟科技局重点科技计划项目(2009-7-01);内蒙古自治区自然科学基金项目(MS0612)资助
  作者简介:武志博(1980—),男,硕士,助理工程师,主要从事荒漠植物方面的研究。Email:120802756@qq.com
  通讯作者:田永祯(Email:alslys001@163.com)
武志博,田永祯,赵菊英,高立平,白 莹,程业森
(阿拉善盟林业治沙研究所,内蒙古 阿拉善左旗750303)
摘要:研究柽柳的分布格局对种群结构与动态变化的影响,对阐明柽柳林生态系统的形成与维持种群的稳定性、种
群的生态特征和更新等方面具有极为重要的意义。通过对额济纳绿洲中荒漠河岸林的主要树种多枝柽柳进行连
续样方调查,用χ
2检验和方差分析法对多枝柽柳的格局规模进行分析。研究结果表明,多枝柽柳分布类型为集群
分布,格局规模为8m×8m,格局强度随着尺度的增加而减小,多枝柽柳呈现集群分布但集群强度不高,集群强度
依赖于种群密度。
关键词:额济纳绿洲;重盐地;柽柳;分布格局
文章编号:1000-694X(2013)01-0106-04   doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00015
中图分类号:Q948.15 文献标志码:A
1 引言
多枝 柽 柳 (Tamarix ramosissima)为 柽 柳 科
(Tamaricaceae)柽柳属(Tamarix)植物,是额济纳绿洲
中荒漠河岸林的主要树种之一,经常形成单一的群
落,有时也和其他植物种共同生存。在组成额济纳绿
洲的主要类型中,柽柳种群和以柽柳为主的群落占整
个绿洲面积的70%以上,是绿洲主要的组成部分[1]。
柽柳耐干旱[2]和耐土壤盐碱[3-4],是一种优良的防风
固沙植物[5]。近年来,中国一些学者开展了干旱区荒
漠植被[6-8]以及有关柽柳种群特征及种群分布格局
的研究。杨晓东等[9]对艾比湖湿地自然保护区的柽
柳种群的空间分布格局进行分析研究,认为该地区柽
柳种群为均匀分布;郑姚闽等[10]研究了甘肃敦煌西
湖多枝柽柳群落特征和种群格局;方敏彦等[11]对疏
勒河中游高盐生境长穗柽柳群落格局进行研究;周洪
华等[12]分析了塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带植物优
势种群分布格局;赵欣胜等[13]对黄河三角洲柽柳空
间分布点格局进行了分析,指出柽柳在0~6m尺度
内都不同程度地呈现出集群分布。可见该属植物在
荒漠、半荒漠区的生态地位备受关注。
近年来,随着黑河中游来水量的减少、绿洲人口
的日益增加,柽柳面积逐渐减少。据董正钧著《居延
海》一书记载,1944年额济纳东、西河林区有柽柳林
21万hm2。1978年全国草原普查结果显示,柽柳林
为7万hm2,与1944年相比减少了67%。荒漠绿洲
生态环境恶化作为一个全球性问题己受到国内和国
际的广泛关注和高度重视。研究柽柳的分布格局对
柽柳种群结构与动态变化的影响,对阐明柽柳林生态
系统的形成与维持、种群的稳定性与演替规律、种群的
生态特征和更新等方面具有极为重要的意义,同时为
额济纳绿洲衰退的柽柳残林复壮更新提供理论支持。
2 研究区概况
研究区位于额济纳绿洲的中部达来呼布镇附
近。额济纳绿洲(41°40′—42°40′N,100°15′—101°
15′E)地处黑河流域下游,南与甘肃省鼎新盆地相
邻,西以马鬃山剥蚀山地为限,东接巴丹吉林沙漠,
北抵中蒙边界。地形为一开阔平坦的盆地,海拔在
900~1 100m,地面坡降为1/1000~1/1200,整体
地形向东北倾斜,面积约为3.4万km2。该地区降
水稀少,蒸发强烈,多年平均气温8.7℃,多年平均
降水 量 36.6 mm,多 年 平 均 蒸 发 量 达3 505.7
mm[14]。干燥度13.7,是中国最干旱的地区之一,
属典型的荒漠地带。额济纳绿洲的土壤类型主要为
地带性土壤灰棕漠土,非地带性土壤包括林灌草甸
土、潮土(灰色草甸土)、盐土和风沙土等[15]。其中
林灌草甸土和潮土主要分布于额济纳河河谷阶地和
封闭洼地上,盐土主要分布在拐子湖、古日乃湖及东
西居延海等湖盆周围,风沙土在额济纳河两岸尚有部
第33卷 第1期
2013年1月               
中 国 沙 漠
JOURNAL OF DESERT RESEARCH
             
Vol.33 No.1
Jan.2013
分带状分布。由于有额济纳河河水的滋润,在河谷低
地、湖盆洼地边缘及湖盆低地区分布着高大的胡杨
(Populus euphratica)、沙枣(Elaeagnus angustifolia)
林以及成片的柽柳林、梭梭(Haloxylon ammo-clen-
clron)林和芨芨草(Achnatherum spenldens)、芦苇
(Phragmites communis)滩,林间空地分布有苦豆子
(Sophora alopecuroides)、黑果枸杞(Lycium rutheni-
cum)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)等[16]。
样带调查区位于达来呼布镇西北5km处,地
理坐标为42°01′29″N,101°02′58″E,柽柳平均高度
1.5m,平均地径2.6cm。
3 调查研究方法
3.1 样带选择及样方设置
选择生长良好、无大面积枯死株的柽柳林为样
带,样带走向为南北走向,做连续样方调查,样方大
小为2m×2m,样方间距100m,共设置128个样
方,调查样方内出现柽柳的株数,进行统计分析。
3.2 多枝柽柳分布类型的判定
植物种在空间的分布一般有3种类型,即随机
分布(random distribution)、均匀分布(regular dis-
tribution,自然种群中很少见到这种分布类型的种)
和集群分布(aggregated distribution)[17]。它们反
映了植物种的特征及环境特征。
本研究用χ
2检验来判定其分布类型。它是通
过检验不同个体样方频率的观测值和泊松分布的预
测值之间的差异性来实现的。即
χ
2 =∑
(观测值-预测值)2
预测值
(1)
珡X =∑ 个体数×频率样方总数 (2)
自由度 = 组数-2
  这里观测值指的是不同个体数出现频率的实测
值,即表1中的第二列数据。预测值用普通的方法
求得,见表2。
表1 不同多枝柽柳个体数的样方频率
Table 1 The quadrat numbers of different individuals for
Tamarix ramosissimain the Ejina oasis
个体数 频率(样方数) 个体数 频率(样方数)
0  69
1  34
2  14
3  5
4  5
5  1
表2 预测值计算表
Table 2 The calculation methods for quadrat numbers
prediction of different individuals for Tamarix
ramosissimain the Ejina oasis
样方中
个体数
0  1  2  3  4  5
频率预
测值
Ne-m Nme-m Nm

2!e
-m Nm

3!e
-m Nm

4!e
-m Nm

5!e
-m
  注:N 为样方总数,e=2.7183,m=珡X=0.797,e-m=0.4507,!
为阶乘符号。
3.3 多枝柽柳格局规模分析
应用等级方差分析法对多枝柽柳的格局规模进
行分析,等级方差分析法的步骤为:
第一步划分区组:区组1为原始的128个样方
的调查数据,区组2为区组1中两相邻样方值相加,
依此类推。本次调查共设置128个样方,共分为区
组1、区组2、区组4、区组8、区组16、区组32、区组
64、区组128共7个区组。区组的大小代表集群程
度,即区组1代表原始样方的大小即2m×2m,区
组2代表4m×4m,区组4代表8m×8m,依此
类推。
第二步分别计算各区组中各元素的平方和:
区组1 ∑X21 =a21+a22+…+a2n (3)
区组2 ∑X22 = (a1+a2)2+(a3+a4)2+
…+(an-1+an)2 (4)
区组4 ∑X24 = (a1+a2+a3+a4)2+
   (a5+a6+a7+a8)2+…+
   (an-3+an-2+an-1+an)2 (5)
依此类推。a为调查数据。
第三步计算各区组的平方和 SS(Sums of
squares):
区组1 SS1 =∑X


1 -
∑X22

(6)
区组2 SS2 =∑X


2 -
∑X24

(7)
区组4 SS4 =∑X


4 -
∑X28

(8)
依此类推。
第四步,计算各区组的均方(mean square),它
等于各区组的平方和除以各自的自由度。各区组的
自由度(df)等于相应区组元素数减1再减去上面
计算已经考虑过的自由度。
而最大的区组———区组128的自由度为零,不
能求其均方,所以区组均方图上最大的区组为 1
2n

701 第1期 武志博等:额济纳绿洲重盐地多枝柽柳分布格局研究    
最后以区组大小为横坐标,各区组的均方为纵坐标
就可绘出格局规模分析图。
3.4 多枝柽柳格局强度分析
格局强度是种群高密区和低密区在密度上的平
均差异程度。也就是说它反映斑块和斑块间隙之间
密度上的差异趋势。格局强度(I)采取 Greig-
Smith[18]提出的I=
方差
(平均值)2
表示。
4 结果与分析
4.1 重盐地多枝柽柳的分布类型
根据统计学的要求,预测值一般应大于5。很
明显个体数较多的样方频率难以满足这一条件。通
常的做法是将个体数目较多的样方预测值加起来。
即样方中个体数大于等于 3 的预测值的和为
6.537408,相应的样方中个体数大于等于3的观测
值的和为11。
将数据带入公式(1),计算结果如表3:
表3 不同区组χ2计算表
Table 3 Theχ2 calculation results of different quadrat groups
个体数 样方频率预测值 观测值 χ2
0  57.6896  69  2.217473
1  45.97861  34  3.120736
2  18.27376  14  0.999521
≥3  6.537408  11  4.091479
合计 128  128  10.42921***
  查χ
2值表,在自由度为2、显著性水平为0.05
时,χ
2的临界值为:χ

0.025=9.35,χ

0.975=0.22,表3
中χ
2=10.42921,故所研究的多枝柽柳个体分布非
随机分布,而为集群分布。
4.2 重盐地多枝柽柳格局规模
通过等级方差分析法得到的格局分析表(表4)
表4 等级方差分析
Table 4 The class variance analysis result of different quadrat
groups of Tamarix ramosissimain the Ejina oasis
区组 区组中各元素平方和 区组平方和 均方
1  240  70.5  1.093
2  339  44.25  1.3828
4  501  31.875  1.9922
8  747  9.6875  1.2109
16  1 339  2.28125  0.5545
32  2 605  0.375  0.1875
64  5 234  0.5  0.5
128  10 404
可以看出,均方在区组4时出现峰值,而区组4代表
的样方为8m×8m,即额济纳绿洲重盐地多枝柽柳
格局规模为8m×8m。
4.3 重盐地多枝柽柳格局强度
格局强度是种群空间分布格局的一个重要指
标,它反映斑块和斑块间隙之间密度上的差异趋势。
从图1可以看出,多枝柽柳在调查样带中的格局强
度随着尺度的增加而减小。结合4.1的结果,说明
多枝柽柳呈现集群分布但集群强度不高,集群强度
依赖于种群密度。
图1 多枝柽柳格局强度
Fig.1 Pattern intensity of different quadrat groups of
Tamarix ramosissimain the Ejina oasis
5 结论与讨论
1)额济纳绿洲多枝柽柳为集群分布但集群强度
不高。种群格局的形成,一方面决定于种自身的特
性,另一方面则与种群环境密切相关。种群环境包
括生物因子和非生物因子,生物因子比如竞争。一
般的讲,在种群优势种形成的斑块中,其他种就难以
形成自己的斑块。这是因为优势种具有较强的竞争
力。额济纳绿洲之所以能形成单一的多枝柽柳种
群,与柽柳的自身生物学特性密切相关,柽柳具有耐
干旱耐盐碱的特性,故在绿洲地区特别是盐碱化严重
的地域具有更强的适应性和竞争能力。柽柳种群在
额济纳绿洲呈集群分布,但集群强度不高,是由柽柳
的生物学特性与环境因素共同决定的,之所以呈集群
分布是因为柽柳的繁殖主要为种子繁殖,所以容易形
成以母株为中心的实生子代,而集群强度不高可能是
由环境因子决定的。土壤养分以及水分因素对种群
结构的影响本研究未能涉及,需今后进一步研究。
2)研究结果表明额济纳绿洲柽柳的格局规模为
801                 中 国 沙 漠              第33卷 
8m×8m,这与额济纳绿洲柽柳林的平均1hm2 分
布株数为120~150株的实际调查结果基本吻合。
用等级方差分析法对多枝柽柳的格局规模进行分
析,其结果真实可信。
参考文献:
[1] 司建华,冯起,张小由,等.极端干旱条件下柽柳种群蒸散量的
日变化研究[J].中国沙漠,2005,25(3):380-384.
[2] Blackburn W H,Knight R W,Schuster J L.Salt cedar influ-
ence on sedimentation in the Brazos River[J].Journal of Soil
Water Conservation,1982,37:298-301.
[3] Busch D E,Smith S D.Effects of fire on water and salinity re-
lations of riparian woody taxa[J].Oecologia,1993,94:186-
194.
[4] 公维昌,庄丽,赵文勤,等.多枝柽柳与梭梭光合器官形态解剖
结构的生态适应性[J].中国沙漠,2011,31(1):129-136.
[5] 曾凡江,张希明,李小明.柽柳的水分生理特性研究进展[J].
应用生态学报,2002,13(5):611-614.
[6] 张雷,王晓江,胡尔查,等.科尔沁沙地蒙古黄榆种群结构与空
间分布格局[J].中国沙漠,2011,31(1):115-120.
[7] 何明珠,张志山,李小军,等.阿拉善高原荒漠植被组成分布特
征及其环境解释 Ⅰ.典型荒漠植被分布格局的环境解释[J].
中国沙漠,2010,30(1):46-56.
[8] 王继和,靳虎甲,马全林,等.干旱区油蒿种群结构和分布格局
分析[J].中国沙漠,2010,30(3):534-538.
[9] 杨晓东,吕光辉,张雪梅,等.艾比湖湿地自然保护区8个乔灌
木种群空间分布格局分析[J].植物资源与环境学报,2010,19
(4):37-42.
[10] 郑姚闽,崔国发,雷霆,等.甘肃敦煌西湖多枝柽柳群落特征和
种群格局[J].北京林业大学学报,2010,32(4):32-44.
[11] 方敏彦,章明,丁品,等.疏勒河中游高盐生境长穗柽柳群落格
局研究[J].草业学报,2009,18(3):20-27.
[12] 周洪华,陈亚宁,李卫红.塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带植物
多样性特征及优势种群分布格局[J].中国沙漠,2009,29(4):
688-696.
[13] 赵欣胜,吕卷章,孙涛.黄河三角洲植被分布环境解释及柽柳
空间分布点格局分析[J].北京林业大学学报,2009,31(3):29
-36.
[14] 司建华,冯起,鱼腾飞,等.额济纳绿洲土壤养分的空间异质性
[J].生态学杂志,2009,28(12):2600-2606.
[15] 席海洋,冯起,司建华,等.额济纳绿洲不同植被覆盖下土壤特
性的时空变化[J].中国沙漠,2011,31(1):68-75.
[16] 司建华,冯起,张小由,等.黑河下游分水后的植被变化初步研
究[J].西北植物学报,2005,25(4):631-640.
[17] 张金屯.数量生态学[M].北京:科学出版社,2004:23-54.
[18] Greig-Smith P.Quantitative Plant Ecology[M].Oxford:
Blackwel Scientific Publications,1983:68-97.
Distribution Pattern of Tamarix ramosissima Ledeb at High
Salt Land in the Ejina Oasis,Inner Mongolia,China
WU Zhi-bo,TIAN Yong-zhen,ZHAO Ju-ying,GAO Li-ping,BAI Ying,CHENG Ye-sen
(Alxa Forestry and Desert Control Research Institute,Alxa Left Banner 750303,Inner Mongolia,China)
Abstract:The research on impact of Tamarix ramosissima Ledeb distribution pattern on community struc-
ture and dynamics is very important to elucidate the ecosystem formation and maintenance as wel as the
community stability and succession law of the T.ramosissima Ledeb.Through continuous quadrat survey-
ing,χ2test and variance analysis of T.ramosissima Ledeb,a main desert riparian forest species in the Eji-
na oasis,we carried out a study of the distribution pattern of T.ramosissima Ledeb.The results showed
that the distribution of T.ramosissima Ledeb belonged to a cluster distribution type,and the pattern scale
was 8 m×8 m;the pattern intensity of T.ramosissima Ledeb decreased with increasing of pattern scale.
It suggested a relatively low cluster intensity depended on the species density.
Key words:Ejina oasis;high salt land;Tamarix ramosissima Ledeb;distribution pattern
901 第1期 武志博等:额济纳绿洲重盐地多枝柽柳分布格局研究