全 文 ：第 35 卷第 18 期
2015年 9月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.35,No.18
Sep.,2015
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学重点基金项目(41130531); 教育部创新团队项目( IRT1180); 绿洲生态教育部重点实验室开放课题(XJDX0201鄄 2013鄄
08); 国家自然科学基金(31060061)
收稿日期:2014鄄01鄄16; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄11鄄19
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: ler@ xju.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201401160128
张雪妮, 吕光辉, 王庭权, 马玉, 阿布里孜·阿不都热合曼,赵晓英, 郭振洁, 朱修逸.荒漠区垂直河岸带植物多样性格局及其成因.生态学报,
2015,35(18):5966鄄5974.
Zhang X N, L俟 G H, Wang T Q, Ma Y, Abliz·Abdurahman, Zhao X Y, Guo Z J, Zhu X Y.Patterns and mechanisms influencing plant diversity in an
arid desert region riparian zone of the Aqikesu River, Xinjiang, China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(18):5966鄄5974.
荒漠区垂直河岸带植物多样性格局及其成因
张雪妮1,2,3, 吕光辉1,2,*, 王庭权1,2, 马 摇 玉1,2, 阿布里孜·阿不都热合曼1,2,
赵晓英1,2, 郭振洁1,2, 朱修逸1,2
1 新疆大学资源与环境科学学院, 乌鲁木齐摇 830046
2 绿洲生态教育部重点实验室, 乌鲁木齐摇 830046
3 新疆大学干旱生态环境研究所, 乌鲁木齐摇 830046
摘要:荒漠区河岸植物多样性格局特征和影响机制研究可为河岸带生物多样性保护和管理提供依据。 艾比湖荒漠区垂直河岸
样带的植物多样性格局及其土壤影响机制的研究表明:(1)距河 2.0—3.0 km (T3.0)和 0.9—1.5 km (T1.5)的样带植物本质多样
性、琢多样性整体高于距河 0.1—0.2 km (T0.2)和 0.2—0.4 km (T0.4)的样带(P<0.05);(2) T0.4样带多样性最低,物种相似性最
高,且植物生活型和土壤属性均较 T0.2有较大的变化,反映了距河 0.2—0.4 km区域群落性质的转变,0.2—0.4 km可作为确定河
岸带宽度的参考样带;(3) 影响植物多样性的土壤因素和途径沿 T0.2—T3.0样带趋于简单化,即由近河带(T0.2)贫营养(碳磷比
(C / P)、土壤有机质(SOM))和高土壤水分(SWC)、盐分(TS)的限制作用,到远离河流旱胁迫加剧时对植物多样性影响逐渐突
出的土壤全磷(P)和 SWC;(4) 根据 T1.5、T3.0植物多样性特征,研究区土壤水分在 7.0—7.5%间, C / P 在 26.1—30.2之间以及盐
分低于 1.0%时能维持较高的多样性。 最后对保护区河岸带和缓冲带宽度的确定、河岸带管理、植被资源保护以及生态系统恢
复等提出针对性建议,以期为制定有效的河岸带生物多样性维护和资源管理对策提供理论参考和科学依据。
关键词:荒漠区; 河岸带; 本质多样性; 琢多样性; 茁多样性; 通径分析
Patterns and mechanisms influencing plant diversity in an arid desert region
riparian zone of the Aqikesu River, Xinjiang, China
ZHANG Xueni1,2,3, L譈 Guanghui1,2,*, WANG Tingquan1,2, Ma Yu1,2, ABLIZ·Abdurahman1,2, ZHAO Xiaoying1,2,
GUO Zhenjie1,2, ZHU Xiuyi1,2
1 College of Resources and Environment Science, Xinjiang University, Urumqi 830046, China
2 Key Laboratory of Oasis Ecology, Education Ministry, Urumqi 830046, China
3 Institute of Arid Ecology and Environment, Xinjiang University, Urumqi 830046, China
Abstract: Plant diversity in riparian areas is an important topic in restoration ecology and biodiversity conservation science.
The Aqikesu River in Xinjiang Uygur Autonomous Region, China, a typical inland river in this arid desert region, is the
only river located in the Ebinur Lake Wetland National Nature Reserve and thus plays a crucial role in maintaining balanced
and sustainable development of the local ecosystem. Exploration of plant diversity patterns and influencing mechanisms in
the riparian zone in this desert area provides scientific baseline data related to the conservation of riparian biodiversity and
scientific management of this reserve. However, the patterns of biodiversity and influencing mechanisms in the riparian zone
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along this river remain unclear. This study used four transects established perpendicular to the Aqikesu River in north and
south of Dongdaqiao Station. The four transects were located 0.1-0.2 km, 0.2-0.4 km, 0.9—1.5 km, and 2—3 km from
the river and named T0.2, T0.4, T1.5, and T3.0, respectively. Plots were established in each transect based on the appearance
and characteristics of the plant communities, that is 10 m 伊 10 m for trees, 5 m 伊 5 m for shrubs, and 1 m 伊 1 m for herbs.
Specifically, T0.2 included nine plots ( three, four and two for trees, shrubs and herbs, respectively) and T0.4 had six plots
( two plots each for trees, shrubs and herbs) . T1.5 had eight plots ( two plots each for trees and herbs, and four for shrubs) .
T3.0 had eight plots ( two plots for trees and three plots each for shrubs and herbs) . Geographic data were recorded in each
plot; abundance, height, and diameter at breast height of trees were surveyed and recorded along with the abundance of
shrubs and herbs. Soil samples were collected in each plot and soil water content (SWC), total salt (TS), pH, soil organic
matter ( SOM), and soil phosphorus ( P) were measured in the lab. First, based on field and experimental data, the
intrinsic and 琢 diversity indices of T1.5 and T3.0 transects were all higher than those of T0.2 and T0.4 transects. Secondly, T0.4
transects exhibited the lowest diversity; the Cody and Wilson index of T0.4 was significantly lower than in other transects
(P<0.05), and the Jaccard and S覬renson indices of T0.4 were significantly higher than that of other transects (P < 0.05).
Compared with T0.2, the T0.4 transects had greatly reduced herbaceous flora, SWC, TS, and soil organic matter, which
indicated the transitional nature of the community. Therefore, the T0.4 transect could function as a reference for determining
the width of the riparian zone. Third, as distance from the river increases as one proceeds from T0.2 to T3.0, the effects and
influence of soil conditions on plant diversity gradually become simpler. In the nearest distance away from the river (T0.2),
plant diversity is constrained by poor nutrition (low carbon / phosphorus ratio (C / P) and low SOM), high soil moisture,
and high salt content. Farther from the river in the T0.4 and T3.0 area, only soil P and SWC were observed to gradually and
prominently affect plant diversity more and more as drought stress increases with distance from the river. Fourth, based on
plant diversity traits of T1.5 and T3.0, the highest plant diversity occurs when soil conditions in the study area have a an SWC
between 7.0% and 7.5%, soil C / P between 26.1 and 30.2, and soil salt content of less than 1. 0%. Finally, specific
suggestions for determining the appropriate width of riparian and buffer zones and suggestions for riparian zone management,
vegetation resource protection, and ecosystem restoration were proposed to provide a theoretical and scientific basis for
effective biodiversity maintenance, resource management, and habitat damage mitigation in riparian zones.
Key Words: desert; riparian zone; intrinsic diversity; 琢 diversity; 茁 diversity; path analysis
植物多样性是区域生态系统功能和稳定的基础[1鄄2],其分布格局和成因一直是群落生态学研究的重点问
题之一[3鄄4]。 目前,国内关于陆生植物种多样性的研究多集中在山地、草原及交错带生态系统,较少关注河流
廊道体系[5鄄6],对干旱区内陆河垂直河岸带的植物多样性格局研究亦鲜见报道。 河流及河岸带对于生物多样
性保护、生态恢复和群落稳定性维持等十分重要[7鄄10],在以缺水为显著特征的干旱、半干旱地区,河流及河岸
带的生态地位不仅与荒漠河岸林的发生和演替息息相关,而且在连结生境斑块,稳定和维持区域生态系统安
全过程中具有特殊意义[11鄄13]。 荒漠河岸林是干旱区内陆河流域河流廊道植被类型的主体, 在生态结构、功能
及植被景观格局中占主导地位[11],因此,对不同区域或尺度下河岸带植被结构、多样性动态变化规律及其影
响机制的研究应予以重视[5,7]。
阿其克苏河位于新疆艾比湖国家级湿地自然保护区内,河岸分布着保护区的大部分胡杨,以胡杨为建群
种的河岸植被群落形成了一条天然的防护带[14],对该区域的植物多样性保护、荒漠化防治和脆弱生态系统的
维持等方面具有至关重要的作用。 有研究表明,在干旱区随着离河道距离增加,植物种类分布和更替表现出
一定的响应规律[15鄄16],河流是维系荒漠河岸林天然植被的最主要因子[17]。 然而,目前有关干旱区内陆河河岸
植被的研究主要为河流断面上植被结构或多样性特征[9,12,18],以及多样性动态与单一因素如地下水或水因子
间的关系等[15,17,19鄄20],对垂直河流样带上的植物多样性格局及其土壤水盐和营养的交互影响机制关注较少。
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在干旱区,垂直河岸带不同距离区域的植物多样性格局如何? 土壤水分梯度及其与土壤盐分和营养水平间对
植物多样性的作用机制又将如何变化? 上述问题目前尚需解答。 基于此以阿其克苏河为例,验证和回答以下
假设和问题:沿离河距离梯度(1)植物 琢、茁多样性是否随旱胁迫加剧而递减? (2)不同距离梯度上土壤水分、
盐碱性和 C、P 营养与多样性间有何关系,如何影响植物多样性的格局? 最后基于对(1)、(2)问题的解答和
河岸带、缓冲带宽度的建议,(3)提出阿其克苏河河岸带的具体管理措施,以期为充分发挥干旱区河岸带在植
物多样性保护、荒漠化防治以及生态系统稳定性维持中的作用提供理论参考,同时也为河岸带和缓冲区设计
与管理、河流的保护等提供理论依据[5,21]。
1摇 材料和方法
1.1摇 研究区概况
艾比湖湿地国家级自然保护区(44毅30忆—45毅09忆 N,82毅36忆—83毅50忆 E)位于新疆精河县西北、准噶尔盆地
西南,是准噶尔盆地西南缘最低洼地和水盐汇集中心。 本区为典型大陆性气候,干燥少雨多风,冬、夏季漫长,
春、秋季短暂,年平均气温 5 益。 降水量年内分配不均匀,夏多冬少,多年平均降水量为 105.17 mm,蒸发量为
1315 mm。 艾比湖特殊的湿地生态环境有其独特的生物资源多样性,主要植物种类包括近河岸的胡杨
(Populus euphratica Oliv.)、柽柳 ( Tamarix ramosissima Ldb.)、梭梭 ( Haloxylon ammodendron ( C. A. Mey.)
Bunge)、盐豆木(Halimodendron halodendron (Pall.)Voss.)和芦苇(Phragmites australis(Cav.)Trin.exSteud.),湖
滨盐沼地的盐穗木(Halostachys caspica C.A.Mey.exSchrenk)、盐节木(Halocnemum strobilaceum(Pall)M.Bieb)、
碱蓬( Suaeda glauca ( Bunge) Bunge)和盐爪爪 (Kalidium foliatum ( Pall.) Moq.),平原低地还分布有甘草
(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)、黑果枸杞 ( Lycium ruthenicum Murr.)、小獐毛 ( Aeluropus pungens (M. Bieb) C.
Koch.),山前冲积洪扇有琵琶柴(Reaumuria soongorica (Pall.)Maxim.)等[22鄄23]。 阿其克苏河位于保护区内的
湖区东侧,是艾比湖的水源之一,河岸及近处的古河道潜水溢出带分布有大量胡杨、柽柳、梭梭、盐豆木等典型
植物,近年来,由于人类活动和气候变化的影响,阿其克苏河几近干涸,河岸植被面临退化威胁。
1.2摇 植被调查、采样与样品分析
在保护区内东大桥管护站以南和以北,垂直阿其克苏河距离为 0.1—0.2 km、0.2—0.4 km、0.9—1.5 km和
2.0—3.0 km区域设置样带,分别以距离终点为下标,记为 T0.2、T0.4、T1.5和 T3.0。 各样带土壤(0—15 cm)属性和
海拔见表 1,分析表明各样带间土壤水分含量(SWC)、土壤有机质(SOM)和土壤碳磷比(C / P)有显著差异
(P<0.05)。 根据群落特征(乔木 10 m伊10 m,灌木 5 m伊5 m,草本 1 m伊1 m)分别在 T0.2样带调查样方 9 个
(乔、灌木和草本分别 3、4和 2个),T0.4样带 6个(乔、灌木和草本各 2 个),T1.5样带 8 个(乔木和草本 2 个,灌
木 4个),T3.0样带 8个(乔木 2个,灌木和草本各 3个),样方间距离大于 20 m。 现场鉴定样方中的物种类别,
并采集标本带回标本室进行重复鉴定,记录种数、个体数、胸径、高度、冠幅等植物特征,以及各样地的海拔、经
表 1摇 各样带土壤(0—15 cm)属性和海拔
Table 1摇 Soil properties (0—15 cm) and elevation of each transect
指标
Index
样带 Transect
T0.2 T0.4 T1.5 T3.0
土壤水分含量 Soil water content / % 17.55 a 7.82 b 7.50 b 7.01 b
全盐 Total salt / % 1.12 0.56 0.89 0.54
pH值 pH value 8.67 8.73 8.69 8.42
土壤有机质 Soil organic matter / % 2.33 a 1.02 b 1.51 ab 1.98 ab
土壤全磷 Phosphorus / (g / kg) 0.33 0.37 0.35 0.39
碳磷比 C / P ratio 44.37 a 15.77 b 26.07 ab 30.16 ab
海拔 Elevation / m 281.67 268.50 266.13 296.50
摇 摇 同一指标的不同字母表示样带间差异显著,无标示即无显著差异(P<0.05)
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纬度、群落微环境和地貌特征,同时在调查样方内利用四分法取 0—15 cm土壤作为土壤样品。 土壤指标及测
定方法分别为:土壤水分采用烘干法,全盐采用残渣烘干法(土水比 1颐5),pH值采用酸度计法,土壤有机质采
用重铬酸钾容量法,土壤全磷采用 HClO4鄄H2SO4钼锑抗比色法[24]。
1.3摇 数据分析
物种累积曲线(Species Accumulation Curves, SAC)显示了连续抽样下新物种出现的速率,是分析调查样
地物种组成和预测物种丰富度的有效工具,被广泛用于抽样量充分性、合理性的判断以及物种丰富度的估
计[25鄄26];SAC和物种丰富度期望值(Abundance鄄based Coverage Estimator, ACE;100次随机化物种增加顺序)在
EstimateS 9中完成。
多样性指数利用 R语言的 vegan程序包计算;方差分析(GLM过程,Duncan 法多重比较)、主成分分析在
SAS8.0中完成。 群落本质多样性排序利用目前较推崇的“右尾和冶曲线分析[27鄄28],其数据计算公式为:
i,T( )i = 移
S
j = i+1
P[ j( )] i = 1,2,...,S -( )1
并且 (0,T0)= (0,1),(S,TS)= (S,0)
式中,( i,Ti)为种秩及其对应的本质多样性值,S为物种数,P[ j]为按照降序排列的各物种相对多度;以 i 为横
坐标,Ti为纵坐标绘图,即可得到各样带本质多样性。
多样性的影响因素分析采取多元回归和通径分析相结合的方法解释,不仅起到互补作用,还可更全面地
剖析研究资料的内含信息[29]。 其中,直接通径系数表明各影响因子对因变量的直接影响程度,代表了因变量
在自变量方向上的标准变化速率;间接通径系数表明单因子通过其他因子对因变量的影响程度;决策系数既
反映了单因子对因变量的直接决定作用,又反映了与单因子有关的通径对因变量的决定作用,将决策系数值
由大到小排序,可以反映出各单因子对因变量的综合作用大小[30]。
2摇 结果与分析
图 1摇 各样带的物种累计曲线
Fig.1摇 Species cumulative curve of each transect
虚线表示物种数的 95%置信区间
2.1摇 各样带物种累积曲线及植物生活型组成
由各样带物种(估计值)累积曲线可知(图 1),随着抽样数增加,样带中物种数均趋于平缓,并且实际调
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查的物种数占 ACE的比例较高,达到 88.7%以上(T0.2—T3.0依次为 19 / 20.7、12 / 13.4、23 / 25.0 和 23 / 23.9),说
明抽样能够代表各样带的物种组成,样地中的大多数物种被采集到,效果较好。
图 2摇 各样带植物生活型比例(种数)
Fig.2摇 Plant life form proportion of each transect
图中数据为相应生活型的比例, 括号内为对应的种数
各样带共调查到 30个植物种,T0.2—T3.0分别为 19、
12、23和 23种(T3.0忽略 1种藤本),其中大部分为(强)
盐、旱生或盐旱中生类,T0.2—T3.0的比例分别达到84.2%
(16 / 19)、100. 0% (12 / 12)、91.3% (21 / 23)和 91. 3%
(21 / 23),其余为盐生湿生或湿生类;统计各样带植物
生活型比例可以看出(图 2),除 T0.4外,各样带乔木、灌
木和草本植物比例变化均较小,相较于 T0.2,T0.4的乔木、
灌木比例增加和草本比例降低幅度均较大,表现出一定
的过渡带性质,这可能说明离河距离大于 0.2 km 时植
物生长和组成基本不受河流(地下水)影响;并且表 1
中土壤属性在 T0.2到 T0.4间的差异也反映了 T0.4的过渡
性特征。
2.2摇 各样带植物多样性特征
群落本质多样性曲线是一种与指数无关的多样性
图 3摇 各样带“右尾和冶多样性曲线
Fig.3摇 Right tail鄄sum diversity curve of each transect
比较方法,只有本质多样性高(多样性曲线不相交)的
群落才具有高的多样性[31]。 由各样带群落多样性曲线
可以看出(图 3),群落本质多样性排序为 T3.0>T1.5>T0.2
>T0.4,说明离河较远区域的群落多样性本质上高于近河
区域;T1.5和 T3.0样带的曲线末端有部分重叠,表明样带
间 琢多样性指数的排序会存在差别。
对于 琢 多样性指数(表 2),Shannon鄄Wiener 指数、
Simpson指数、Pielou 指数和 Margalef 指数在样带间均
有显著或近乎显著的差异(P<0.05 或 P<0.1),且多样
性排序均为 T3.0逸T1.5>T0.2>T0.4;样带间参数 琢指数存在
显著差异(P<0.05),但排序为 T1.5>T3.0 >T0.2 >T0.4,这与
T1.5和 T3.0本质多样性曲线有部分重合相符。
表 2摇 各样带的 琢和 茁多样性指数差异
Table 2摇 琢 and 茁 diversity indices differences of eachtransect
多样性指数
Diversity Index
样带 Transect
T0.2 T0.4 T1.5 T3.0
琢多样性 Shannon鄄Wiener 1.05 ab 0.71 b 1.17 ab 1.22 a
琢 Diversity Simpson 0.52 ab 0.39 b 0.59 a 0.59 a
琢 1.36 ab 0.81 b 1.68 a 1.59 ab
Pielou 0.63 ab 0.50 b 0.68 a 0.68 a
Margalef 1.02 ab 0.64 b 1.18 a 1.19 a
茁多样性 Cody 3.00 ab 1.80 b 4.00 a 3.57 ab
茁 Diversity Wilson 0.52 ab 0.36 b 0.67 a 0.48 ab
Jaccard 0.33 ab 0.50 a 0.21 b 0.39 ab
S覬renson 0.48 ab 0.64 a 0.33 b 0.52 ab
摇 摇 下划线字母表示在 P<0.1水平有差异
茁多样性的 Cody指数和Wilson指数反映环境 /生境梯度上物种的替代速率[4,32鄄33]。 T0.2至 T3.0的物种替代
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率具有波动性,样带间差异显著(P<0.05),其中 T0.4与 T1.5间差异最大,随着离河距离增加,物种的更替速率先
降后升(表 2)。 Jaccard指数和 S覬renson指数表征不同群落鄄生境的物种相似性,T0.4物种相似性显著高于其他
样带(P<0.05),T1.5最低。 茁多样性的上述特征可能说明,T0.4样带是受河流潜在影响(地下水)的边缘带,而
T1.5已过渡至不受河流影响的区域,植物种变化较大,因此物种相似性降低。
2.3摇 影响植物多样性的土壤因素样带变化
为便于分析多样性的影响机制,对 5个 琢多样性指数进行主成分分析以综合其信息(表 3),第一主成分
Z1(特征值为 3.94)的贡献率达 78.79%,与各多样性特征向量均为极显著相关(P<0.01),相关性较高,因此能
够代表多样性的信息。 以 琢 多样性指数的第一主成分 Z1 为因变量,6 个土壤属性数据(即 SWC、TS、pH、
SOM、P和 C / P)为自变量,通过逐步回归分析确定影响多样性的土壤因子(P<0.05),并计算其直接通径系
数、间接通径系数和决策系数,分析选入因子对多样性的直接和间接影响,以及评价各因子的作用大小
(表 4)。
表 3摇 多样性指数主成分分析
Table 3摇 Principal component analysis of diversity indices
项目
Item
特征值
Eigenvalue
特征向量 Eigenvector
Shannon鄄Wiener Simpson Margalef 琢 Pielou
第一主成分 Firstprincipal component 3.94(78.79%) 0.50 0.48 0.45 0.44 0.35
相关系数 Correlation coefficient(P<0.0001) 0.98 0.95 0.89 摇 0.88** 0.70
表 4摇 各样带多样性影响因素的通径分析
Table 4摇 Path analysis of influence factors of diversity in each transect
样带及影响因素
Transects and factors
直接系数
Direct coefficient 间接通径系数 Indirect coefficient
决策系数
Decision coefficien
T0.2 SWC C / P TS pH SOM
SWC -1.43** — 0.48 0.65 0.38 -0.39 -1.15
C / P 2.74** -0.25 — 0.31 -0.62 -2.05 -6.79
TS 1.92* -0.49 0.44 — -1.83 -0.63 -5.98
pH -2.33** 0.23 0.72 1.51 — -0.67 -2.95
SOM -2.18* -0.26 2.58 0.56 -0.72 — -4.66
T0.4 pH P
pH 1.34* — -1.53 — — — -2.30
P 1.82* -1.13 — — — — -0.79
T1.5 TS P pH
TS -0.63 — 0.83 0.01 — — -0.66
P 0.97 -0.54 — -0.01 — — -0.13
pH 0.13 -0.03 -0.08 — — — -0.01
T3.0 SWC P
SWC 0.66* — -0.01 — — — 0.42
P 0.20 -0.02 — — — — 0.04
摇 摇 **P<0.01,*P<0.05,下划线数字 P<0.1
通径分析表明(表 4),影响 T0.2植物多样性的土壤因素有 SWC、C / P、TS、pH 和 SOM,且各因素间交互影
响途径复杂;各因素对多样性的直接作用为 C / P>pH>SOM>TS>SWC,间接作用主要有 SOM寅C / P 和 pH寅TS
及其反向途径(绝对值>1),其间接通径大多较接近或大于其直接通径,说明各因素及其交互影响对植物多样
性的作用机制同等重要;由决策系数(绝对值)可知 C / P、TS 和 SOM 是影响该样带植物多样性的主要因素,
pH和 SWC为次要因素;上述说明,土壤贫营养和高盐分是影响 T0.2植物多样性的主要原因,而 SWC对该样带
多样性的决定作用较不明显。
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P 与 pH是直接影响 T0.4植物多样性的土壤因素,pH寅P 强于 P寅pH,且 pH寅P 的间接作用大于其直接
通径,因此 pH对该样带多样性的决定性较 P 更大。 P、TS与 pH是依次影响 T1.5植物多样性的土壤因素,TS寅
P 对多样性有较强的间接作用,反之亦然,因此二者是影响该样带多样性的主要因素。 影响 T3.0的主要因素为
SWC和 P,二者相互的间接通径均较弱,由决策系数可知,SWC 是决定该样带植物多样性的重要因素。 由
T0.4—T3.0样带土壤属性对植物多样性的影响地位和途径可知,土壤 P 含量、盐分(pH、TS)和土壤水分在距河
较远区域对植物多样性的决定性增强,其中土壤盐分水平(pH、TS)对 T0.4—T1.5的 P 供应状况影响较大,因此
在研究该区营养元素特别是 P 对植物多样性的影响方面,需要对土壤的盐分特征及其间接影响加以重视。
3摇 结论与讨论
3.1摇 植物多样性及其影响因素变化与河岸带宽度的确定
研究区离河不同距离样带上的植物多样性格局显示,距河较近样带上(T0.2)植物多样性并非最高,无论
其本质多样性亦或测度富集种或稀有种的多样性和均匀度的各 琢 多样性指数[34,35]均表明距河 0.9—1.5 km
(T1.5)和 2.0—3.0 km(T3.0)区域的植物多样性普遍高于近河区域(T0.2);土壤水分在干旱区生态过程中有特殊
重要性,理论上在一定范围内距河道越近,干旱胁迫越弱,植物多样性应越高[36],但上述显然与预期不同,这
可能与高地下水位下土壤盐分的动态有关。 在近河区域(T0.2),地下水埋深约 1.63—2.67 m[14],水位相对较
高,这对深根系、水分需求高的植物如胡杨、柽柳等的生长较有利[37],但高地下水位加之强烈的地表蒸发又导
致近河岸带浅层土盐分的集聚,使得一些植物面临盐胁迫[38],特别是对浅根系、不耐盐碱植物(草本或小型灌
木等)较不利,T0.2样带土壤水分较高,且盐分平均达到 1.12%(表 1),属于中—重度盐渍化[39],部分植物生长
受限,这与该样带较低的(强)盐、旱生或盐旱中生类植物比例相符(84.2%);T0.2样带土壤水分的直接限制和
通过盐分的间接正向作用也反映了该样带土壤水盐条件对植物多样性的上述影响,同时该样带植物多样性还
受 C / P、pH和 SOM的直接和复杂的交互影响,这与近河样带群落生境较高的异质性和复杂性有关[16]。
距河 0.2—0.4 km区域(T0.4)的植物多样性本质上最低,琢多样性指数也表明无论富集种、稀疏种多样性
亦或物种均匀度均显著低于其他区域,同时 茁多样性表明该区域物种相异性最低,相似性最高;该样带较低的
多样性与塔河绿洲—荒漠过渡带相似[40鄄41],这主要与该样带土壤水盐和有机质较 T0.2显著或明显降低、土壤
性质变异大有关[42鄄43];此外 T0.4样带植被无湿生类型,且该样带草本比例较 T0.2大幅降低也与相关研究一
致[15,44];影响因素方面,该样带对多样性具显著影响的土壤因素也由 T0.2的水分、盐分和营养 5 个指标转变为
仅含土壤 pH 值和 P 含量;综合上述,T0.4无论在植被构成、多样性还是土壤属性及其影响方面均表现出较明
显的缓冲或过渡带特征,这可能说明在距河 0.2 km 以外的区域上,阿其克苏河对研究区植被已无影响,因此
可将距河 0.2—0.4 km区域(T0.4)作为确定河岸带和过渡带宽度的参考样带,这对于明确河岸带林分宽度、合
理保护和管理河岸带生态系统以及促进河岸林的更新具有重要意义[45]。
T1.5—T3.0样带植物主要以(强)盐、旱生或盐旱中生类为主(91.3%),其本质多样性和 琢 多样性普遍高于
近河区域,同时 T1.5物种更替速率和相似性与 T0.4间的差异较大,说明随着离河距离由 0.2—0.4 km 范围增加
至 0.9—1.5 km区域,物种组成差异增大,这与该生境下的土壤环境密切相关;T1.5、T3.0土壤水分均较低
(7.0%—7.5%),有机营养较 T0.4升高(C / P 分别为 26.07和 30.16),盐分略升但与 T0.4相同均低于 1.0%,土壤
属性在上述范围内可能有助于维持或提高植物多样性;土壤 P 与盐分是影响 T1.5植物多样性的最主要因素,
随着离河距离持续增加,土壤水分和土壤 P 对植物多样性的影响逐渐显著(T3.0),反映了旱胁迫加剧时土壤
水分和营养的重要性增强。
从土壤因素对植物多样性的作用来看,随着离河距离增加,影响 T0.4—T3.0样带植物多样性的因素减少,但
均包括土壤 P,说明在水分限制强烈的生境下,营养元素 P 的限制更加突出,同时土壤盐分和水分随着距离增
加逐渐成为影响植物多样性的主导因素,包括通过 P 产生的间接影响,这在保护区今后的植被和土地资源管
理和保护中应予以考虑。
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3.2摇 对河岸带管理和生物多样性保护措施的建议
鉴于河岸带位置的特殊性及其在涵养水源,过滤和截留沉积物及营养物质,以及维持生物多样性和生态
平衡等方面的重要功能[46鄄47],对干旱区河岸带的管理和生物多样性的保护应受到有关部门的重视。 首先,阿
其克苏河河岸带宽度可能在距河 0.2 km范围,保护区在确定河岸带宽度、建设(如道路建设)和管理河岸带过
程中可将 0.2 km作为参考。 其次,在河流影响范围外的区域(0.2—0.4 km或更远),土壤 P 养分和水分对植
被动态的决定作用更突出,因此在植被恢复以及利用植物资源修复盐渍化土壤实践中应结合土壤水分条件选
取植物种类,在旱胁迫严重的生境下(如土壤水分接近 7.8%)应选择耐旱且具有较强 P 吸收能力或 P 需求较
低的物种。 再次,土壤水分、盐分动态及其与盐分的交互作用是影响该地区植物多样性的主要因素,且随着离
河距离增加其影响更显著,因此对河岸带的植被保护应综合考虑水分、盐分和营养间互作对生物多样性的影
响机制;根据垂直河岸样带多样性格局的特征,土壤水分在约 7.0—7.5%之间,土壤盐分低于 1.0%,C / P 在
26.1—30.2之间时植物多样性较高,因此从管理角度出发的受损生态系统的恢复与重建,可重点考虑上述主
要环境因子及其范围,进而制定有效的局部尺度(河岸带)生物多样性保护管理对策。
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