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伊犁绢蒿种群扩增与土壤养分的关系



全 文 :书新 疆 农 业 大 学 学 报 2013,36(6):462~466
Journal of Xinjiang Agricultural University
文章编号:1007-8614(2013)06-0462-05
伊犁绢蒿种群扩增与土壤养分的关系
范燕敏,靳瑰丽,武红旗,何 龙,梁 娜
(新疆农业大学 草业与环境科学学院,乌鲁木齐 830052)
摘 要: 对退化伊犁绢蒿种群生长的植被种类组成,伊犁绢蒿幼苗的数量特征、群落着生的土壤养分条件进行分
析,阐明退化伊犁绢蒿种群扩散特征及其土壤养分的关系。结果表明,伊犁绢蒿的重要值随着退化梯度的增强而
减小,角果藜、叉毛蓬和扁蓄逐渐成为退化草地的优势植物。伊犁绢蒿母株存在“肥岛”效应,即其土壤有机质、碱
解氮、有效磷含量高于一年生群落,伊犁绢蒿幼苗在其周围1m左右密集生长,其土壤养分含量普遍高于一年生植
物群落,表现出与一年生植物群落竞争土壤养分,以提高幼苗的存活率,有利于伊犁绢蒿种群的扩增。
关键词: 伊犁绢蒿;种群扩散;土壤养分
中图分类号:S158.3      文献标识码:A 
Relationships between Seriphidium transiliense Population
Diffusion and Soil Nutrition
FAN Yan-min,JIN Gui-li,WU Hong-qi,HE Long,LIANG Na
(Colege of Pratacultural and Environment Sciences,Xinjiang Agricultural University,Urumqi
830052,China)
Abstract: In order to ilustrate the relationships between Seriphidium transiliense population diffusion
and soil nutrient,the vegetation species composition,quantity characteristics of S.transiliense seedling
and soil nutrient of communities insertion were analyzed in the degraded S.transiliense population.The
results showed that the important value of S.transiliense decreased with degradation increases.In turn
Ceratocarpus arenarius,Petrosimonia sibiricaand Polygonum aviculare had gradualy become the domi-
nant plants of degraded grassland.There were effects of“fertile island”in S.transiliense,that is,the con-
tent of its soil organic matter,available nitrogen,alklaine-hydrolyzale nitrogen were higher than that of an-
nual communities.Surrounding mother plant about 1m,seedlings densely grew,its soil nutrient content
was generaly higher than that of annual communities,which showed it competed soil nutrient with annual
communities for improving the survival rate and S.transiliense population diffusion.
Key words: Seriphidium transiliense;population diffusion;soil nutrient
  种群格局是由种群自身特性,种群关系和环境
条件的综合影响所决定的。生态位理论认为每个物
种都有自身最为适宜的生境,物种根据自己的存活
能力,在不同的资源条件下进行权衡,环境限制是生
态位理论的一个重要方面[1]。李国庆等[2]指出,在
植被演替的不同阶段影响显著的环境因子在变化,
随着演替的进行,环境因子单独对植物群落的影响
越来越大。在小尺度上某些土壤因子控制着植物的
空间分布[3],土壤有效磷含量在小尺度空间分布的
斑块性结构,造成绢毛匍匐委陵菜利用小尺度异质
性土壤资源选择性放置克隆分株[4]。也有研究认为
土壤含水量、速效氮含量对物种组成及扩散有显著
影响,但扩散作用占据主导地位[5]。伊犁绢蒿
(Seriphidiumtran silien se)荒漠草地是新疆具有
收稿日期:2013-10-08
基金项目:新疆草地资源与生态重点实验室项目(XJDX0209-2009-02);新疆维吾尔自治区重点学科基金资助
 第6期 范燕敏,等:伊犁绢蒿种群扩增与土壤养分的关系
代表性的蒿属荒漠草地,是当地主要的春秋放牧
场[6]。但近年来,由于气候变化和超载过牧导致此
类草地退化严重,其生产功能与生态功能被严重削
弱[7],伊犁绢蒿种群由随机分布演变为聚集分布,而
且,聚集斑块稀疏,不利于其种子的传播。鲁为华
等[8]通过点格局分析得出,伊犁绢蒿幼苗的出苗格
局对母株在空间上具有强烈的空间依赖,其种子最
大传播距离为50cm左右,幼苗的集中分布尺度为
5~30cm,但仍需要进一步阐明伊犁绢蒿种群扩散
和环境之间的关系。因此,本研究通过分析伊犁绢
蒿母株、幼苗分布区土壤养分条件,探讨土壤养分对
退化伊犁绢蒿种群扩散的影响机制,以便更清晰地
了解伊犁绢蒿种群分布格局与土壤环境之间的关
系,也有助于理解伊犁绢蒿退化草地种群之间的竞
争关系。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区位于天山北坡中段昌吉市三工镇
南2km,地理位置 E 87.13602°~87.14216°,N
43.85831°~43.87011°,为山前倾斜洪积扇平原,海
拔825~897m,地形变化不大。该区属典型的温带
干旱大陆性气候,年降水量较小,为180~190mm,
年均温为6.5℃;土壤为灰漠土。伊犁绢蒿是该区
草地的建群种,其具有营养价值较高,耐牧性较强、
秋冬季保存率高等优良特性[9],由于接近牧民定居
区和农区,放牧强度较大,草地退化十分普遍,局部
地区已极度退化或完全被破坏。2007年4月对研
究区进行实地考察,将研究区草地划分为中度退化、
重度退化和极度退化[10],并进行围栏禁牧,围栏面
积30m×30m。
1.2 测定指标与方法
2010年4月下旬,分别在中度、重度和极度退
化草地内,间隔4m布置1个1m×1m的样方,共
36个,实地测定植物的种类、高度、盖度、密度和地
上生物量,高度采用植物自然高度,盖度采用针刺
法,生物量采用齐地面剪割法[11]。
进一步在重度、极度退化草地围栏内,以伊犁绢
蒿母株为中心,采用邻接格子法向外辐射1m×1m
的样方,直到不出现伊犁绢蒿种群为止,重度退化草
地围栏内设置了9个1m×1m的样方,极度退化
草地围栏内设置了10个1m×1m的样方。并且
以样方内有无伊犁绢蒿母株或幼苗为依据,对重度
退化草地内伊犁绢蒿母株(仅有1个样方)、伊犁绢
蒿幼苗+角果藜(仅有1个样方)、伊犁绢蒿幼苗+
骆驼蓬(有2个样方)、角果藜+叉毛蓬(有5个样
方)这4种群落;极度退化草地内伊犁绢蒿母株(有
3个样方)、伊犁绢蒿幼苗+扁蓄(有6个样方)、叉
毛蓬+角果藜(仅有1个样方)这3种群落样方内分
层采集混合土样,采样深度为0~5cm,5~10cm,
10~15cm,15~20cm。
对土壤典型化学性质指标进行测定,速效氮采
用碱解扩散法测定,有效磷采用NaHCO3 浸提—比
色法测定,速效钾采用 NH4OAC浸提火焰光度法
测定,有机质采用重铬酸钾容量法—外加热法测
定[12]。
1.3 数据处理
用Excel 2003进行数据统计,计算种群特征。
重要值(IV)=(相对密度+相对高度+相对盖
度)/3
2 结果与分析
2.1 退化伊犁绢蒿种群扩散特征
分别从中度、重度、极度退化草地内伊犁绢蒿群
落特征、幼苗种群特征入手,分析随退化的增强其变
化趋势,从而明确退化伊犁绢蒿种群扩散特征。
2.1.1 伊犁绢蒿群落特征
由表1知,中度退化群落植物种类包括:伊犁绢
蒿、弯果胡卢巴、角果毛茛、叉毛蓬等;重度退化群落
的植物种类主要为弯果胡卢巴、扁蓄、角果藜、叉毛
蓬;极度退化群落的植物种类主要为一年生草本,如
扁蓄、角果藜、叉毛蓬、地肤等。随退化程度增强,伊
犁绢蒿的重要值依次减小,其优势地位被取代,多年
生草本植物种类和数量逐渐减少,而一年生植物大
量发生,扁蓄和骆驼蓬等侵入种出现;种群数量的相
对稳定性由寿命较长、出生率较高、数量变动较大的
较稳定型向寿命小于一年、出生率高、数量变动快的
极不稳定型退化演替。
2.1.2 伊犁绢蒿种群特征
由图1可知,在中度退化草地内伊犁绢蒿母株
的密度较大,种子数量较多,造成春季伊犁绢蒿幼苗
呈伴随母株集群分布数量较多,而在重度、极度退化
草地内由于伊犁绢蒿母株数量少,伊犁绢蒿幼苗种
群随着退化的增强,其密度降低。这主要是由于围
封前过度放牧对绢蒿营养繁殖的克隆生长和种子繁
殖幼苗形成造成阻断[13],使得绢蒿荒漠草地缺乏植
被更新的基础,造成退化现象愈来愈重。且所在区
域角果藜、叉毛蓬、扁蓄等一年生草本分布密集,造
成对生长环境的竞争而导致伊犁绢蒿幼苗存
活很少。
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新 疆 农 业 大 学 学 报 2013年 
表1 中度、重度、极度退化草地内植物种类及其重要值
Table 1 Plant species and their important values of medium degraded,severely degraded and extremely degraded grassland
序号 植物种类 中度退化 重度退化 极度退化
1 伊犁绢蒿 (Seriphidium transiliense) 14.29* 0.69  0.59
2 弯果胡卢巴 (Trigonella arcuata) 5.16* 6.51* 0.89
3 蒲公英 (Taraxacumsp.) / 0.03 /
4 落芒草 (Oryzopsis songarica) - / /
5 黄芪 (Astragalus sp.) / 0.05  0.49
6 鸦葱 (Scorzonerasp.) 4.93  0.32  1.61
7 伊犁郁金香 (Tulipa iliensis) 0.44  0.03  1.25
8 角果毛茛 (Ceratocephalus testiculatus) 0.08  0.01  0.61
9 扁蓄 (Polygonum aviculare) 1.26  7.66* 43.61*
10 角果藜Ceratocarpus arenarius  6.50* 53.47* 5.91*
11 灰藜 (Chenopodium glaucum) / / 2.62
12 猪毛菜 (Salsola brachiata) 3.82 / /
13 叉毛蓬 (Petrosimonia sibirica) 61.03* 23.40* 33.18*
14 地肤 (Kochia scoparia) / - 2.79*
15 画眉草 (Eragrostis pilosa) / - -
16 蝎尾菊 (Koelpinia linearis) 0.03 / 0.01
17 串珠老鹳草 (Geranium transversale) - - -
18 鹤虱 (Lappula myosotis) - 3.93  2.20
19 滨藜 (Atriplexsp.) - / /
20 骆驼蓬 (Peganum harmala) / - -
注:-表示重要值很小被忽略;/表示无此植物;*表示重要值排在前4位。
图1 不同退化梯度草地内伊犁绢蒿种群密度
Fig.1 Population density of S.transiliense in different de-
generations
2.2 退化伊犁绢蒿种群土壤养分特征
2.2.1 重度退化伊犁绢蒿种群土壤养分特征
对重度退化草地内伊犁绢蒿母株、伊犁绢蒿幼
苗+角果藜、伊犁绢蒿幼苗+骆驼蓬、角果藜+叉毛
蓬这4种群落的土壤养分进行分析(图2)。伊犁绢
蒿属于多年生半灌木,其生长对灌丛下土壤养分贡
献较大。由图2分析可知,伊犁绢蒿母株株丛下表
层土壤有机质、碱解氮、有效磷含量高于周围其他群
落,初具“肥岛”效应[14],“肥岛”以外的样方土壤表
层养分含量降低。
伊犁绢蒿幼苗+角果藜群落土壤有机质含量稍
高于角果藜+叉毛蓬群落,表明伊犁绢蒿幼苗的生
长对土壤有机质含量有一定的依赖性,即幼苗生长
首先选择有机质含量较高的土壤。0~10cm土层,
有伊犁绢蒿幼苗生长的群落土壤碱解氮、速效钾含
量高于角果藜+叉毛蓬群落。伊犁绢蒿幼苗+角果
藜群落土壤有效磷含量低于角果藜+叉毛蓬群落,
伊犁绢蒿母株、伊犁绢蒿+骆驼蓬群落土壤有效磷
含量较高。总体来看,伊犁绢蒿幼苗的生长首先选
择有机质、碱解氮和速效钾含量较高的土壤,伊犁绢
蒿幼苗+角果藜群落土壤有效磷含量虽然较低,但
是并不影响其幼苗的生长。角果藜、叉毛蓬是耐土
壤瘠薄的植物,早春萌发速度快,呈集群爆发,占据
大量资源,因此在伊犁绢蒿母株周围一年生植物群
落较多。
2.2.2 极度退化伊犁绢蒿种群土壤养分特征
极度退化草地一年生植物种类增多,优势植物
以扁蓄为主,其次是叉毛蓬、角果藜。对极度退化草
地伊犁绢蒿母株、伊犁绢蒿幼苗+扁蓄、叉毛蓬+角
果藜这3种群落的土壤养分进行分析可知(图3),
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 第6期 范燕敏,等:伊犁绢蒿种群扩增与土壤养分的关系
与重度退化群落相比,伊犁绢蒿幼苗对土壤养分的
选择性更明显。3个群落的土壤有效磷含量在各土
层均表现为伊犁绢蒿母株>伊犁绢蒿幼苗+扁蓄>
叉毛蓬+角果藜,土壤有机质、速效钾含量在0
~10cm也表现出这种特征。伊犁绢蒿幼苗生长的
区域土壤碱解氮、速效钾含量高于叉毛蓬+角果藜
群落,而10~20cm伊犁绢蒿幼苗样方的土壤有机
质含量稍低于叉毛蓬+角果藜群落。总的来说,有
伊犁绢蒿幼苗生长的样方土壤养分高于一年生植
物群落。
图2 重度退化伊犁绢蒿种群土壤养分特征
Fig.2 Characteristics of soil nutrients in severely degraded population of S.transiliense
图3 极度退化伊犁绢蒿种群土壤养分比较
Fig.3 Comparison between soil nutrients in extremely degraded population of S.transiliense
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新 疆 农 业 大 学 学 报 2013年 
3 讨 论
张伟等[15]分析退化荒漠草原植物群落的生态
位特征,得出伊犁绢蒿与角果藜之间存在较高的生
态位重叠,两个种群之间在资源利用上存在激烈的
种间竞争。在养分限制条件下,物种之间的竞争主
要来自于对养分的竞争[16],当区域土壤整体养分匮
乏,植物获取养分的条件较差时,养分成为影响区域
植物生长的重要因素,将对植物种群发展产生重要
的影响[17]。由于角果藜、扁蓄、叉毛蓬等植物对光
照、水分、土壤养分等无特殊要求,可逐渐发展为退
化草地群落的优势种。因此,伊犁绢蒿幼苗为了能
够建成,首先选择养分含量高的土壤环境,提高存活
数量,以抵抗一年生植物对资源的掠夺,利于伊犁绢
蒿群落的建成和扩散。
鲁为华等[8]研究认为伊犁绢蒿幼苗的分布格局
对母株具有强烈的依赖性,在小尺度上,总是呈现出
强烈的聚集分布。不同的格局类型可以反映出种群
利用环境资源的状况,揭示种群生物学内涵,是其在
群落中地位与生存能力的外在表现[18],从土壤养分
的角度分析这种现象,主要是由于伊犁绢蒿母株在
长期的生长过程中改变了小尺度范围的养分循环,
增加了母株周围的养分含量[19],为种子的萌发、幼
苗的存活奠定了物质基础,使幼苗能够抵抗放牧和
夏季的干旱。
4 结 论
伊犁绢蒿的重要值随着退化梯度的增强依次减
小,角果藜、叉毛蓬和扁蓄逐渐成为退化草地的优势
层片,并逐渐取代伊犁绢蒿;在重度、极度退化阶段
伊犁绢蒿幼苗以伊犁绢蒿母株为中心呈现集
群分布。
伊犁绢蒿母株株丛下土壤有机质、碱解氮、有效
磷含量高于一年生群落,伊犁绢蒿幼苗在母株附近
土壤养分含量高的区域密集生长,可提高幼苗的存
活率,有利于伊犁绢蒿种群的扩增。
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