全 文 ：第 29 卷 第 8 期
2013 年 4 月
甘肃科技
Gansu Science and Technology
Vol. 29 No. 8
Apr. 2013
民勤荒漠区绵刺群落特征研究
*
李强民1，罗广元2，纪永福3，贺访印3，魏怀东3，李 亚3，周兰萍3
(1. 景泰县林业局，甘肃 景泰 730400;2. 甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水 741020;
3. 甘肃省治沙研究所，甘肃 兰州 730070)
摘 要:本研究采用野外样方法调查和实验室样品分析相结合，对民勤荒漠区绵刺群落特征进行了研究，结果表明，
民勤荒漠区绵刺群落主要分布在民勤北部红砂岗一带，群落物种数少，只有 13 种，灌木占群落的主体，灌木个体数在
整个群落中占了 93. 22%，而绵刺占了群落总株数的 68. 40%。在群落中占绝对优势。群落中的优势种群绵刺呈现
集群分布的格局，灌木的生活型主要是地上低位芽为主。民勤北部绵刺群落的这些特征主要是由于植物生长的环
境条件恶劣，植物生存难度大，对水分和养分的种间竞争激烈所决定的。
关键词:民勤;荒漠区;绵刺群落;特征
中图分类号:S651
民勤地处巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠之间，阻
隔了两大沙漠合拢，荒漠植被对阻碍流沙起着重要
作用。由于民勤气候干旱，风大沙多，自然条件严
酷，植被生长受到限制。荒漠区植被主要是比较矮
小的灌木和一年生草本。这些植物在长期的生活适
应过程中，形成了特定群落。每一个植物群落都有
其固有的特征，主要表现为植物种的组成及数量、群
落结构、优势种群、分布格局、群落外貌、多样性等方
面［1］。这些特征对发挥植被的生态功能具有重要
意义。很多关于民勤荒漠植被的研究认为［2 － 7］，植
被退化与水分有密切关系，在地下水位下降、植物消
耗了更多的土壤水分后，植物处于水分亏缺状态，使
得植物生长受到影响。植被退化后其群落特征发生
了什么变化?需要进行研究。针对分布在民勤的珍
稀濒危植物绵刺群落进行特征研究，旨在揭示绵刺
群落的特征，为当地生态环境建设服务。
1 研究区概况
本研究区在民勤县北部红砂岗一带，以荒漠草
原为主，经济活动主要是放牧，家畜主要是绒山羊、
绵羊和骆驼。地貌以固定、半固定沙丘为主，流动沙
丘较少，沙丘较小，高度一般在 1m 左右，最大不超
过 3m。研究区气候十分干旱，年平均降水量为
89mm 左右，蒸发量超过 3500mm。年平均气温
7. 6℃，一年中最热是 7 月，平均气温达 22. 8℃，最
冷是 1 月，平均气温为 － 9. 9℃，夏季极端最高气温
达 41℃，冬季极端最低气温达 － 30. 8℃，无霜期
175d，≥10℃的有效积温 3036. 4℃。光照充足，热
量丰富。全年平均日照时数 2799. 4h，4 ～ 9 月平均
每天日照 9h以上，12 ～ 14h的长日照达 45d，年均日
照百分率为 64%。年平均风速 2. 2m·s － 1，春季风
速最大为 2. 7m·s － 1，秋季最小为 1. 9m·s － 1，最大
瞬时风速 23m·s － 1。全年盛行西北，占全年风向的
70%以上，夏秋季东风比较盛行。春季多风沙，全年
平均扬沙 59d，春季占 24d，占全年的 41%。全年沙
尘暴日数 27d，多集中于春季。
研究区主要是天然植被，几乎没有人工植被。
天然灌木主要有绵刺、唐古特白刺(Nitraria tangu-
torica Bobr)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa Maxim)、
盐爪爪(Kalidium foliatum (Pall. )Moq. )、猫头刺
(Oxytropis aciphylla Ledeb．)、红砂(Reaumuria soon-
gorica)等，草本植物有沙米(Agriophyllum squarrosum
(Linn. )Moq. )、细叶骆驼蓬(Peganum nigellastrum
Bge. )小花棘豆(Oxytropis glabra (lam. )DC. )、戈
壁针茅(Stipa gobica Roshev．)、沙葱(Allium mongoli-
cum RegeL. )、刺沙蓬(Salsola ruthenica Iljin)、白茎
盐生草(Halogeton arachnoideus Moq. )、星星草(Her-
ba Eragrostidis Pilosae)等。
2 调查研究方法
野外调查采用样方法调查。在民勤北部红砂岗
* 资助基金:国家自然科学基金基金(41161005)。
通讯作者:罗广元(1973 －)，男，甘肃灵台人，副教授，主要从事林业专业教学科学研究。
一带选择 3 个绵刺群落样地，每个样地各设 5 个 5m
×5m的样方，共计 15 个样方。
植物群落的调查指标和内容:出现的植物种及
数量，植株的高度、最大冠幅、新梢长度，所处的物候
期，植株的覆盖度和生物量等。
1)植株高度:采用钢卷尺测量植株自然高度最
高点到地面的垂直距离;
2)最大冠幅:用钢卷尺测量植株冠幅最大长度
(长轴)及与其垂直的最大长度(短轴) ，求由两轴形
成的椭圆面积;
3)新梢生长:用钢卷尺测量当年新梢生长的最
大长度;
4)植株覆盖度:用目测法估计植株在冠幅范围
内所占投影面积的比例，再换算到整个样方。
5)生物量:随机选择样方内 3 ～ 5 株植物作为
样株，齐地面切取地上所有部分，现场采用灵敏度为
1. 0g的天平分别称鲜重，取平均值作为单株鲜生物
量;再根据植株大小从植物不同部位取 200 ～ 1000g
样品带回实验室，用烘干称重法测定含水率，最后推
算干生物量。
3 结果与分析
3. 1 群落组成及数量特征
植物种类组成及数量是决定植物群落性质最重
要的因素，也是鉴别不同植物群落类型的基本特征。
任何植物群落都是由一定的植物种类组成的，调查
植物群落中的植物种组成是研究群落特征的第一
步。绵刺群落植物种组成及数量见表 1。
表 1 民勤绵刺群落物种组成及数量
灌木 多年生草本 一年生草本
物种 数量 百分比(%) 物种 数量 百分比(%) 物种 数量 百分比(%)
猫头刺 0. 2 0. 12 小花棘豆 0. 2 0. 12 星星草 0. 9 0. 53
红砂 2. 8 1. 65 戈壁针茅 1. 1 0. 65 刺沙蓬 1. 3 0. 77
泡泡刺 14. 5 8. 55 沙葱 0. 8 0. 47 白茎盐生草 1. 1 0. 65
盐爪爪 24. 6 14. 50 细叶骆驼蓬 0. 5 0. 29 草霸王 5. 4 3. 19
绵刺 116 68. 40
小计 158. 1 93. 22 小计 2. 7 1. 53 小计 8. 7 5. 13
表 1 中的数据为 15 个样方的平均值。从表 1
可以明显的反映出，民勤荒漠区绵刺群落中，植物种
比较少，只有 13 种;这 13 中植物中，灌木占主体，在
整个群落中占了 93. 22%，而绵刺数量占了群落总
株数的 68. 40%，是优势种群。在干旱沙区，一年生
草本植物萌发生长受降水条件的影响很大，在雨水
多的年份就会萌发很多幼苗并生长较好，雨水加少
的年份，不仅萌发的植株个体少，而且生长也不良，
植株矮小［8］。在本研究野外调查研究的 2007 年，研
究区降水量为 88. 2mm，接近年平均值，但是在 8 月
底以前一次超过5mm的降水量只有4次，其他降水
都是小于 5mm 的无效降水，这对植物生长意义不
大。可见，一年生草本植物在群落中不稳定。
3. 2 优势种群及其分布格局
3. 2. 1 群落中的优势种群
优势种是对群落的结构和群落环境的形成有明
显控制作用的植物种，在一个群落中所有优势种的
集合就是优势种群。它们通常是指那些个体数量较
多、冠幅大、投影盖度大、生物量高、体积较大、生活
能力较强的种，即优势度或者重要值较大的种，这些
种大多是群落的建群种，对群落起着关键作用。民
勤绵刺群落优势种重要值的计算分析见表 2。
表 2 群落中灌木层优势树种的重要值计算分析
植物种
株数
(多度)
相对密度
(%)
相对频度
(%)
相对盖度
(%)
重要值
生物量
(g /株)
绵刺 116 74. 79 35. 71 93. 85 204. 35 239. 67
泡泡刺 14. 50 9. 35 32. 14 2. 86 44. 35 167. 90
盐爪爪 24. 60 15. 86 32. 15 3. 29 51. 30 135. 70
从表 2 可以看出，民勤绵刺群落中占绝对优势
的是绵刺种群，重要值为 204. 35，比亚优势种群泡
泡刺的重要值 44. 35 高出 4. 61 倍。出现这种情况
的原因是:民勤干旱少雨，土壤瘠薄，风大沙多，植物
生存的自然条件十分恶劣，植物生存和生长很不容
易，能够适应在当地生存并能够占据一定优势地位
的植物很少，当一种植物占据了一定空间后，对生存
环境中的养分、特别是水分基本就占有了，其他植物
几乎很难再占据较大的空间。这样就形成了单优势
种的植物群落。
531第 8 期 李强民等:民勤荒漠区绵刺群落特征研究
3. 2. 2 优势种群的空间分布格局
种群空间分布格局是指特定时间内，群落中某
一种群的个体在空间的分布状况。植物种群分布格
局是物种与环境长期相互适应、相互作用的结果，它
与物种的生物学特性，种间竞争以及生境条件等密
切相关。种群分布格局的分析是研究种群特征、种
内和种间关系以及种群与环境关系的重要手段。
种群分布格局反映了种群个体在水平空间上彼
此间的相互关系，一个物种空间分布偏离随机分布
时即产生格局。按照种群内个体的聚集程度和方
式，种群分布格局一般可分为随机分布、均匀分布和
集群分布 3 种类型［1］。采用特征调查资料分析，采
用方差 /均值比率法判断优势种群的分布格局。其
原理是一个随机分布分布的总体有方差平均值 M
相等的性质［9］。当 V/M等于 1 时，种群表现为随机
型分布，如果 V/M大于 1时则为集群分布，如果V/M
小于 1时则为均匀分布。计算分析结果见表 3。
从表 3 可以看出，民勤荒漠区绵刺群落的优势
种群均呈集群分布格局，这种分布格局与种群的繁
殖策略、种群生物学特性以及恶劣的生境条件有关。
在民勤这样极端恶劣的生境条件下，绵刺通过种子
自然繁殖更新十分困难，通过独特的“劈根”、根孽
等策略繁殖，或者枝条下垂接触到地面产生不定根
系而与母株分离形成独立植株，同样形成以母株为
中心的集群分布格局。
表 3 优势树种的分布格局
植物种 V/M t检验 分布格局
绵刺 3. 235 3. 452＊＊ Clump
注: t检验* P ＜ 0. 05; ＊＊P ＜ 0. 01。格局: Poisson =随机
分布; Clump =集群分布; Random =均匀分布。
在群落优势种分布格局调查中，将 10m × 10m
的大样方划分成 1m × 1m 的网格，大样方的某一个
角为起点，调查了绵刺群落的优势种群空间点状分
布，利用直角坐标系绘制绵刺种群落优势种群空间
分布如图 1 所示。
图 1 绵刺种群空间分布
从图 1 可以看出，群落优势种呈集结状分布，与
上面分析的情况基本吻合。在任继周主编的《河西
走廊山地 － 绿洲 － 荒漠复合系统及其耦合》专著
中［11］，对红砂群落、绵刺群落、毛刺锦鸡儿群落等植
物群落分别采用 5m × 5m、4m × 4m和 10m × 10m 的
样方，绘制了空间点状分布图，从图 1 看与本研究的
结果基本一致，只是所调查的地点不同，优势种个体
数有差异，即空间点状分布图中点的密度不同而异。
另外，杜建会等人在研究民勤西沙窝白刺灌丛
沙堆时［12］，也得出了民勤西沙窝白刺灌丛沙堆是以
处于稳定阶段的沙堆为主，且稳定白刺灌丛沙堆分
布比较集中的结论。
可见，民勤荒漠植物群落种群在极端恶劣是生
境条件下，由于环境胁迫导致种子繁殖能力比较弱，
再加上种内或种间对土壤养分和水分的激烈竞争，
影响其种群分布格局的主要原因已不再是种群本身
生物、生态学特性单方面的因素，而是由环境条件等
诸多因素共同决定的，其中水分条件起着关键作用。
3. 3 多样性特征
物种多样性是群落发展过程中的一个重要指
标，它反映群落组成和结构的变化，是刻画群落组成
结构的重要指标［13］，受到许多生态学家的重视。民
勤荒漠草地植物群落多样性计算结果见表 4。
表 4 民勤绵刺群落物种多样性指数
物种丰富度 Simpson指数 Shan － Wie指数 种间相遇率 群落均匀度 优势种群生态优势度
14 0. 4947 1. 0533 0. 4975 0. 4239 0. 5053
从表 4 可以看出，民勤荒漠区绵刺群落生物多
样性比较差，反映在不仅丰富度低，而且均匀性也
差。丰富度为 13 个物种数，从群落均匀度分析，群
落的均匀性都较差，为 0. 4239。这与表 2 的分析是
一致的，优势种占了绝对的优势。物种多样性较低
的原因是由于种间竞争激烈和生存环境恶劣所致，
特别是对水分和养分的竞争。民勤荒漠区植物生存
的环境条件十分恶劣，尤其是植物可利用的水资源
有限，植物生长竞争非常激烈。植物为了生存，必须
要占据最有利生长和繁殖的有利条件，否则将被淘
汰。土壤条件较好、有利于保存水分的地方植物生
长就较集中，而且主要是竞争力最强的植物占据。
一年生草本植物只有在雨季才能出现，且主要出现
在降水易于下渗和保存的土壤地段。
631 甘 肃 科 技 第 29 卷
一般来说，植物群落内部竞争越强，群落物种数
就越少，物种分布均匀度也就越低，其物种多样性也
就越小。优势种生物量、冠幅越大，则其竞争力就越
强，从表 2 及表 5 中的优势种生物量、冠幅分析，基
本趋势是优势种生物量、冠幅越大物种多样性就越
小。
3. 4 群落外貌特征
群落外貌是指群落的外部形态或表相特征，是
认识植物群落的基础，也是区分不同植被类型的重
要标志;是群落中物种与物种之间、物种与环境之间
相互作用的综合反映。陆地植物群落的外貌是由组
成群落的植物种类形态及其生活型所决定的。所
以，这里研究民勤荒漠区绵刺群落外貌主要通过植
物高度、冠幅、盖度和生活型 4 个方面来分析。
生活型是植物对外界环境适应的外部表现形
式，同一生活型的植物，不但体态相似，而且在适应
特点上也是相似的。在同一类生活型中，常常包括
了在分类系统上地位不同的许多个植物种，因为不
论各种植物在系统分类上的位置如何，只要它们对
某一类环境具有相同(或相似)的适应方式和途径，
并在外貌上具有相似的特征，它们就都属于同一类
生活型。
绵刺群落主要在民勤西北部的红砂岗一带山前
平原滩地、细碎砾石戈壁上广泛分布。其土壤为砾
质、卵石质的棕色荒漠土或灰棕色荒漠土，地表为
0 ～ 10cm砾质或卵石质沙层，10 ～ 30cm 层土壤含水
率为 1. 50% ～3. 30%，容重为 1. 49g /cm3。
绵刺群落外貌特征见表 5。绵刺是该群落中的
优势种，其伴生灌木植物有驼绒藜、猫头刺、红砂、盐
爪爪等，草本植物有小叶棘豆、细叶骆驼蓬、沙葱、星
星草、刺沙蓬、白茎盐生草。群落中各种植物都较矮
小，灌木层平均高度在 0. 15m，冠幅小，一般不超过
0. 3m2，盖度低，盖度约 12. 8%，绵刺的分盖度最大，
达 7. 2%。草本层平均高度 0. 12m，盖度 0. 5%。
表 5 绵刺群落外貌特征
物种 高度(m) 株数 冠幅(m) 分盖度(%) 生活型
绵刺 0. 22 116 0. 21 × 0. 18 7. 20 Ch
猫头刺 0. 17 0. 20 0. 14 × 0. 10 0. 10 Ch
红砂 0. 25 2. 80 0. 17 × 0. 15 0. 20 Ch
泡泡刺 0. 32 14. 50 0. 59 × 0. 45 1. 60 PhNa
盐爪爪 0. 28 24. 60 0. 44 × 0. 29 2. 00 Ch
注:表中 Ch表示地上芽植物，PhNa高位芽植物。
依据植物生活型，可将群落分成灌木片层和草
本植物片层，灌木层主要有绵刺、泡泡刺、红砂、盐爪
爪、猫头刺等，草本层主要有小叶棘豆、白茎盐生草、
戈壁针茅、刺沙蓬、细叶骆驼蓬、沙葱、星星草、草霸
王等。地上鲜生物量约为 366. 40kg /hm2(111. 50 ～
592. 00kg /hm2) ，植株平均含水率为 24. 40%。
在群落中，绵刺、猫头刺、盐爪爪和红砂是地上
芽植物，泡泡刺为矮高位芽植物，草本中小叶棘豆、
沙葱和细叶骆驼蓬是隐芽植物，戈壁针茅为地面芽
植物，其他的植物都是一年生草本。由于绵刺群落
主要分布在民勤红砂岗北部的山前洪积倾斜平原
上，这里自然条件更加严酷，植物生长更加矮小。
4 结论与讨论
民勤荒漠区绵刺群落中植物种数量少，在群落
中，绵刺占绝对优势;物种多样性很低，主要植物种
群以集群类型分布，灌木的生活型主要是地上低位
芽为主。出现这种现象，主要是民勤荒漠区植物生
存的环境条件恶劣，能够在这种恶劣的环境条件下
生存的植物比较少。植物赖以生存的水分、养分都
十分有限，为了水分和养分的种间竞争非常强烈，只
有适应能力更强、能够是恶劣的环境条件下快速繁
衍和生长的植物种生存并占据空间。由于干旱和贫
瘠的土壤条件，植物种子萌发的机会很少，主要是通
过根孽或者根基部“劈裂”繁殖，这样植物就不可能
传播的更远，呈现出相对比较聚集在一起的分布格
局。
民勤户名植物群落对民勤的生态环境起着极其
重要的作用，目前对民勤植被研究较多的是绿洲边
缘植被，对荒漠区植被研究相对较少。需要进一步
对荒漠区植被的基本生理生态特征和生态功能进行
研究，以便更好地为当地生态环境建设服务。
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( 下转第 123 页)
731第 8 期 李强民等:民勤荒漠区绵刺群落特征研究
图 4 斜屋面砼浇筑操作平台搭设
2. 6 关键质量控制要点
1)支撑系统要安装牢固、面板应安装严密，保
证不变形、不漏浆;
2)屋面的坡度与标高应满足设计要求和施工
规范的规定;
3)斜屋面平整度、观感应达到一般抹灰的质量
要求;
4)凸出屋面结构的天窗和上人口混凝土浇筑
时必须一次浇筑振捣密实，不得留施工缝;
5)拆模控制时间应以同条件养护试块强度等
级为依据，并符合规范及相关规定。
3 安全保证措施
施工前必须按要求向全体操作人员进行详细的
安全技术交底;项目部专职安全员向高处作业人员
进行安全教育及交底，落实所有安全技术措施和人
生防护用品。操作人员变动后对新进场人员重新进
行交底。操作人员必须持证上岗。
作业过程安全技术人员要跟班作业，全过程保
障作业安全。每个操作人员都必须系好安全带、佩
戴好安全帽，脚穿防滑鞋。所用安全带为加长安全
带，安全带必须高挂抵用。遇雨和六级以上强风、浓
雾等恶劣气候时，不得进行悬空高处作业。
4 结束语
综上所述，混凝土坡屋面施工，必须采取一定的
质量控制措施，在支模、钢筋架设、混凝土配制及浇
筑过程中要采取有效的技术措施对施工质量加以控
制，抓住质量控制关键点，确保工程质量。
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