全 文 ：第 14卷第 3期
2 0 0 6年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
V01．14 No．3
July， 2006
宁夏香山荒漠草原区生物多样性与环境特征研究*
尚占环 姚爱兴 辛 明
(甘肃农业大学草业学院 兰州 730070) (宁夏大学草业科学研究所 银川 750021)
龙瑞军 郭瑞英
(中国科学院西北高原生物研究所 西宁 810001) (中国农业大学资源环境学院 北京 100094)
摘 要 采用大样地、典型固定样地调查方法，对宁夏香山荒漠草原区生物多样性与环境特征进行了研究。结果
表明，研究区所调查 151种植物分属 39科、95属；植物群落分布体现 了山地荒漠草原的特征，多数植物群落类型分
布在山地阴坡；群落多样性动态受时间、地形影响较大，在土壤属性中受土壤含水量影响较大；灌丛植被在该 山地
生态系统中处于重要地位，是生态功能维持的主要因素；昆虫群落符合干旱地区草地植物群落特征，大型动物的稀
有也提示对该地区进行生物多样性保护日益紧迫。
关键词 宁夏香山 荒漠草原 生物多样性 生态环境保护
Studies on the environment and biodiversity of the desert grassland area in Xiangshan Mountain，Ningxia．SHANG Zhan—
Huan(College of Pratacultural Science，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China)，YAO Ai—Xing，XIN Ming
(Institute of Pratacultural Science，Ningxia University，Yinchuan 750021，China)，LONG Rui’Jun(Northwest Plateau In—
stitute of Biology，Chinese Academy of Sciences，Xining 810001，China)，GUO Rui。Ying(College of Resources and Envi．
ronmental Science，China Agricultural University，Beijing 100094，China)，CJEA，2006，14(3)：28～32
Abstract Based on the investigation of the large plots and typical samples，the environment and biodiversity of the desert
grassland area in Xiangshan Mountain，Ningxia were analyzed．The results show that the 151 species investigated in the
region belong to 39 families or 95 genera．The distribution of plant community fits the characteristics of mountainous
desert grassland．The most types of the community are in the shady slope of the mountain．The dynamics of the communi—
ty diversity are influenced by the time，topography，and soil moisture content very much．Shrubby community is the most
important factor to maintain the function of ecosystem．It is the keystone for the biodiversity conservation in the region．
The insect communities are fitting with the characteristics of grasland communities in the dry area．Few of large animals
indicates that the conservation must be done．
Key words Xiangshan Mountain in Ningxia，Desert grasland，Biodiversity，Ecological conservation
(Received Se!pt．10，2004；revised Nov．28，2004)
宁夏香山荒漠草原区是我国特有裘皮用山羊——中卫山羊的核心产地，负有种质资源保护的重任；该
地区山地生态系统也是宁夏中部干旱地区生态系统稳定性及功能维持的重点地区。由于全球性气候变化
及人类开发利用过度，导致该地区生境恶化，生态系统功能严重衰弱，中卫山羊品质严重下降。目前对该区
中卫山羊种质方面研究已见报道[1-3]，而对该区生物多样性 、生态环境的研究报道则较少 ．5 J。本试验研究
了宁夏香山荒漠草原区生物多样性与环境特征，为防止干旱山地生境退化、荒漠化，促进荒漠草地生态系统
恢复以及宁夏中卫山羊种质资源保护提供科学依据。
l 研究区域概况与研究方法
研究区位于宁夏中卫县西南地区与同心县、中宁县交界地带，地处东经 105。31 ，北纬37。15 ，包括香山北部
地区、香山台地(黄河阶地)、天井山和米钵山。该区地形复杂，山峦起伏，沟壑纵横，海拔高度 1300～2100m，为
典型大陆性气候，日照强烈，风沙大，降雨少，蒸发大，生长季节短。年均气温9．27℃，年极端最高气温 37．6℃，
* 国家自然科学基金项目(39960052)、教育部骨干教师计划项 目和中国科学院百人计划项 目资助
**通讯作者
收稿 日期 ：2004·09·10 改 回日期 ：2004—1l-28
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第 3期 尚占环等：宁夏香山荒漠草原区生物多样性与环境特征研究 29
年极端最低气温一22．7℃，年均降水量189．35ram，年均蒸发量 1969．58ram，平均相对湿度56．67％，年均Ft照时
数 3126．17h，年无霜期 158．83d。水源以山泉为主，水质略带微碱性，pH值为7．0～7．5，地带性土壤为灰钙土，
山地中多为山地发育的浅层粗骨灰钙土，部分土层较厚，中部有山地发育的地域性红粘土。
对 10个样地(香山台地、老场部、大梁、同场堡、小井子、朱家圈、月牙湾、刘武井、天井山、米钵山，海拔依
次增高)进行物种、群落类型调查，样地面积为 1．5万 m ；在其中台地、同场堡、月牙湾、米家圈、刘武井、天井
山6个样地固定典型样方进行调查，在样地内设置多个样方(5～8个)，灌丛群落设样方大小为 10m×20m，
草本群落样方大小为 lm×lm，调查物种的高度、多度、频度、盖度、地上生物量。在以上调查基础上根据马
克平[ 、丁岩钦[ ]的综合评价选取几种多样性指数计算群落多样性。植物生活型分析根据丹麦学者 Ran—
vkiaer的划分方法，植物生态型和群落描述按《宁夏植被》 进行。在样地内分 0～10cm、10～20cm和 20～
30cm 3层采集土样，测定土壤厚度(根层)、含水量(烘干称重法)、有机质(重铬酸钾容量法一外加热)、pH值
(pH计)、全盐量(电导率法)、有效氮(扩散吸收法)、速效磷(碳酸氢钠法)、速效钾(火焰光度计法)、土壤容
重(环刀法)。在每个样地内选择 1000m2的草地，采用网捕法，每样地设 100网，统计昆虫数量并装入毒瓶，
毒死后带回实验室进行种类鉴定。对于蚂蚁、拟步甲等昆虫，采用挖掘法进行采集，以巢穴的数量计算蚂蚁
数目。大型脊椎动物根据调查者目击确定，同时采用动物活动痕迹判断，对于稀有动物根据走访当地牧民
记录。为尽量减少对动物的捕捉，大型动物同时采用望远镜(50倍和 100倍)观察确定。调查时间为 2001
年7～8月和2002年 5～11月份，每月中旬进行。
几种多样性指数为：丰富度指数中 Richnes=S[RicR]，dma=(S一1)／InN[MarR]；均匀度指数中
Shannon—Wienner均匀度指数为Jsw=H’／H’max=(～∑PilogPi)／logS[ShaE]，Heip均匀度指数为 Eh=
[exp(一∑PilnPi)一1]／(S一1)[HelE]，Alatalo均匀度指数为 Ea=[1／(∑Pi )一1]／[exp(一∑PilogPi)一
1][AIaE]，Simpson均匀度指数为 C=1／∑ [SimE]，Sheldon均匀度指数为 Es=exp(一∑ ln )／S
i= 1
r— r r
[SheE]；变化度指数中 Shannon—Wiener指数为 H =一∑PilogPi[ShaV]，Mclntosh指数为 D= U=
』 一 √
(∑ ) [MdV]，Brilouin指数为船 =(I／N)log[N／／(N。!，N2 1，⋯，Ns!)][Briv]，Simpson多样性指数为D=
1 l
S
1一∑[Ni(Ni一1)／N(N一1)]=1一∑Pi [SimV]；优势度指数中Simpson优势度指数为 C=∑[Ni(Ni一1)／
i 1
N(N一1)2[SireD]；重要值中 P =(相对频度 +相对高度 +相对多度+相对盖度)／4，P 2=(相对频度+相对
高度+相对多度+相对盖度+相对干物质重)／5。式中，S为物种总数，』＼，为物种总个体数，M 为第 种物
种各体数，P 为物种 的重要值(P 和 P 2)，方括号内为在文中的简写。
2 结果与分析
2．1 植物多样性
研究 区内共调查 到
植 物 151种 ，分 属 39
科 ，95属(不包括栽培植
物及其他文献记载但未
调查到的植物)，其中裸
子植物 1科、1属、2种，
被子植物 中双子叶植物
34科、79属、123种，单
子叶植物 4科、15属、26
种 。在 所 调查 的 39科
植物中，第一大科为菊
科，依次为豆科、禾本科
和藜科，符合西北干旱
区植物组成的特征。39
表 1 研究植物生态·生活型统计
Tab．1 The statistics of ecological—biological spectrum for al plants in the tested region
项 目 强旱生 旱生 沙旱生 旱一中生 中生(耐盐型) 一年生植物(中生) 寄生
Items Strong— Xero- Sand—xe- Xerophytic— Mesophytic Aannual Parasitic
xerophytic phytic rophytic mesophytic (salt) (musophytic)
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中 国 生 态 农 业 学 报 第 14卷
科植物中有 26科在研究区只含有 1个属，占总科数的66．7％，其中 16个科在本地区只含有 1个种，占总
科数的41％；另有 64属在本区范围内只出现 1种植物，占总属数的 67．4％。有 3个单型属，如花花柴
属、野胡麻属、沙冬青属比例很少，其原因与产区范围小有关。由表 1可知组成本区植物生活型主要是乔
木、灌木、半灌木、小半灌木、多年生草本及一、二年生草本植物 ，生态类型主要有强旱生、旱生、沙旱生、旱
中生、中生、盐生、一年生植物及寄生植物等。在所调查的 151种植物中，草本植物 116种占76．82％，灌
木占21．85％，一年生植物中的中生植物占总种数的 9．27％，中生植物中的耐盐型占总种数的5．96％。旱
生植物居多，符合本地区的大环境 ，强旱生或超旱生植物少，中生及早中生植物较多，说明山体在植被发育
中具有一定作用。
2100
20oo
l900
l800
，． 1700
1600
辎
姥 1500
1400
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( 1o) ／
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(7)／ 本 攘
阳
坡
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植
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I
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(26)
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I
●
●
●
植 I
被 I
沙化草地 石质山坡 沟谷 土质山坡
图1 研究区主要植物群落类型山地分布模式图
主 要 植 被 在 山体 内 分 布
特征。由图 1可知山体植被垂直
分布不明显，海拔对该山体植被
分布的影响较小，阳坡几乎无垂
直结构，仅在阴坡可分出垂直结
构，较符合干旱山地植被垂直分
布特征。其 中冷蒿 (Artemisia
frigida)种群不仅为海拔 1300m
草地植被的主要组成者，且一直
到 2100m 均有分 布，逐 渐成 为
主要分布种群。醉马草(Achna—
therum inebrians)种 群遍 布 全
区，它分布的广泛性与放牧干扰
ln ies in the叶te sted regionI 2 3 5为 大 量，耋畜活动 謦种 *图中()为油蒿群落
，()为老瓜头群落，()为猫头刺群落，(4)为狭 锦鸡儿群落，() 。
．
’
．。l’． ．。一。 ． ．’ ．．
长芒草．阿尔泰狗哇花群落，(6)为雾冰藜群落，(7)为阿尔泰狗哇花．蚓果芥群落，(8)为长芒草群 在山地中散布的主要动力。锦
落，(9)为短花针茅群落，(10)为冠芒草群落，(11)为冰草群落，(12)为冷蒿群落，(13)为多根葱群 鸡儿 属 植 物 红 砂 (Reaumuria
落，(14)为灰枸子群落，(15)为小檗群落，(16)为蒙古绣线菊群落，(17)为木贼麻黄群落，(18)为soongorica)、猪 毛 菜 (Salsola
柠条群落，(19)为荒漠锦鸡儿群落，(20)为铁杆蒿群落，(21)为沙冬青群落，(22)为刺旋花群落，∞li，2口)、蚂l果芥(Tor“l口ria h“一
‘ 。 登榆疏林群落，( )为猪毛菜一长芒草群落，( )为醉马草群落，( )为虎尾草群落，(27)为 ilis)、骆驼蓬(Pega，2“ h口r一 红砂群落
( )为披针叶黄华群落( )为JIJ青锦鸡儿群落(。。)为糙隐子草群落。
口 )、芨芨 草 (A曲，2口 Pr“
splendens)等为干旱山坡植被主要构成者，它们构成的群落在垂直带谱上分布无明显分异。
由表2可知不同样地物种丰富度指数变化基本一致，由低海拔到高海拔依次增加，与前面物种丰富度空间
格局分析结果一致；4个均匀度指数中 aE和ShaE处于增加趋势，而 HeIE和SheE则相反；4个变化度指数均
增加，优势度与均匀度指数变化则相反。海拔梯度下群落整体多样性的变化反映了该地区植物群落随地形、地
势等条件变化的特点。沙化草地(台地)群落多样性低的原因是由于一年内各个季节优势物种的存在消弱了其
他物种在群落内的重要性。海拔较高的样地放牧也较轻，说明适度干扰可增加群落物种的均匀度。中间海拔
样地群落放牧较重，消弱了 表2 各多样性指数在不同样地间的变化
优势物种的优势，使其他物
种也受到强烈影响，导致群
落多样性降低。变化度指
数中4个指数均随海拔升高
而呈逐渐升高趋势，与物种
丰富度和均匀度变化趋势
一 致，表明变化度指数是丰
富度和均匀度的函数。各
指数基本反映了植物群落
Tab．2 The variation of different indexes at different locations
的空间格局，但在环境梯度下差异不显著，表明干扰对环境梯度的消除作用较明显。
／ ^＼
( 1 (
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2．2 动物物种多样性
所捕获昆虫标本分别隶属于
10目38科 69属 79种。由表 3可
知该 区 昆虫 主要 由鞘 翅 目、直翅
目、鳞翅 目、膜翅 目等 4目昆虫组
成，共占到群落中科的78．95％，属
的88．41％，种的 89．87％，个体数
量的83．33％。昆虫个体数量较多
的有直翅目的蝗虫类(占全部个体
数量 的 26．32％)、半 翅 目的蝽 类
(占全部个体数量的8．11％)、鞘翅
目的拟步甲类(占全部个体数量的
21．05％)、膜翅 目的蚁类 (占全部
表 3 香山地区昆虫群落结构
Tab．3 The structure of insect communities in Xiangshan Mountains
目 名 科 百分比／％ 属 百分比／％ 种 百分比／％个体数量 百分比／％
Insect Family Percent Genera Percent Species Percent Number of Percent
order individuals
个体数量的5．92％)等。由表 4可知，香山的天敌昆虫科数、属数、种数以及个体数量均较少，尤其是个体数
表4 香山昆虫的类群 量仅占个体总数的 7．02％，可以推测天敌昆虫
Tab．4 Insect group in Xiangshan Mountain 对害虫的控制作用应很小。而植食性昆虫在科
数、属数、种数上均占较大优势，个体数量达到个
体总数的 87．50％。其他类群在科数、属数、种
数及个体数量上也很少。
研究区内由于中卫绒山羊放牧过度，生态幅
度过大，直接影响了其它动物的生存，主要有石
羊 Pseudois nayaur(Hodson)、石鸡一贺兰山亚种
A ectoris chukar potanini Sushkin、虎斑 游蛇一大
陆亚种 Natfix tigrina lateralis(David)、花条蛇
Psammophis lineolatus(Brandt)、荒漠麻蜥 Eremias przewalskii(Strauch)、密点麻蜥 Eremias multiocelata
Guenther、长爪沙 鼠 Meriones unguiculatus(Milne—Edwars)、子午 沙 鼠 Meriones merideanus(Palas)、仓 鼠
Cricetulus migratorius(Palas)、达乌里鼠兔 Ochotona daurica Palas、蒙古兔 Lepus capensis Palas、鸢亚种
Milvus korschum lineatus(J．E．Gray)、老鸹亚种 Corvus frugilegus pastinator Gould。
2．3 环境特征与生物多样性关系
为探讨生物多样性与环境因子相关性 ，将时间、地形、样方位置等因子赋值，并将土壤层次理化性质
合并，分析群落多样性与环境因子的关联度。由表 5可知该区影响物种多样性的最大因子为地形因子，
即坡度，它在山地大环境中是造成水、热及土壤养分再分配的重要因子。其次的环境因子为土壤有机质、
海拔、全盐含量等。时间因子和不同土壤质地(沙化草地、石质山坡、土质山坡)影响较小 ，这与整个生长
期内物种消长及多样性指数测度内容有关。全盐、酸碱度和质地对优势度指数影响较大，物种均匀度在
整个环境 、时间梯度内受时间影响最大，其次为土壤容重、海拔、坡度、有机质，在干旱条件下群落均匀性
受群落内普通物种(大多为一年生植物)及其种系发育的影响，时间控制了温度及生长期 ，因此其关联度
较大。长期放牧下适应性大的物种已成为优势物种，而普通物种或“稀有物种”(不是真正的稀有物种)个
体数量受家畜采食的影响较大，因此土壤容重的关联度也较大。不同海拔高度下物种 p多样性存在差异
(主要是一些“稀有物种”)，因此海拔高度对均匀度有较大影响。群落生物量大小决定于优势物种生物
量，因此与之关系较大的环境因子和影响优势度的主要环境因子相一致。干物质则与土壤含水量有很大
关系，这与干旱地区植物干物质积累生理学的特性是相关的。植物体含水量大小除与土壤含水量有较大
关系外，与坡向关系最为密切，可能与坡向影响植物水分蒸腾有关。土壤质地同样影响了植物蒸腾作用
特征，反映了干旱条件下群落对环境的适应性，尤其是生境碎化严重地区，植物种群和群落发育适应了土
壤养分长期贫瘠状态。
一
0 0 0 O 8 2 4 9 8 3
3 3
4 8 l 3 7 3 l 2 9 8 6
3 3 l 2 8 3 l 5
l l
7 5 7 7 3 7 6 7 9 3
—
l 4 l l 2 l 8 l 5 2 2 4 l
l 9 l l 2 l 7 3 2 2 9
l 3 l 7
5 9 5 5 0 5 4 8 9 0
一
l 3 l l 2 l 0 0 4 2 2 l 4 l
l 6 l l 2 l 7 8 0 2 9
l 2 l 6
3 9 3 3 6 3 6 4 6 6
2 5 2 2 5 2 3 4 5 5
l l
l 6 l l 2 l 5 7 2 2 8
l 3
目 目 目 目 目 目 目 目 目 目 汁
尾 翅 翅 蜓 翅 翅 翅 翅 翅 翅
缨 直 革 蜻 半 同 鳞 鞘 膜 双 合
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32 中 国 生 态 农 业 学 报 第 14卷
*表示当 N=24， ⋯24 2 22，I r I>r(i
-o．o5．22)=0．404，相关显著(P<0．05)；**表示 I r J> (I‘0们_22)=0．515，相关极显著(P<
0．01)。
3 小 结
宁夏中卫山羊核心产区以山地荒漠草原植被为主，共调查到 151种植物，分属 39科，95属。该区植被
演替方向是继续向植物群落组成旱化方向发展，地面芽植物居多，符合温带地区植物生活型发育特征。海
拔高度对该山体植被分布的影响较小，干扰给群落结构造成的影响较大。由于试验在自由放牧条件下进
行，研究结果表明群落动态显然滞后于环境变化，这与干旱条件下物种与环境因子剧烈波动的响应模式相
关。该地区最常见的昆虫是蝗虫类和拟步甲类。大型动物的稀少使减缓放牧、强化草地管理和封育成为当
务之急。
参 考 文 献
1 尹长安．中卫山羊．中国山羊．西安：陕西科学技术出版社，1985．84～102
2 李祥龙，张亚平，陈圣偶等．我国主要地方山羊品种随机扩增多态 DNA研究．畜牧兽医学报，2000，31(5)：416～422
3 冯登祯，刘红霞，陈泽明．中卫山羊与内蒙古阿拉善绒山羊的杂交效果分析．甘肃畜牧兽医，2002，32(2)：18～20
4 尚占环，姚爱兴，郭旭生．宁夏香山地区植物群落 a多样性初步分析．草地学报，2002，10(4)：244～250
5 尚占环，姚爱兴，郭旭生．宁夏中卫山羊核心产区生物多样性研究——植物群落相似性及群落聚类特征．宁夏农学院学报，2002
23(4)：23～36
6 马克平．生物群落多样性的测度方法．生物多样性研究的原理与方法．北京：中国科学技术出版社，1994．141～165
7 丁岩钦．昆虫生态学．北京：科学出版社，1994．437～476
8 宁夏农业勘察设计院．宁夏植被．银川：宁夏人民出版社，1987．32～207
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