淺談艾比湖濕地植物群落變化對(duì)鹽分環(huán)境梯度的響應(yīng)論文
植物多樣性是群落生態(tài)學(xué)和生物多樣性研究的一個(gè)中心議題，是區(qū)域生態(tài)功能和穩(wěn)定的基礎(chǔ)( Jucker和Coomer, 2012 )。艾比湖濕地干旱少雨，蒸發(fā)量和降水量相差懸殊，生態(tài)系統(tǒng)很脆弱，是植物多樣性受威脅最嚴(yán)重的地區(qū)(馬森等，2006;尹林克，1997 )，研究艾比湖濕地植物多樣性特征，對(duì)植物多樣性的保護(hù)和沙漠化防治具有重要意義。目前相關(guān)研究主要集中在鹽脅迫下植物的生長(zhǎng)、發(fā)育(弋良朋和王祖?zhèn)ィ?011;尤佳等，2012;董利蘋等，2011 )等方面，對(duì)荒漠植物多樣性各種測(cè)度在土壤鹽分梯度下的定量分析和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，研究資料還較缺乏(韓大勇等，2012;郝智如和張克斌，2014 )。艾比湖是新疆第一大咸水湖，在新疆具有重要的生態(tài)價(jià)值。近幾年來，由于土壤含鹽量不斷上升和地下水位下降，原有的植被急劇衰敗，取而代之的是耐鹽堿的植被，由于蒸發(fā)大于降水，所以該類植物生長(zhǎng)的環(huán)境是嚴(yán)重的土壤鹽漬化。土壤鹽分大量富集，干旱和鹽協(xié)迫成為影響鹽生植物生長(zhǎng)與生存發(fā)育的的重要因素。根據(jù)近10年對(duì)艾比湖研究積累表明，非常缺少對(duì)艾比湖濕地植被與環(huán)境關(guān)系的數(shù)量分析研究，為更好地理解環(huán)境梯度對(duì)荒漠植物多樣性的影響有必要進(jìn)一步開展相關(guān)研究。本文利用聚類分析和相關(guān)性分析，描述群落與鹽分環(huán)境之間關(guān)系，利用群落結(jié)構(gòu)的定量指標(biāo)分析群落與鹽分環(huán)境的關(guān)系，探討艾比湖濕地的植物群落變化與鹽分梯度的關(guān)系，為更好的保護(hù)濕地，研究其環(huán)境變遷的過程提供基礎(chǔ)性的資料。
1研究區(qū)概況及研究方法
1.1研究區(qū)概況
艾比湖總面積2 670 km2，位于E82°35'~83°10',N44°44'~45°10在精河縣城北部，西接博樂市，北臨塔城地區(qū)的托里縣，西北與哈薩克斯坦共和國(guó)相鄰，是準(zhǔn)噶爾盆地西南緣最低洼地和水鹽匯集中心。艾比湖濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)分布著多種濕地類型，在中國(guó)內(nèi)陸荒漠自然生態(tài)系統(tǒng)中具有典型性和較高的保護(hù)價(jià)值。艾比湖區(qū)氣候干燥，降水稀少，且風(fēng)大、風(fēng)多、浮沉和鹽塵活動(dòng)頻繁。該區(qū)屬于典型的溫帶大陸性氣候，光熱充足，年均日照時(shí)數(shù)約2 800 h;地區(qū)年平均氣溫6.8℃，極端最高氣溫41.7 ℃，極端最低氣溫一32.2 ℃，全年積溫為3 3534 245℃，平均無霜期162 d;年均降水量90.91~63.9 mm之間，年蒸發(fā)量卻高達(dá)3 790 mm以上，屬于特干旱區(qū)。該區(qū)多樣化的土壤類型決定了旱生、超旱生、沙生、鹽生、濕生和水生等植物群落的形成。主要植物種類有胡楊、梭梭、蘆葦，在平原低地還有怪柳、黑果拘祀、甘草、小璋毛、湖濱鹽沼地有鹽穗木、鹽節(jié)木、堿蓬、和鹽爪爪，山前沖積洪扇有琵琶柴等。
1.2樣方調(diào)查和實(shí)驗(yàn)分析
2012年5月，在艾比湖濕地從博河站繞湖60km范圍，設(shè)置鴨子灣、鳥島、博河、奎屯河20個(gè)10 mx10 m的樣方;2012年10月在距艾比湖湖邊鳥島站5, 10, 15 km范圍內(nèi)設(shè)置19個(gè)10 mx 10 m的樣方，共采集39個(gè)10 mx 10 m的樣方�，F(xiàn)場(chǎng)鑒定每個(gè)樣方中的物種類別，同時(shí)記錄種數(shù)、個(gè)體數(shù)、胸徑、高度、冠幅等植物特征，以及各樣地的海拔、經(jīng)緯度、群落微環(huán)境和地貌特征。在調(diào)查樣方內(nèi)利用四分法采取0~5 , 5~20 , 2040 , 4060 cm土壤作為土壤樣品，土壤鹽分用殘?jiān)娓煞y(cè)定，土水比為1:5(土壤農(nóng)化分析，1996 )。
2結(jié)果與分析
2.1不同鹽分梯度下植物組成和生活型特征
在環(huán)湖和距湖遠(yuǎn)近不同的39個(gè)采樣點(diǎn)中，隨著土壤剖面深度的增加，鹽分含量由上至下呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，鹽分表聚現(xiàn)象顯著。距湖15km和距湖5 km采樣點(diǎn)大部分處于第1個(gè)鹽分梯度，植被以梭梭、怪柳、自刺為主，出現(xiàn)的植被種類較多;鳥島、博河、鴨子灣、奎屯河、和距湖10 km處均處于第2個(gè)鹽分梯度，鹽漬化程度達(dá)到中一重度，植被以怪柳、鹽節(jié)木為主，黑果拘祀也有相當(dāng)部分的數(shù)量;湖邊采樣點(diǎn)，在3個(gè)鹽分梯度各有分布，造成這種現(xiàn)象的原因有很多，其中人類活動(dòng)的影響較大。
樣方調(diào)查結(jié)果表明，研究樣地共出現(xiàn)43種植物，分屬42科，20種。其中植物種較多的有黎科8種、禾本科8種、菊科5種、豆科5種，其他科屬均為1~2種;鹽分梯度下，從51至53出現(xiàn)的種數(shù)分別為25, 37和17種;按植物生活型統(tǒng)計(jì)，隨土壤鹽含量的升高，群落生活型結(jié)構(gòu)有所改變，草本比例減少，灌木和喬木比例有所增加，各鹽分梯度下的具體生活型比例(物種數(shù)量比例，忽略2種藤本)分別為51草本、灌木(含小/半灌木)和喬木(含小喬木)分別為56% , 22% , 22%; 52草本、灌木(含小/半灌木)和喬木(含小喬木)分別為65%, 24%, 12%; 53草本、灌木(含小/半灌木)和喬木(含小喬木)分別為50%, 33%, 17%0。
3討論與結(jié)論
3.1討論
3.1.1不同鹽分梯度下艾比湖濕地植物群落特征
隨著土壤剖面深度的增加，鹽分含量由上至下呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，鹽分表聚現(xiàn)象顯著。距湖15km和距湖5 km采樣點(diǎn)大部分處于第1個(gè)鹽分梯度，鳥島、博河、鴨子灣、奎屯河、和距湖10 km處均處于第2個(gè)鹽分梯度，鹽漬化程度達(dá)到中一重度;湖邊采樣點(diǎn)，在3個(gè)鹽分梯度各有分布。3個(gè)鹽分梯度上51植被以梭梭、怪柳、自刺為主;52植被以怪柳、鹽節(jié)木為主;S3植被以鹽節(jié)木、鹽角草、蘆葦為主;植物Simposon指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Margalef指數(shù)在中鹽梯度下達(dá)到最大，最大值分別為0.84 , 2.28 , 3.82 ; Pielow指數(shù)則是隨著鹽分梯度的'上升呈下降趨勢(shì)，在低鹽梯度下達(dá)到最大值，最大值為1.26;多樣性指數(shù)在53梯度下整體顯著降低。土壤鹽分含量為2.40%一3.12%時(shí)對(duì)艾比湖濕地植物多樣性的影響較大。艾比湖濕地植物多樣性在低土壤鹽分梯度下(0.03%一0.73%)不受影響，但當(dāng)土壤鹽分增至2.40%一3.12%的高水平時(shí)，植物多樣性顯著降低，且土壤鹽分主要通過富集種影響多樣性響應(yīng)動(dòng)態(tài)。
3.1.2不同鹽分梯度下艾比湖濕地植物生活型轉(zhuǎn)變
不同生活型體現(xiàn)了植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性差異，因此生活型組成的轉(zhuǎn)變能反映植物對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)性調(diào)整(顏忠誠(chéng)，2001;房飛等，2012;傅德平，2008;韓爭(zhēng)偉等，2013)，植物生活型隨著鹽分升高的轉(zhuǎn)變表明，高鹽梯度下可以進(jìn)人一個(gè)地區(qū)的物種庫中的物種數(shù)量會(huì)有所減少，如土壤鹽分分維度上，怪柳和胡楊(Populus euphratica)(小)喬木更容易生存，因?yàn)楣至秃鷹畹纳鷳B(tài)位較寬、耐鹽性較強(qiáng)，另外生態(tài)位較窄的琵琶柴(Reaumria ),自刺等(小/半)灌木，豬毛菜(Salsola colliua Pall ),蘆葦(水生植物)等草本不能進(jìn)人高鹽環(huán)境(吳志芬等，1994;賀強(qiáng)等，2008;王雪梅等，2011;摹艷林等，2011;)，導(dǎo)致群落的多樣性降低。植物生活型和多樣性隨鹽分的這種變化在同類地區(qū)也得到了近似的結(jié)論(石瑞花等，2009;希陣金標(biāo)等，2006;錢亦兵等，2007;石瑞花等，2009;劉興波等，2014 )。植物生活型的轉(zhuǎn)變體現(xiàn)了植物分布對(duì)鹽分的宏觀響應(yīng)，艾比湖濕地植物多樣性隨鹽分增加的變化及其與鹽分的關(guān)系本質(zhì)上是植物生長(zhǎng)對(duì)鹽分的響應(yīng)，植物多樣性由低(51到中鹽52)梯度的變化較小，表明在艾比湖地區(qū)，低鹽分梯度下植物生長(zhǎng)不受抑制。一般土壤鹽分<<3 g/kg(即0.3 %)的時(shí)候作物能正常生長(zhǎng)(石瑞花等，2009 )，因此在鹽分梯度內(nèi)(0.03%一0.73%)植物生長(zhǎng)不受影響。但隨著鹽分含量升高至(0.81%一1.73%)植物生長(zhǎng)開始收到限制，當(dāng)土壤鹽分含量繼續(xù)升高(2.40%一3.12%)大多數(shù)植物開始遭到鹽分的脅迫，生長(zhǎng)受到限制(石瑞花等，2009 )。目前該地區(qū)植被分布與土壤含鹽量的定量關(guān)系仍不明確(張莉，1990 )，精確地定量分析仍需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。
3.2結(jié)論
綜上所述，艾比湖濕地植物群落變化對(duì)鹽分環(huán)境梯度的響應(yīng)可以得出以下結(jié)論:
(1)距湖15 km和距湖5 km采樣點(diǎn)大部分處于第1個(gè)鹽分梯度;鳥島、博河、鴨子灣、奎屯河、和距湖10 km處均處于第2個(gè)鹽分梯度，鹽漬化程度達(dá)到中一重度;湖邊采樣點(diǎn)，在3個(gè)鹽分梯度各有分布。
(2)3個(gè)鹽分梯度上主要植被類型不同:51植被以梭梭、怪柳、自刺為主;52植被以怪柳、鹽節(jié)木為主;53植被以鹽節(jié)木、鹽角草為主。
(3)艾比湖濕地植物多樣性在低土壤鹽分梯度下(0.03%一0.73%)不受影響，但當(dāng)土壤鹽分增至2.40%一3.12%的高水平時(shí)，植物多樣性顯著降低，且土壤鹽分主要通過在土壤表層富集影響植物多樣性和生活型結(jié)構(gòu)。
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