羊草群落物种多样性与群落特征相关性分析

摘要：以呼伦贝尔草甸草原自然保护区作为研究样地，研究不同干扰下羊草（Leymus chinensis）群落物种多样性与群落特征的相关关系。结果表明，刈割和放牧两种干扰方式对羊草群落物种多样性和地上生物量的变化影响明显。刈割区的地上生物量明显高于放牧区；生物多样性的总体趋势是刈割﹥放牧。在两种干扰方式下，群落地上生物量均与Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数呈负相关关系。在刈割干扰下，群落地上生物量与Pielou均匀度指数呈正相关关系，而在放牧干扰下则相反。

关键词：羊草（Leymus chinensis）群落；物种多样性；相关性

中图分类号：Q948.15+4 文献标识码： A 文章编号：0439-8114（2013）11-2599-04

放牧和刈割利用是最重要的人为干扰因子，也是影响草地生态系统特征的主要因子。有关放牧、刈割与草地植物群落特征和物种多样性的研究已经有许多报道。刘志民等[1]研究指出，放牧和刈割是两种高度复杂的干扰方式，对植物群落既具有直接作用又具有间接作用。放牧对植被的正面作用主要表现在牲畜通过其践踏行为将粪便和土壤混合，在饮水点周围创造了富集营养的斑块，这些斑块促进了在低度干扰区稀见和不见的一年生植物的繁衍。刈割减少了牧草间的竞争，对草地凋落物积累的影响显著。对于刈割干扰的问题，刘美玲等[2]的研究结果表明适度刈割不仅能保证畜牧业发展，还能在一定程度上刺激植物的再生生长潜力，有助于植物的更新演替。

1 研究区概况

研究区位于呼伦贝尔市海拉尔区陈巴尔虎旗草甸草原自然保护区，是大兴安岭西麓丘陵向蒙古高原的过渡区，处于北纬49°33′49.4″—49°43′20.8″，东经118°50′15.7″—118°58′21.2″，海拔695～787 m地带。属中温带半干旱大陆性气候，年均气温-2.4 ℃，最高、最低气温分别为36.17 ℃和-48.5 ℃；≥10 ℃年积温1 580～1 800 ℃，无霜期110 d；年平均降水量350 mm，多集中在7～9月且变率较大[3，4]。土壤为暗栗钙土。地带性植被为羊草草甸草原，主要优势种有羊草（Leymus chinensis）、贝加尔针茅（Stipa baicalensis）、寸草苔（Carex duriuscula）等。

2 研究方法

2.1 试验方法

2010-2011年的每年8月中旬，在呼伦贝尔市陈巴尔虎旗草甸草原自然保护区中选择羊草群落植被、土壤和地形条件相对一致的地段取样研究，设置了羊草放牧、羊草刈割2个不同干扰因素的样地。每个样地随机取1 m ×1 m样方，分别做10个重复，调查群落的种类、盖度、高度、密度及物种多样性，样方间距离为20 m。植物群落物种高度采用直尺测定；植物群落种盖度和植物种数采用目测法测定；植物生物量采用齐地面刈割，并分种存放于信封袋中，同时将凋落物分别收集于信封袋中，带回实验室自然风干后分别称量其干重。

2.2 数据处理

3 结果与分析

3.1 羊草群落不同干扰下各物种组成变化情况

羊草群落不同干扰下各物种重要值变化情况见表1。由表1可见，刈割干扰下羊草群落的物种数比放牧干扰下的多，羊草放牧区的物种数比羊草刈割区的少了45.5%。羊草群落在刈割和放牧干扰后，羊草的重要值均很高，其建群种没有发生改变，但放牧区羊草的重要值比刈割区的高18.3%。羊草刈割区物种组成除建群种羊草属于禾本科植物以外，多以豆科和蔷薇科植物居多。其中，豆科植物如斜茎黄芪（Astragalus adsurgens）、野豌豆（Vicia cracca），蔷薇科植物如鹅绒萎陵菜（Potentilla anserina）、轮叶萎陵菜（Potentilla verticillaris）等均未出现在羊草放牧区。

3.2 不同干扰下羊草群落生物量的变化情况

由图1可见，不同干扰下羊草群落生物量的变化显著，刈割区的生物量明显高于放牧区的生物量。

3.3 不同干扰下羊草群落α多样性指数变化情况

3.4 不同干扰下羊草群落物种多样性与植被特征关系

4 小结与讨论

放牧和刈割两种干扰方式直接或间接地影响着草甸草原自然保护区羊草群落物种的多样性变化[9]。由羊草群落物种组成变化情况来看，羊草群落受到干扰后其建群种的重要值很高，优势种没有发生改变或变为亚优势种，说明群落的性质没有发生改变，群落较为稳定[10，11]。

李凯辉等[12]研究得出，新疆天山巴音布鲁克草原在小的空间研究尺度内，草地植物群落物种多样性指数受丰富度指数的影响较大。地上生物量与Margalef指数和Shannon-wiener指数呈负相关关系。武彦朋等[13]研究指出，无论是在群落尺度上还是在区域尺度上，青海湖内陆高寒湿地物种多样性指数与地上生物量均呈显著的负相关。

由羊草群落生物量变化情况来看，刈割区的生物量明显高于放牧区的生物量；由羊草群落α多样性指数的变化情况来看，刈割区Margarlef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数均高于放牧区。

通过分析物种多样性指数与群落植被特征之间的相关关系得知，在两种干扰方式下，群落地上生物量均与Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数呈负相关关系，即地上生物量越高，Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数越低。在刈割干扰下，群落地上生物量与Pielou均匀度指数呈正相关关系，而在放牧干扰下则相反。

综上所述，刈割可以增加羊草群落的物种数和地上生物量。采用单一的干扰方式并不能达到对草原自然保护区的科学保护和利用。由于人为刈割对植物没有选择性，而放牧干扰则因为动物对植物的选择性采食以及动物的排泄物和不同程度的践踏都会影响植物的生长，从而间接地影响群落的物种多样性和植被特征。建议在不同干扰对草原自然保护区群落物种多样性的影响方面还需进行更加深入细致的研究，例如从放牧与刈割的顺序、刈割与放牧的各自强度等方面进行综合考虑，从而将各种干扰有机地结合起来，制定和完善保护与利用机制，以达到对自然保护区更好的保护。

参考文献：

[1] 刘志民，赵晓英，刘新民.干扰与植被的关系[J].草业学报，2002， 4（1）：16-19.

[2] 刘美玲，杨 持，张新时，等.不同轮割制度对典型草原主要种群的影响[J].北京师范大学学报（自然科学版），2007，2（1）：7-9.

[3] 何 峰，李向林，万里强.生长季降水量和刈割强度对羊草群落地上生物量的影响[J].草业科学，2009，26（4）：28-32.

[4] 《中国呼伦贝尔草原有害生物防治》编委会.中国呼伦贝尔草原有害生物防治[[M].北京：中国农业出版社，2005.7-13.

[5] 杨 持.生态学[M].第二版.北京：高等教育出版社，2008.124-127.

[6] 杨 持.生态学实验与实习[M].第二版.北京：高等教育出版社，2008.89-92，198-199.

[7] 章家恩.生态学常用实验研究方法与技术[M].北京：化学工业出版社，2006.88-92.

[8] 王 银，刘英俊.呼伦贝尔植物检索表[M].长春：吉林科学技术出版社，1993.

[9] 郑晓翾，王瑞东，刘国华.呼伦贝尔草原不同草地利用方式下生物多样性与生物量的关系[J].生态学报，2008，11（3）：10-12.

[10] 刘东霞，卢欣石，李文红.呼伦贝尔退化草地植被演替特征研究[J].干旱区资源与环境，2008（8）：5-7.

[11] 李荣平，闫巧玲.放牧与刈割对科尔沁草甸植被演替的影响[J].干旱区资源与环境，2006（3）：180-184.

[12] 李凯辉，胡玉昆，阿德力·麦地，等.天山南坡高寒草地物种多样性及地上生物量研究[J].干旱区资源与环境，2007（1）：155-159.

[13] 武彦朋，陈克龙，张 斐，等.青海湖内陆高寒湿地物种多样性和地上生物量的关系[J].水土保持通报，2011（1）：76-80.