全 文 ：林业科学研究 2004, 17(增刊) : 131~ 136
Forest Research
文章编号: 10011498( 2004)增刊013106
毛乌素沙地南缘植被类型及其演替规律初步研究
张广才, 黄利江, 于卫平, 马 晖, 王 涵
(宁夏林业研究所,宁夏 银川 750004)
关键词: 植被类型;植被演替 ;毛乌素沙地; 植物群落
中图分类号: S7572 文献标识码: A
收稿日期: 20040608
基金项目: 国家重点科技攻关西部专项课题 宁夏防沙治沙及沙产业技术开发 ( 2001BA901A34)
作者简介: 张广才( 1979 ! ) ,男,宁夏固原人,研究实习员.
绿色植被是生态系统的核心, 是维持生态平衡的支柱, 在生态环境建设中有极其重要的防
风固沙功能。为了搞好毛乌素沙地南缘盐池中部沙地的生态建设, 加快该区植被重建与恢复
的速度,引进更适合当地植被重建的树种,营造合理的林分结构, 对该地区的植被型与组成以
及演替规律的探讨至关重要。本文通过调查分析,对毛乌素沙地南缘盐池中部沙地的植被类
型及植被演替特征做了较详细的论述。
1 研究区自然概况
试验研究区赵家塘位于宁夏盐池县,地处毛乌素沙地南缘, 位于 37∀05#~ 38∀10# N, 106∀30#
~ 107∀39# E,属典型大陆性气候, 风大沙多, 气候干旱。年均气温 81 ∃ , %10 ∃ 的积温
2 9451 ∃ ,年均降水量 2931 mm,年均蒸发量 2 4037 mm,年日照 2 8867 h。地貌为缓坡丘
陵,其中分布有流动、半流动沙丘, 平沙地,干滩地,梁坡地及侵蚀沟等。
地带性土壤为灰钙土、沙壤土、沙土,有机质含量在 5~ 8 g&kg- 1。土壤水分靠大气降水补
给,地下水埋藏较深。天然植被稀疏, 种类结构单一, 主要植物有赖草( Aneurolepidium dasys
tachys (Trin) Nevski)、白草( Pennisetum f laccidum Griseb )、沙米 ( Agriophyllum squarrosum ( L )
Moq)、油蒿 ( Artemisia ordosica Krasch. )、牛枝子 ( Lespedeza potaninii VVassil )、沙珍棘豆
( Oxytropis gracilima Bunge)、牛心朴子( Cynanchum komarovii AlIljinski)等。
2 研究方法
2. 1 植被调查
( 1)自然植被调查:对研究区内优势植被类型选择具有代表性的地段建立永久性样地( 20
m ∋ 20 m) 10个,调查时再随机选定 10个一般性样方( 10 m ∋ 10 m) ,分别调查灌木层和草本层
的种类、盖度等指标,其它植被型或植被亚型采用样线法,侧重于优势种类观察记载。
( 2)人工植被调查:利用盐池县青山乡 1998年 1(10 000的黑白航片, 按照不同的土地类型
面积比例 100(1设标准地, 采用随机和典型相结合的调查方法取样, 记录样地上树木的种类、
树高、胸径、冠幅及生长状况。
2. 2 植被演替调查
采用时间和空间序列调查方法,在流动沙丘、固定沙丘和梁坡地分别调查其群落特征。具
体做法是沿垂直沙丘链的方向设 3个 30 m∋ 30 m标准地,每个标准地设 3个10 m ∋ 10 m的大
样方调查灌木, 3个 1 m ∋ 1 m 的小样方调查草本, 调查内容包括: 群落的植物组成、密度、盖
度、频度、生活力以及种的更新调查和样地的环境记录,最后确定植物种的重要值,以重要值为
依据,分析群落的结构特征和时空变化规律。
3 结果与分析
31 植被类型划分
该区位于我国温带草原区的西缘, 植被虽属于温带草原区域范畴[ 1] ,但已具有明显的荒漠
化特征, 是草原向荒漠过渡的类型, 其组成类型多样, 主要由菊科 ( Compositae)、禾本科
(Gramineae)等种类组成。由于长期人为干扰破坏,使植物种类成分、群落类型衰退, 现状植被
以杨树( Populus spp)、沙枣( Elaeagnus anguslif olia L)、榆树( Ulmus pumila L)、柠条( Caragana
intermedia Kuang et HCFu)和灌木柳( Salix spp)等耐旱乡土树种构成的人工林,白刺( Nitraria
tangutorum Bobr)、杠柳( Periploca sepium Bunge)以及甘草( Glyeyrrhiza uralensis Fisch)、油蒿、赖草
等组成的各种灌丛草坡为主。
根据毛乌素沙地南缘盐池中部沙地现状植被特点和)中国植被∗的有关植被分类原则,参
考)宁夏植被∗及其它有关植被分类系统[ 2] , 毛乌素沙地南缘植被共分为 5个植被型, 19个植
被亚型。主要植被型见表 1。
表 1 盐池中部沙地植被类型划分
植被型 植被亚型
1 落叶阔叶林 1 杨树林及榆树林,以人工林为主。
2 落叶灌丛 2 柠条灌丛 3 沙柳灌丛 4 白刺灌丛 5 盐爪爪灌丛,共 4个植被亚型
3 草甸 6 赖草草甸 7 拂子茅草甸 8 芨芨草草甸 9 凤毛菊、杂类草草甸,共 4个植被亚型
4 草原 10 白草、中生杂类草草原 11 冷蒿草原 12猫头刺草原 13 阿尔泰狗哇花草原,共 4个植被亚型
5 草原带沙生植被 14 油蒿群落 15 杠柳群落 16 牛心朴子群落 17 甘草群落 18 苦豆子群落
19 沙米群落,共 6个植被亚型
32 植被类型分析
321 落叶阔叶林 该沙区的落叶阔叶林不是典型的地带性植被类型, 而是人工栽培的杨树
类和榆树等林分,本植被型在毛乌素沙地南缘分布较广,但面积不大,主要作为公路沿线、村庄
周围及农田防护林的林分。由于林下土壤团粒结构差,土层较溥,有机质含量低,加之干旱,林
相比较稀疏,生长不良。林下草本层十分简单,主要有蒺藜( Tribbulus terrestrus L)、赖草、苦豆
子( Sophora alopecuroides L)组成。
322 落叶灌丛 本植被型的植被根系深,分枝多,具有保持水土和防风固沙作用,因而是当
前沙区生态建设与植被恢复所需要的乡土树种来源。组成灌丛群落的多种植物是良好的饲
草,不少是药用植物。
132 林 业 科 学 研 究 第17卷
3221 柠条灌丛 主要分布于缓坡丘陵沙地,分布面积较大,群落盖度 30% ~ 50%。建群
种柠条分别与油蒿、苦豆子、猫头刺( Oxytropis aciphylla Ledeb)、牛枝子形成不同的群落,尤其
柠条油蒿群落分布最广泛。群落明显分灌木和草本两层结构,灌木层以柠条占显著优势,草
本层常见植物种有小半灌木牛枝子、多年生草本植物牛心朴子、甘草、二裂委陵菜( Potentilla
bifurca Linn)、赖草、白草、飞廉( Carduus crispus L)、苦豆子及 1 年生草本植物沙米、狗尾草
( Setaria viridis ( Linn) Beauv)、蒺藜、小画眉草( Eragrostis poaeoides Beauv)等。
3222 沙柳灌丛 分布于固定、半固定沙丘地带, 面积较小, 群落盖度 25%~ 40%。在沙丘
间的平沙地上生长有拂子茅 ( Calamagrostis epigejes ( L) Roth)、苦豆子、油蒿、地稍瓜 ( Cy
nanchum thesilides ( Freyn) K Schum)等草本植物。该沙区的沙柳( Salix psammophila CWang et
ChYYang)灌丛一部分是人工种植的,一部分是天然生长的。
3223 白刺灌丛 散生于盐渍低洼地段, 一般形成高 05~ 20 m的灌丛沙堆, 群落盖度
15%~ 35%。与白刺共同形成群落的优势植物以苦豆子、盐爪爪 ( Kalidium foliatum ( Pall )
Moq)、披针叶黄华等,常见的伴生植物有白草、糙隐子草( Cleistogenes squarrosa (Trin) Keng)、
牛枝子、西伯利亚蓼( Polygonum sibiricum Laxm)等 20余种。
3224 盐爪爪灌丛 散生于低湿盐碱滩地,分布地区地下水位高,土壤盐化严重,地表多有
盐结皮白色盐结晶。盐爪爪群落结构简单,只有一层, 且很少有其它灌木混生,草本植物有西
伯利亚蓼、碱地凤毛菊( Saussurea runcinata DC)、碱蓬( Suaeda lauca ( Bge) Bge)等耐盐种类,
较为稀疏。
323 草甸 该沙区主要有赖草草甸, 拂子茅草甸, 芨芨草草甸和凤毛菊、杂类草草甸 4种。
赖草草甸的群落盖度相对较大, 伴生植物有阿尔泰狗哇花 ( Heteropappus altaicus ( Willd )
Novopokr)、白草、苦荬菜( Ixeris denticulate (Houtt ) Stebb)、狗尾草、西伯利亚滨藜( Atriplex sibiri
ca L) 等种类。拂子茅常形成单优势种植物群落, 主要伴生植物有白草、苦豆子、蒲公英
( Tarsxacum asiaticum Dahlst)、小花棘豆( Oxytropis glabra ( Lam) DC)等,在有一定盐渍化地段
有碱蓬、西伯利亚蓼等,有时有柽柳( Tamarix spp)散生。凤毛菊、杂类草草甸植物群落没有明
显的层次, 凤毛菊虽占优势,但以大量杂草为特征,优势种主要有草地凤毛菊( Saussurea amara
(L) DC)和裂叶凤毛菊( Saussurea laciniata Ledeb) 2种。芨芨草( Achnatherum splendens (Trin)
Nevski)草甸群落分布较为稀疏,盖度一般为 10% ~ 35% ,芨芨草较高, 一般 10~ 15 m, 下层
草类以长芒草( Stip bungeana Trin)、阿尔泰狗哇花( Heteropappus altaicus ( Willd) Novopokr)、糙
叶黄芪( Astragalus seaberrimus Bunge)、牛枝子等旱生草原成分较多。
324 草原 该区草原植被的建群种植物,主要由多年生旱生禾草层片,中旱生杂类草层片,
半灌木、小灌木和小半灌木层片组成。由白草、中生杂草类草原、冷蒿( Artemisia f rigida Willd)
草原、阿尔泰狗哇花草原、猫头刺草原 4种类型组成。
白草、中生类杂草草原在该区缓坡沙地有小面积分布, 由优势种长芒草、甘草组成,群落盖
度一般在40% ~ 50%, 群落中伴生植物频度较高的有地锦( Euphorbi humif usa Willd)、铺地萎陵
菜( Potentilla supine L)、 牛儿苗( Erodium stephanianum Willd)、阿尔泰狗哇花、小画眉草等。
冷蒿草原是以菊科为建群种的一种草场类型,主要分布于丘陵半阴坡及平坦沙地,伴生植物有
甘草、赖草、长芒草、沙珍棘豆等。阿尔泰狗哇花草原种类组成简单, 在群落中起次优势作用的
有长芒草、赖草等,伴生植物有蒲公英、铺地萎陵菜、米口袋( Gueldenstaedtia multif lra Fisch)等。
133增刊 张广才等: 毛乌素沙地南缘植被类型及其演替规律初步研究
猫头刺草原是该区荒漠草原中面积最大又耐旱的类型,分布较广,建群种与次优势层片由中生
杂类草和小半灌木及亚优势植物长芒草组成多种群落结构, 伴生植物有无芒隐子草( Cleisll
genes songorica ( Roshev) Ohwis)、牛心朴子、牛枝子、银灰旋花( Convolvulus ammannii Desr)、兔
唇花( Lagochilus ilicif olius Bunge)、地稍瓜、草木樨状黄芪等。
325 草原带沙生植被型 组成该类型的主要植物具有较高的适沙性能, 多为防风固沙先锋
植物,主要有油蒿群落、杠柳群落、牛心朴子群落、甘草群落、苦豆子群落和沙米群落。
油蒿以建群种油蒿分别与苦豆子、沙米、赖草、沙地旋覆花等多种优势植物组成不同类型
沙生群落,每个群落类型中含植物种数随沙丘流动程度的不同而变化。杠柳群落以小面积零
星分布在平沙地段, 伴生植物以油蒿、白草、苦豆子为多。牛心朴子群落的盖度很小,优势度不
十分明显,伴有牛枝子、沙竹( Psammochloa villosa (Trin) Bor)、银灰旋花、小画眉草等植物。甘
草群落在平沙地分布较多,组成群落的优势植物有苦豆子、白草、沙米、牛枝子等。苦豆子群落
分布广泛,在平沙地和部分沙丘地,苦豆子分别与油蒿、牛枝子、赖草、白草等优势植物组成多
种群落类型。沙米群落多为单优势群落,常见伴生植物以无芒隐子草、沙竹、小画眉草为多。
33 植被演替情况分析
331 沙地主要植物的重要值分析 不同地貌类型下的主要植物种及重要值见表 2。从调查
结果来看,白沙蒿和沙米是流动沙丘地的优势种,其重要值分别为 2092、15983, 随着沙丘的
固定, 这两种植物在群落中的优势度逐渐降低, 其重要值变为 3069和 428, 而在固定沙地和
梁坡地,油蒿、赖草、牛枝子等则成为群落的优势种, 其重要值分别为 15154、7302和 536。
另外,在局部地段,柠条、沙柳、白刺、盐爪爪、冷蒿、猫头刺、牛心朴子、甘草等植物种也表现出
表 2 不同地貌类型下的主要植物种及重要值
地貌类型 种类组成 相对盖度
相对
多度
相对
频度
重要
值 地貌类型 种类组成
相对
盖度
相对
多度
相对
频度
重要
值
固定沙丘及 灌木层 蓼子朴 088 074 070 232
梁坡地 油蒿 5184 4724 5246 15154 草木犀状黄芪 074 070 040 172
白沙蒿 987 1099 983 3069 沙珍棘豆 069 065 038 140
沙柳 942 967 979 2888 猫头刺 356 214 371 941
杠柳 805 909 871 2585 银灰旋花 043 074 103 129
柠条 739 898 806 2443 狗尾草 04 082 007 157
杨柴 704 898 759 2361 大针茅 028 027 018 153
白刺 639 505 356 1500 甘草 221 207 355 783
乳浆大戟 021 014 102 137
草本层 远志 015 007 089 111
赖草 2748 2722 1832 7302 芦苇 01 029 084 123
牛枝子 1937 1866 1557 5360
牛心朴子 1465 134 1425 4230 流动沙丘 灌木层
猪毛菜 695 74 623 2058 白沙蒿 7274 6968 6678 20920
拂子茅 679 62 679 1978 油蒿 2726 3132 3322 9180
白草 620 607 672 1899
苦豆子 611 598 600 1809 草本层
小画眉草 177 35 56 1087 沙米 5263 5056 5664 15983
草地风毛菊 140 26 223 623 雾冰藜 2737 2944 2336 8017
披针叶黄华 120 11 537 767 猪毛菜 611 723 665 1999
沙米 108 097 223 428 披针叶黄华 528 577 635 1740
雾冰藜 100 083 135 318 沙珍棘豆 461 376 421 1258
苦苣菜 078 074 064 184 草木犀状黄芪 400 324 279 1003
134 林 业 科 学 研 究 第17卷
一定的优势性, 是构成群落的主要建群种。
332 植被演替 陈昌笃早在 1963年就做过沙地植被演替过程的研究, 此后,很多学者分别用
不同方法从不同角度研究了植被演替的相关问题[ 3~ 9]。总体来看,植被演替是内因和外因共同
作用的结果,其根本原因是群落内部矛盾。群落中植被的演替有阶段性,处于某一演替阶段的植
被反映着一定的生境环境,而群落的现有结果及特征,也都是群落动态中某一阶段的具体表现。
由于在毛乌素沙地南缘连续观测的时间较短(观测 5 a) , 植物的演替序列不明显, 从空间
上将沙地植物的演替过程分以下四个阶段。
( 1)天然沙生植被阶段: 在起始阶段,即营造灌木固沙林之前,该区沙地基本处于流沙状
态,很多植物难以在如此恶劣的环境中存活定居。沙生植被种数一般很少,并且大多以黑沙蒿
或白沙蒿的单优势种群出现, 在流动沙丘地段,只有一些沙竹和沙米等零星分布。
( 2)人工灌木林阶段:建立人工固沙林后, 改变了地面状况与沙地环境, 使流动沙地趋于稳
定,为植被的入侵和定居创造了条件。随着灌木固沙林的形成, 改善了沙地局部小气候, 有利
于其它植物的定居繁殖, 灌木林还为植物幼苗的生长发育提供了遮荫条件,有利于植物幼苗的
存活。因此,一些半灌木、1年生草本及多年生草本开始侵入并定居, 形成了灌木层、半灌木层
和草本层复合结构的人工固沙林群落。
( 3)人工灌木天然半灌木天然草本混交阶段:经过人工林群落中林木的物化作用和枯枝
落叶的腐质化及微生物的不断改造,使群落的生境发生明显变化,致使林下半灌木和草本迅速
滋生,生长旺盛,在群落中所占比例明显增加。
( 4)天然草本优势种阶段: 由于群落郁闭度增加, 土壤水分蒸腾损耗加大, 土壤含水量下
降,导致群落自疏,灌木树种部分衰退死亡,而赖草、白草等多年生禾草和牛心朴子、甘草、地锦
等杂类草在局部地段可形成单优势种群,以小画眉草为主的 1年生禾草层片在群落组成中也
占有重要地位。
4 小结
通过毛乌素沙地南缘盐池中部沙地的植被类型、演替阶段的研究,总结以下特点:
( 1)该区沙地植被类型主要与大气降水所制约的水分梯度和沙地环境条件直接相关。另
外,需要指出的是,由于定位观测周期较短,仅从空间上论证植被的演替,但是毛乌素沙地南缘
的植被演替,需要漫长的时间在不同环境梯度内所形成的植被类型来表现清楚[ 3, 5]。
(2)从演替过程来看, 合理的人为干扰能促进植被演替[ 6, 7]。因此,目前的退耕还林还草
是非常必要的, 是植被恢复与重建的积极措施。
( 3)在西北干旱区,人为干扰后的生态系统不可能恢复到干扰前的状态,但是,植被现状和
群落演替的研究对风沙环境的治理具有指导意义[ 8, 9]。因为植被演替具有阶段性, 处于某一
演替阶段的植被反映着一定的生境条件,在植被改良或重建时应充分考虑当时的生态环境和
植物种的适应性。
135增刊 张广才等: 毛乌素沙地南缘植被类型及其演替规律初步研究
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A Pilot Study on the Type and Succession of Vegetation
on the South Edge of Maowusu Sandy Land
ZHANG Guangcai , HUANG Lij iang, YU Weiping, MA Hui , WANG Han
( Ningxia Forestry Institute, Yinchuan 750004, Ningxia, China)
Abstract: The results of investigation and analysis showed the sandy vegetation on the south edge of Maowusu
Sandy Land is a transitive type from grassland to desert, and can be divided into 19 vegetat ion subtype belonging
to 5 vegetation types. The process of vegetation succession can be divided into 4 phases by spatial analysis, i. e.
natural sparse psammophyte stage, artificail shrub forest stage, artificial shrubnatural semishrubnatural herba
ceous stage and natural herbaceous dominant stage.
Key words:vegetation type; vegetation succession;Maowusu Sandy Land; plant community
136 林 业 科 学 研 究 第17卷