全 文 ：　　文章编号:1006-0960(2005)02-0001-04
甘肃省民勤连古城自然保护区绵刺种群的结构
与动态研究
梁　泰
(甘肃省治沙研究所 ,甘肃 武威 733000)
摘要:民勤连古城自然保护区绵刺种群的结构与动态研究结果表明:绵刺种群在群落中地位和作用非
常突出 ,其重要值为 206.92 ,远远大于其他灌木物种 ,灌木层为群落的优势层片。绵刺具有 2种典型的克隆
生长构型:由劈根形成的密集性克隆生长构型和枝条下垂受损产生不定根形成的游击性克隆生长构型 ,这
种特性在很大程度上影响了种群的分布格局 、年龄结构和生命曲线 。分布格局为集群分布。绵刺的年龄结
构为下降型锥体 ,年龄越大 ,种群数量越多 ,但并不表示该种群为衰败种群 ,而为一个比较稳定的种群。生
命曲线呈反对角线性上升 ,达到生理寿命前很少有个体死亡 。
关键词:民勤连古城自然保护区;绵刺;种群结构;种群动态
中图分类号:S 718.542　　　　文献标识码:A
Study on Population Structure and Dynamics of Potaninia mongolica in
Minqin Lianguchen Nature Reserve
LIANG Tai
(Gansu Desert Control and Research Insti tute , Wuwei 733000 , Gansu)
Abstract:Study on population st ructure and dynamics of Potaninia mongolica in M inqin Lianguchen natu-
ral reserve showed that the status and function of Potaninia mongolica populations is very obvious , it s impo rtant
v alue(206.92)is big ger than that of subdominant shrubberies , shrubbery layer is dominant layer.Potaninia
mongolica has two types of clone g row th:the dense clone grow th type f rom hacking root and shortstop clone
g row th type f rom dropping w att le , which have in most degree inf luences on distribution pat tern , age structure
and life curve of population.The distribution pat tern of Potaninia mongolica population is clump.Its age struc-
ture is dropping cone , the bigger it s age is , the more i ts quantity is , which show s that Potaninia mongolica
population is steady population in steady of dow nfall population.I ts life is against diagonal , there w as lit tle death
befo re its natural life.
Key wors:Minqin Lianguchen Nature reserve;Potaninia mongolica;population st ructure;population dy-
namics
　　绵刺是荒漠旱生小灌木 ,为阿拉善荒漠特有种 ,
古老的单种属植物 ,国家二级珍稀濒危植物 ,在甘肃
省民勤连古城自然保护区内有大片分布 ,呈岛屿状
分布 。它以特化的形态和旱时假死的习性适应严酷
的荒漠环境[ 1] 。绵刺对雨水的依赖性和敏感性很
强 ,在大气降水稀缺的季节 ,以“假死”方式进入休眠
状态来度过不良条件。绵刺具有 2种典型的克隆生
长构型:由劈根形成的密集性克隆生长构型和枝条
下垂受损产生不定根形成的游击性克隆生长构型 ,
这些克隆器官连接物断开后 ,分株将成为独立的个
收稿日期:2005-01-18
作者简介:梁　泰 ,男 ,甘肃武威人 , 1953年生 ,林业助理工程师,主要从事防护林建设与研究工作。
第 30 卷第 2 期
2005年 6月
　　　　　　　甘肃林业科技
Journal of Gansu Forestry Science and Technology
Vol.30 No.2
Jun.2005
体 ,使种群扩大[ 2] 。有关连古城自然保护区绵刺种
群结构和动态方面的研究很少报道 ,通过本项研究 ,
为更加科学合理地管护和持续利用绵刺种质资源提
供技术指导。
1　研究区概况
连古城自然保护区地处阿拉善荒漠区的南部 ,
在植物区系成分上 ,不仅具有典型的戈壁荒漠和古
地中海成分 ,也掺入一些草原荒漠和沙地荒漠的植
物种类[ 3] 。植被的组成成分以被子植物为主 ,且北
温带分布种类多 ,35科 69属 139 种 ,其中裸子植物
仅有 1科 1属 1种 。植物区系起源古老 ,且均为旱
生或超旱生矮小植物 , 古老属植物有白刺属(Ni-
traria)、 裸 果 木 属 (Gymnocarpos)、 麻 黄 属
(Ephedra)、 霸 王 属 (Zygophyl lum )、绵 刺 属
(Potaninia)、沙冬青属(Ammopiptanthus)、红砂属
(Reaumuria)等 , 以不同的方式适应干旱气候条
件[ 4 ～ 7] ,成为荒漠地区的优势种。植物单种科属较
多 ,单种科有 6个 ,单种属有 64个。保护区北面为
阿拉善荒漠 、乌兰布和沙漠与库布齐沙漠 ,西南面有
祁连山与青藏高原相联系 ,东面为黄土高原草原区 ,
因此 ,保护区的植物区系受到多方面的深刻影响和
渗透 ,形成以下区系成分:世界分布种 、北极区系成
分 、古北极植物种 、古东北极成分 、古地中海成分 、亚
洲中部区系成分 、达乌里 —蒙古成分 、蒙古种与戈壁
—蒙古种 、东亚成分 。
试验区海拔约 1 180 ～ 1 500 m 。水热状况为典
型的温带大陆性极干旱气候类型 ,气候特征表现为
常年干旱 ,雨量少而集中 ,蒸发强烈 ,寒冬长 ,热夏
短 ,昼夜温差悬殊 ,日照充足 ,风多。本区年均气温
7.4 ℃,变化剧烈 ,极端最高气温为 38.1 ℃,极端最
低气温是-28.8 ℃, ≥10 ℃积温为 3 248.8 ℃。年
均降水量 110 mm , 主要集中在 7 ～ 9月 , 占年均
降水量的 73%。年均蒸发量 2 644 mm , 年日照时
数2 832.1 h ,年平均风速 2.3 m/ s ,以西北风 、西北
偏西风为主 ,全年平均有 59 d为扬沙 , 27 d 有沙尘
暴。地带性土壤为灰棕漠土 ,155.500 hm2 ,占全区
总面积的 39.88%,主要分布在低山剥蚀残丘和山
前倾斜洪积扇形地上;风沙土 ,面积 196.958 hm2 ,
占全区总面积的 50.52%,由风积沙性母质发育而
成;还有盐土和草甸土 ,分别为 6.51%、3.08%。植
被类型为荒漠植被 , 植被的优势种有膜果麻黄
(Ephedre przewalski i), 珍珠猪毛菜(Kalidium
ramosissima), 绵刺(Potaninia mongol ica), 红砂
(Reaumuria soongorica), 猫头刺(Oxytropis aci-
phylla)等 ,人工植被有梭梭林(Haloxylon ammod-
endron)。
2　研究方法
2.1　样方设置与调查
　　连古城自然保护区绵刺群落植被群落类型属于
草原化灌木荒漠群系组 ,选取 3个面积为 10 m×10
m样方 ,进行每木调查 ,并记录物种种类 、个体数 、
株高和冠幅。
2.2　优势种群动态分析方法
生态学上通常称荒漠植物为超旱生或强旱生植
物 ,以矮化的木本 、半木本或肉质植物为主 ,形成稀
疏的灌木植物群落 。矮化灌木的年龄差异在高度上
表现不明显 ,主要表现在冠幅方面[ 7] ,采用空间尺
度代替时间尺度[ 8] ,用椭圆面积的计算公式 C =
3.14XY /4(其中 X 和 Y 分别为十字交叉法所测得
的冠幅大小轴)[ 9]计算灌木冠幅 。所以用冠幅梯度
指示荒漠灌木植物的年龄 ,绘制优势种的年龄结构
图和静态生命曲线 ,分析建群种在群落中的分布状
态和发展趋势。在 0 ～ 1.0 kcm2 范围内采用 0.1
kcm
2作为一个等级 ,而大于 1.0 kcm2 范围内采用
0.5 kcm2 作为一个等级进行统计。
2.3　种群的重要值
通过相对密度(densi ty%)、相对频度(f requen-
cy%)和相对显著度(dominance%)之和来确定群落
中每一树种的重要性 ,即重要值[ 10～ 12] 。每个样地
设置 2 m×2 m的样方 10个 ,进行调查。
2.4　种群的分布格局
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 Poisson分布的总体有方差 V 与
平均值m 相等的性质 。当 V/m =1时 ,种群表现
为 Poisson型(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[ 13 ,14] 。调查方法同上 。计算公式:
V =∑A
i=1((n i-m)2/(A -1)), m =(∑
A
i=1(n i))/ A
上式中 n i 为第 i 个种的个体数 , A 为样方数。
V/m 比值对 1离差的显著程度用 t 检验确定[ 15] 。
2 甘肃林业科技 第 30 卷
3　研究结果
3.1　群落中的优势种群
　　在植物生态学研究中 ,通常以种类 、多度(密
度)、优势度 、盖度 、频度等调查项目的实际数值来表
示某一种群的特征 。 J.T.Curtis和 R.P.Mcin-
tosh(1951)在森林研究中提出重要值的概念 ,即根
据密度 、频度和显著度的相对值来确定森林群落中
每一树种的相对重要性。这种综合特征比起仅仅根
据种类组成和种类数量来确定种群在群落中的地位
和作用 ,要优越得多 ,从而得到广泛的应用 。连古城
自然保护区绵刺群落中灌木优势层树种的重要值
(表 1),优势种群绵刺的重要值非常突出 ,远远大于
亚优势种群 ,可见优势种群在群落中的地位和作用
非常突出 。所以在研究该群落稳定性以及动态研究
时 ,只要研究绵刺种群的结构与动态变化 ,就能反映
出该群落的稳定程度。草本层植物种类和数量受降
水量和分配格局的影响较大 ,具有较大的波动性 ,极
不稳定。
表 1　绵刺群落中灌木优势层树种的重要值
群落 种名 拉丁学名 灌木层株数/株 相对密度/ % 相对频度/ % 相对显著度/ % 重要值
绵　刺 Potaninia mongolica 123 77.36 35.71 93.85 206.92
绵刺群落 泡泡刺 Nitraria sphaerocarpa 16 10.06 32.14 2.86 45.06
珍　珠 Salsola passerina 20 12.58 32.15 3.29 48.02
3.2　优势层片树种的分布格局
采用方差/均值比率法来判定优势种的分布格
局(表 2)。绵刺种群的分布格局为集群分布 ,这种
分布格局与种群的繁殖策略以及种群生物学特性有
关 ,绵刺具有 2种典型的克隆生长构型:由劈根形成
的密集性克隆生长构型和枝条下垂受损产生不定根
形成的游击性克隆生长构型 ,形成不定根系而与母
株分离 ,形成独立植株 ,形成以母株为中心的集群分
布格局 。珍珠猪毛菜种群在群落中分布稀疏 ,通过
有性生殖繁衍种群 ,由于种子传播能力较弱和干旱
环境胁迫 ,同样形成以母株为中心的集群分布格局 。
泡泡刺分布格局为随机分布。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[ 16] 。
表 2　优势层片树种的分布格局
物种 珍珠猪毛菜 泡泡刺 绵刺
V/ m 3.853 0.740 3.235
t 3.567＊＊ 1.487 3.452＊＊
分布格局 Clump Poisson 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。
3.3　绵刺的年龄结构
绵刺分布于山前冲积平原的薄层覆沙的灰棕色
荒漠土上 , 绵刺在群落中占有明显的优势 , 其根部
很少有积沙 , 间断分布有泡泡刺和珍珠猪毛菜 , 泡
泡刺根部有少量积沙 。图 1 为绵刺种群的年龄结
构 , 在整体上呈下降型锥体 , 即随着冠幅的增大 ,
绵刺数量逐渐增加 , 在群落中新个体发生趋势逐渐
减小 , 大多数个体已过了生殖年龄 , 但发生趋势比
较稳定。在 0 ～ 1.0 kcm2范围内小尺度统计表现为
典型的下降型锥体 , 在大于 1.0 kcm2 范围内大尺
度统计表现为增长型锥体 , 说明绵刺种群在整体上
为衰败种群 , 成年个体在群落中占据重要地位 。但
是有人研究表明[ 17] , 有性生殖种群幼苗稀少表明
种群衰败 , 但是无性生殖种群不同于有性生殖种
群 , 种群幼苗稀少并不代表该种群为衰败种群 , 而
与其无性繁殖策略有关 , 种群各龄级株数既有从小
龄级直接进入 , 也有从无性系母株上脱离产生 。幼
龄级阶段的枝条不易从母株上断裂 , 也没有更小龄
级进入的个体 , 表现出幼苗株数少的特征;大龄阶
段的枝条易于脱离母体形成独立植株 , 又有小龄级
个体直接进入 , 种群密度较大 , 所以绵刺种群处于
一个相对稳定的状态。
3.4　绵刺的静态生命曲线
图 2为绵刺群落建群种静态生命曲线 (Y =-
0.006 9X 3+3.947 7X 2+0.728 3X +0.343 4 , R 2
=0.614 1), 在 0 ～ 1.0 kcm2 范围内呈反对角线型
上升 , 随着冠幅的增加而种群数量逐渐增大 , 表明
绵刺种群幼年个体发生率逐年降低趋势 , 但个体在
接近生理寿命前很少发生死亡 , 具有较高的保存
3第 2 期 梁　泰:甘肃省民勤连古城自然保护区绵刺种群的结构与动态研究
率 , 这是无性繁殖所具备的特点。在 0 ～ 1.0 kcm2
小尺度范围内 , 曲线呈反对角线上升 , 在冠幅达到
0.7 kcm2 , 种群数量达到最大 , 并开始下降 , 说明
已达到生理寿命 , 种群开始死亡 。但在 1.0 ～ 3.0
kcm2 小尺度范围内曲线呈凸型下降 , 种群持续发
生死亡。绵刺种群静态生命曲线总体特征为在达到
生理寿命之前呈反对角线上升 , 很少有个体发生死
亡 , 幼苗保存率很高 , 而接近生理寿命后呈现凸型
下降趋势 , 表明有少量个体死亡 , 这同样与绵刺无
性繁殖具有很大的关系 。
图 1　绵刺年龄结构
图 2　绵刺种群的静态生命曲线
4　小结
1)绵刺种群在群落中的地位和作用非常突出 ,
其重要值远远大于亚优势种群珍珠猪毛菜和泡泡刺。
2)绵刺种群的分布格局为集群分布 , 这种分
布格局与种群的繁殖策略以及种群生物学特性有
关 , 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 。
3)绵刺种群的年龄结构 , 在整体上呈下降型
锥体 , 即随着冠幅的增大 , 绵刺数量逐渐增加 , 在
群落中新个体发生趋势逐渐减小 , 成年个体在群落
中占据重要地位。生命曲线呈反对角线性上升 , 达
到生理寿命前很少有个体死亡。但并不表示该种群
为衰败种群 , 而为一个比较稳定的种群。
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(下转第 9 页)
4 甘肃林业科技 第 30 卷
机肥和役力 ,是农业可持续发展的必由之路。在整个
河西地区 ,普遍存在种植业的副产品———作物秸秆
60%以上被闲置堆放 ,甚至一火烧掉 ,十分可惜;但是
荒漠草场严重超载过牧 ,草场退化 ,牲畜草料不足 。实
行农牧结合 ,解决了这两方面的矛盾 ,有百利而无一
害。将作物秸秆加工处理后喂养牲畜 ,在农区建立养
殖场 ,既充分利用秸秆过腹还田 ,培肥地力 ,又增加经
济收入 ,提供肉 、蛋 、奶 、毛 、皮等产品 ,提高生活水平。
实行农牧结合的另一种方式就将农区剩余的农副产品
运往牧区 ,作为饲草料 ,将牧区的畜粪运往农区 ,作为
有机肥 ,互利互惠 ,扩大环境容量 ,提高系统功能。
3.6　将生态环境建设纳入评估当地领导干部
政绩的指标
　　将生态环境建设纳入评估当地领导干部政绩的
指标 ,促使领导干部重视生态环境建设 ,避免片面强
调经济效益而牺牲生态环境的领导行为。加强可持
续发展思想的宣传教育 ,唤起广大民众的生态环境意
识 ,使广大民众投身到环境保护和环境建设当中去 。
总之 ,石羊河流域生态环境十分脆弱 ,一旦遭到
破坏 ,恢复极为困难。社会各界 ,特别是生活在这一
地区的人们都要关心生态环境的保护和建设 。
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9第 2 期 王多尧等:石羊河流域生态环境问题及综合整治意见