張志新，田 迅，劉 勇，黃貝梅

（1．草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州730020；2．內(nèi)蒙古民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼028043）

生物多樣性是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)［1］，而近年來有關(guān)生物多樣性減少的報(bào)道日益增加［2－6］，成為各界學(xué)者所關(guān)注的熱點(diǎn)。造成生物多樣性減少的因素有很多，如環(huán)境污染以及人類對(duì)生物資源的破壞和過度開采等［7］。其中，外來入侵種是引起生境破碎化的主要原因之一［8－9］。據(jù)報(bào)道，加拿大一枝黃花（Solidago Canadensis）、紫莖澤蘭（Eupatoriu m adenop hor u m）、飛機(jī)草（Chromol aena odor atu m），已經(jīng)成為家喻戶曉的“災(zāi)害”品種［10－12］。

少花蒺藜草（Cenchr us paucif lor us）俗名洋蒺藜狗子，禾本科蒺藜草屬一年生草本植物，原分布于北美洲，多生長(zhǎng)在砂質(zhì)土壤中［13］。其耐干旱、抗寒，并具有很強(qiáng)的入侵性和繁殖能力，可在短時(shí)間內(nèi)搶占生態(tài)位，與本土植物競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分，從而影響生態(tài)平衡［14］。此外，國(guó)內(nèi)未見關(guān)于少花蒺藜草病害的報(bào)道，故缺少可以對(duì)其侵染和破壞的微生物也可能是促使其快速發(fā)展的主要原因之一。少花蒺藜草的種子包裹在表面生有倒刺的刺苞中，每刺苞含2～3粒，常粘附在家畜體表并對(duì)其毛皮造成傷害［15］。

關(guān)于少花蒺藜草傳入我國(guó)并造成影響和危害的報(bào)道首見于1995年［14］，隨后由于其對(duì)農(nóng)牧業(yè)及生態(tài)健康影響巨大，在國(guó)內(nèi)蔓延迅速，危害面積在逐年擴(kuò)大，引起了廣大學(xué)者關(guān)注，并在其生物學(xué)特性［16－19］、危害性［13－14，20－21］、防除 方 法［22－24］等 方 面 開 展了一些研究，而少花蒺藜草在科爾沁沙地不同生境下種群分布情況不一，由于其種子的特殊結(jié)構(gòu)，其傳播與人工干擾有著密切的關(guān)系，而在不同干擾情況下，其對(duì)生境中的植物種群的分布情況及多樣性的影響對(duì)于保護(hù)生態(tài)平衡有重要意義，而相關(guān)研究報(bào)道較少。

本研究以科爾沁沙地通遼市及其周邊地區(qū)為研究地，選取森林公園、高林屯、建國(guó)村、巴胡塔4個(gè)不同人工干擾生境，以少花蒺藜草種群及其伴生植物為研究對(duì)象，通過樣方調(diào)查方法，探討其在科爾沁沙地中群落的分布情況及植被多樣性，以期為通遼市生態(tài)恢復(fù)與多樣性保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)與基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1．1 研究區(qū)自然概況

通遼市地處科爾沁草原腹地，119°14′－123°43′E，42°15′－45°59′N，屬于典型的半干旱大陸性季風(fēng)氣候。草原面積334．67萬h m2，占總土地面積的55．8%，耕地面積86萬h m2，占總土地面積的14．4%。年均降水量351～450 mm，年均溫6．1～6．4 ℃［25］。本研究選取4個(gè)不同人工干擾程度的生境作為研究樣地，樣地面積150 m2，具體概況如表1所示。

1．2 觀測(cè)項(xiàng)目和測(cè)定方法

2008年7－8月分別對(duì)森林公園、高林屯、建國(guó)村和巴胡塔4個(gè)研究區(qū)內(nèi)少花蒺藜草種群各隨機(jī)設(shè)置8個(gè)1 m×1 m 的樣方，分別進(jìn)行群落調(diào)查，記錄樣方內(nèi)包括少花蒺藜草在內(nèi)的各植物種類、株數(shù)、密度、株高、蓋度。

采用Si mpson多樣性指數(shù)、Shannon－Weiner多樣性指數(shù)、Mar galef豐富度和Pielou均勻度指數(shù)進(jìn)行物種多樣性測(cè)度［26］，按以下公式計(jì)算：

式中，Pi為樣方中第i 種的密度在群落總密度中所占的比例，N 為樣方中物種總個(gè)體數(shù)，S 為1 m2樣方內(nèi)的物種總數(shù)。

草本植物重要值＝（相對(duì)多度＋相對(duì)頻度＋相對(duì)蓋度）／3。

1．3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 17．0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)不同研究區(qū)內(nèi)植物樣方數(shù)據(jù)分別進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)（P＜0．05）；由Excel 2003進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2．1 科爾沁沙地不同地區(qū)群落物種組成和結(jié)構(gòu)特征

群落植物種類的組成可以直接反應(yīng)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。4個(gè)地區(qū)共調(diào)查到45種植物，隸屬于17科，其中禾本科11種，豆科7種，菊科6種（表2）。群落植物的重要值是物種優(yōu)勢(shì)度的體現(xiàn)。研究結(jié)果表明，4個(gè)研究樣地物種重要值存在差異，其中建國(guó)村樣地少花蒺藜草伴生種以狗尾草、沙蓬為主；巴胡塔地區(qū)狗尾草和差巴嘎蒿重要值高于其他伴生種；高林屯為狗尾草和尖頭葉蓼；森林公園研究地狗尾草、沙生冰草、豬毛蒿、羊草和野艾蒿在伴生種中具有重要位置。4個(gè)研究地少花蒺藜草重要值建國(guó)村＞巴胡塔＞高林屯＞森林公園，森林公園與巴胡塔植物種類均為23種，遠(yuǎn)高于高林屯（16種）與建國(guó)村（10種）。

表1 研究地概況Table 1 Description of experi ment sites

2．2 少花蒺藜草種群及其伴生種蓋度分析

通過比較4個(gè)研究區(qū)種群蓋度及少花蒺藜草蓋度看到，高林屯顯著高于其他研究區(qū)（P＜0．05），而其他研究區(qū)之間種群蓋度無顯著差異（P＞0．05）。表明科爾沁沙地其他3個(gè)研究區(qū)植物種群所占的空間面積相似；而少花蒺藜草種群蓋度為建國(guó)村最高，達(dá)到38%，顯著高于巴胡塔、高林屯和森林公園，森林公園最低，不到1%，這在一定程度上體現(xiàn)了少花蒺藜草在4個(gè)研究區(qū)中的嚴(yán)重度（圖1）。

2．3 少花蒺藜草種群及其伴生種株高分析

科爾沁沙地4個(gè)地區(qū)植物種群高度無顯著差異（P＞0．05），而少花蒺藜草高度在不同研究區(qū)差異較大，由高到低排序?yàn)椋焊吡滞停窘▏?guó)村＞巴胡塔＞森林公園。其中高林屯、建國(guó)村與巴胡塔和森林公園間均達(dá)到顯著差異（P＜0．05），巴胡塔和森林公園間無顯著差異，表明少花蒺藜草雖然在4個(gè)研究地中的空間布局不同，但仍未對(duì)本土植被的空間格局造成太大影響（圖2）。

2．4 少花蒺藜草種群及其伴生種密度分析

4個(gè)研究區(qū)植物群落密度不同，其中高林屯最大，為326株·m－2，是建國(guó)村的6．8倍，高林屯、森林公園與巴胡塔、建國(guó)村均存在差異顯著（P ＜0．05）。巴胡塔顯著高于與建國(guó)村。從少花蒺藜草種群密度來看，巴胡塔、建國(guó)村、高林屯顯著高于森林公園（圖3）。植被和少花蒺藜草密度的變化表明，4個(gè)研究區(qū)中的少花蒺藜草對(duì)不同地區(qū)伴生種可能存在不同程度的影響。

2．5 少花蒺藜草種群及其伴生種多樣性指數(shù)分析

Shannon－Wiener指數(shù)巴胡塔和森林公園約為建國(guó)村與高林屯的1．5倍，且各值均較小，表明科爾沁沙地植被種類較少，物種種群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差；Mar galef指數(shù)巴胡塔最高，為4．329，森林公園次之，隨后為高林屯，建國(guó)村最小，為2．583；Si mpson

指數(shù)巴胡塔與森林公園分別達(dá)到0．843、0．869，高于建國(guó)村與高林屯；Pielou 指數(shù)巴胡塔最高，為0．681，其次依次為森林公園、建國(guó)村和高林屯，分別為0．667、0．604和0．482；Whittacker指數(shù)順序?yàn)樯止珗@＞巴胡塔＞高林屯＞建國(guó)村，其中森林公園和巴胡塔是其他2個(gè)研究區(qū)的1．5～1．7倍（表3）。

表2 科爾沁沙地不同地區(qū)少花蒺藜草及其伴生種重要值Table 2 Important value of Cenchrus paucif lorus and its companion species in different regions of Korqin sandy land

圖1 4個(gè)研究地少花蒺藜草及其伴生種蓋度Fig．1 Coverage of Cenchr us paucif lor us and its accompanying species in four experi ment sites

圖2 4個(gè)研究地少花蒺藜草及其伴生種高度Fig．2 Height of Cenchr us paucif lor us and its accompanying species in f our experi ment sites

圖3 4個(gè)研究地少花蒺藜草及其伴生種密度Fig．3 Plant density of Cenchr us paucif lor us and its accompanying species in four experi ment sites

表3 科爾沁沙地不同地區(qū)群落多樣性指數(shù)Table 3 Diversity indices of plant community in different regions of Kor qin sandy land

3 討論與結(jié)論

維持和保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性是保證生態(tài)系統(tǒng)平衡穩(wěn)定和健康發(fā)展的的重要措施。本研究結(jié)果顯示，4個(gè)研究區(qū)內(nèi)少花蒺藜草及其伴生種分布規(guī)模、生長(zhǎng)情況與多樣性均存在一定差異。其中受人為干擾的建國(guó)村與高林屯樣地植物種類少于未受干擾的森林公園樣地，且以禾本科與菊科植物為主，這與植物群落形成時(shí)間短等因素有關(guān)。少花蒺藜草在各研究區(qū)內(nèi)的重要值為建國(guó)村最大，其次為巴胡塔，而森林公園很小，表明少花蒺藜草對(duì)建國(guó)村入侵程度較其他地區(qū)嚴(yán)重。這主要由于建國(guó)村為斑塊狀分布的沙丘地形，且受人工干擾較大，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)脆弱，生態(tài)系統(tǒng)平衡性和穩(wěn)定性較低，少花蒺藜草種子極易粘附在衣物等傳播媒介上加快其傳播速度，從而在短時(shí)間內(nèi)搶占生態(tài)位，形成群落。這與Lock wood等［27］在《Invasion Ecology》中所述人類干擾可以促進(jìn)絕大多數(shù)外源入侵種建立的觀點(diǎn)一致。

4個(gè)研究區(qū)中高林屯地區(qū)少花蒺藜草伴生種蓋度和密度最高，其主要原因?yàn)樵谵r(nóng)田附近有灌溉條件，有利于植被快速生長(zhǎng)，建立穩(wěn)定和群落結(jié)構(gòu)。蓋度分析表明，研究區(qū)少花蒺藜草大體呈現(xiàn)隨蓋度增加而減少的趨勢(shì)。密度分析的結(jié)果顯示少花蒺藜草在4個(gè)研究區(qū)內(nèi)的分布順序?yàn)榘秃靖吡滞停窘▏?guó)村＞森林公園，表明其在沙丘地區(qū)和為人為干擾嚴(yán)重地區(qū)可以快速建立種群。高林屯和建國(guó)村少花蒺藜草高度較高與樣地水分條件較好促進(jìn)其快速生長(zhǎng)有關(guān)。

群落多樣性指數(shù)可以科學(xué)地反映種群的物種豐富度和均勻程度。賈桂康和薛躍規(guī)［28］2011年報(bào)道了另外兩種國(guó)內(nèi)嚴(yán)重的入侵雜草紫莖澤蘭和飛機(jī)草在廣西12個(gè)地區(qū)的分布和生物多樣性分析，發(fā)現(xiàn)有入侵種存在的生境各多樣性指數(shù)均有不同程度的降低；鄧旭等［29］對(duì)入侵植物豚草（Ambrosia artemisiif olia）在湖南對(duì)植物多樣性的影響進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，被豚草入侵的不同類型研究區(qū)多樣性指數(shù)均顯著下降。綜合比較本研究中各多樣性指數(shù)，少花蒺藜草入侵較重的樣區(qū)其多樣性指數(shù)同樣表現(xiàn)出一定程度下降。

少花蒺藜草種群在4個(gè)研究區(qū)都有不同的入侵表現(xiàn)，受人為擾動(dòng)較大的地區(qū)入侵程度相對(duì)嚴(yán)重，且和生境地形情況有關(guān)。而針對(duì)各研究區(qū)具體生境下其種群的年際動(dòng)態(tài)變化及發(fā)展規(guī)律仍需要進(jìn)一步研究和監(jiān)測(cè)，以期為尋求更好的防治方法提供科學(xué)基礎(chǔ)。

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