干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 民勤荒漠区霸王草地的演替与恢复研究

Arid

	民勤荒漠区霸王草地的演替与恢复研究
	李亚; 李德禄; 朱国庆; 吴春荣; 胡小柯; 李发明; 张晓娟; 张元恺; 王俊年
完成单位	甘肃省治沙研究所
登记(发布)日期	2011
中文摘要	1、课题来源与背景 “民勤荒漠区霸王草地的演替与恢复研究”(096RJZH016)是甘肃省科技厅于2009年9月下达,由甘肃省治沙研究所承担的甘肃省自然科学基金项目,项目起止时间为：2009年9月-2011年11月。课题针对民勤荒漠区霸王群落生境脆弱及退化严重的现状,通过野外调查,分析民勤荒漠区霸王群落的分布及结构特征、物种多样性及优势种群空间分布格局、群落演替更新规律及稳定性机制,结合霸王草地目前的利用状况及当地的社会经济条件,提出霸王草地的保护、恢复与合理利用措施,进一步为家化栽培技术研究,建立人工种群林打下坚实基础,保护和扩大霸王植物种质资源,为我国流沙治理、荒漠植物研究和沙生植物资源开发利用提供优良材料。 2、应用领域和技术原理本项目研究成果主要应用于干旱半干旱地区退化生态恢复。研究成果为我国干旱半干旱区荒漠草地植被演替规律、对环境的适应性及稳定性机制研究提供基本的理论依据。项目以草地农业生态系统和生态学的基本原理与研究方法为指导,采用定位、半定位观测与遥感监测相结合、野外实地调查与实验室分析相结合的方法,并借助“GIS”技术对民勤荒漠区霸王草地植被、土壤理化特性等进行调查分析,绘制民勤霸王草地分布图,研究民勤荒漠区霸王草地及植物群落的分布及结构特征;物种多样性及优势种群分布格局;植被演替更新过程及规律;物种生态位及种间联结性;草地改良利用模式及保护利用对策等内容,提出民勤荒漠区霸王草地保护及合理利用技术措施。 3、性能指标 3.1 主要工作内容及计划任务完成情况 (1)民勤荒漠区霸王草地分布及群落结构特征研究绘制了民勤荒漠霸王草地分布图,研究了不同分布区的分布范围、面积、生境条件及其分布特征等。从群落物种组成及数量特征、层片结构、优势种霸王的生长状况(密度、高度、新枝生长量、冠幅等)等方面分析研究了不同分布区霸王群落的结构特征。 (2)民勤荒漠区霸王群落物种多样性及优势种群空间分布格局研究基于重要值,利用物种丰幅度、多样性指数、种间相遇率、群落均匀度和群落优势度等指标分析了不同分布区霸王群落的物种多样性特征。利用散点分布图、聚块指数、负二项参数等指标分析了霸王群落优势种群霸王的空间分布格局。 (3)民勤荒漠区霸王群落的演替更新规律研究以空间代替时间的方法划分霸王群落的不同演替阶段,对不同演替阶段霸王群落从物种组成与数量特征、物种多样性、优势种群分布格局、灌木层重要值等方面进行演替规律研究。 (4) 民勤荒漠区霸王群落生态位及种间联结性研究通过对两大分布区霸王群落物种生态位的研究,分析群落内植物对资源的利用状况及其对环境的适应性。基于群落总体联结性和群落内物种间联结性的研究,揭示了群落稳定性、群落总体联结性及群落内物种间联结性相互之间的关系。 (5)民勤荒漠区霸王草地资源保护与合理利用措施基于以上关于霸王群落分布及结构特征、物种多样性及优势种群空间分布格局、群落演替规律及稳定性机制等方面的研究,结合当地的自然条件、社会经济状况等因素,以霸王草地的可持续发展为原则,提出了霸王草地保护、恢复与合理利用措施。 3.2 主要技术成果及主要技术性能指标 (1)民勤荒漠区霸王草地分布及群落结构特征民勤荒漠区霸王草地总面积为28393.70hm2,占民勤草地总面积的3.04%。霸王在民勤的分布主要集中于石榴井西和五托井的霸王槽,其中五托井分布面积最大,约为23333.33hm2,其次为石榴井西,分布面积约为4667hm2,在红砂岗、义粮滩和小井滩有零星分布。霸王分布范围介于38°36′53″～39°27′37″N,102°51′32″～103°50′49″E之间。分布区立地及土壤类型主要有两种：一是固定半固定沙丘,土壤类型为风沙土;二是砾质戈壁,土壤类型为砾质风沙土。霸王适宜在砾质地上集中成片分布,在沙丘上一般为零星分布。民勤荒漠区霸王草地群落结构简单,物种相对单一,共有植物种38种,其中灌木植物17种,多年生草本11种,一年生草本10种,分属12科31属,菊科种类最多,为9种,藜科次之,为7种,蒺藜科4种,豆科和禾本科均为3种,百合科2种,其余均为1种,单科单属种占到了一半。 (2)霸王群落物种多样性特征及优势种群空间分布格局不同分布区霸王群落的物种丰幅度指数,从高到低依次是：红砂岗、五托井、石榴井、小井滩、义粮滩;多样性指数从高到低依次是：红砂岗、石榴井、小井滩、义粮滩、五托井;种间相遇率、群落均匀度与多样性指数规律相似,群落优势度与多样性指数相反。群落物种组成简单,生态优势度高,多样性指数低,种间相遇率低,群落中物种分布极不均匀,群落结构朝着单一的优势种群或建群种群发展。霸王种群在石榴井和五托井的空间分布状态均表现出集群分布的特点。其中石榴井霸王聚集程度相对较低,群落处于不稳定状态;五托井霸王聚集程度比较高,已形成比较稳定的霸王群落。 (3)霸王群落演替规律不同演替阶段霸王群落物种组成及数量特征差异明显。演替前期灌木物种主要有霸王和猫头刺,猫头刺占优势;中后期主要有霸王、猫头刺、荒漠锦鸡儿,中期霸王占优势,后期猫头刺和荒漠锦鸡儿占优势。多年生草本以骆驼蒿、戈壁针茅和驼蹄瓣为主,骆驼蒿在演替前期数量最大,郁闭阶段又下降,衰退阶段数量上升,戈壁针茅先增后减。一年生草本数量均较少。不同演替阶段霸王群落物种丰富度、多样性指数、种间相遇率、群落均匀度均呈先下降后增加趋势,生态优势度则相反。霸王种群在演替先锋阶段呈均匀分布格局,郁闭稳定及衰退阶段呈集群分布格局。 (4)霸王群落植物生态位及种间联结性霸王的生态位宽度较其他物种都要宽,猫头刺、沙生针茅和霸王对资源利用竞争激烈,对群落的稳定性共同起着重要的作用;生态位宽度大的物种不一定和其他物种有大的重叠指数,较高的生态位宽度和较高的生态位重叠度之间并不存在直接的线性关系。在五托井霸王分布区,群落总体表现为显著性不高的正相关关系;群落内12个主要植物种构成的66个种对间,有显著相关性的仅占12%,呈正关联的占69.70%,正联结程度明显高于负联结程度;很多检验相关性不显著的种对间,尤其是霸王与其他种对间的联结程度极高,群落处于稳定阶段。石榴井西霸王分布区的种间联结性与五托井刚好相反,群落总体表现为不显著的负关联;群落内12个主要植物种构成的66个种对间,有显著相关性的仅占7.58%,呈负关联的占42.42%,呈正关联的占25.76%,其余呈现独立关系,负联结程度明显高于正联结程度,霸王与其他物种间的联结系数AC均表现为相互独立,群落处于比较不稳定阶段。群落稳定性、群落总体联结性及群落内物种间联结性相互之间呈正相关关系。 (5)霸王草地保护、恢复与合理利用措施对民勤荒漠区霸王草地,通过采取围栏封育、半封育,减牧还草等措施,恢复草原植被,使草原生态系统重新进入良性循环,实现牧区的草畜平衡和草地畜牧业的可持续发展。主要配套技术有：a搭设围栏,避免过牧超载;b实施轮牧等措施,合理利用资源;c禁止牧民樵采、开路等活动;d制定合理的政策措施促进霸王草地的保护。 4、技术创造性与先进性课题以生态植被调查入手,通过对霸王群落物种多样性及生物格局现状的分析,摸清了民勤荒漠区霸王草地资源的分布状况及结构特征;分析了不同演替阶段霸王群落物种组成及数量特征、物种多样性、优势种群分布格局、结构特征等;从生态位的角度阐明了霸王群落植物对资源的利用状况及其对环境的适应性机制;利用种间联结性及优势种群分布格局揭示了霸王群落的稳定性机制,阐明了群落稳定性、群落总体联结性及群落内物种间联结性相互之间的关系;提出了霸王草地的保护、恢复与合理利用措施。项目研究方法先进,技术路线正确,技术成果具有创新性。 5、技术成熟程度课题研究是在野外调查的基础上形成的,技术成果处于中试阶段,还需做进一步完善和熟化。 6、作用意义及存在的问题项目区位于石羊河流域下游民勤荒漠区,是甘肃省风沙危害最严重的区域之一。该项目开展荒漠植被演替与恢复研究,属于生态公益性应用基础研究项目,主要产生社会与生态效益。项目通过植被生态调查,研究了霸王群落演替规律、植被对环境的适应性及群落稳定性机制,为人工干预使霸王群落朝着更加合理的方向演替提供理论及技术指导;提出霸王草地的保护与合理利用措施,为霸王草地的恢复提供一定的技术支撑;同时项目研究成果还将对类型生态区荒漠草地群落演替及稳定性的研究提供理论支撑,将产生较好的社会和生态效益。群落演替及稳定性受外界环境和自身生理特性的共同影响,进一步研究民勤荒漠区霸王的生理生态特征及繁殖特性,不仅对全面揭示霸王群落演替更新及稳定性提供理论基础,还将对霸王种植资源的保护及人工栽培提供技术支撑。
中文关键词	草地 ; 民勤 ; 演替 ; 恢复
成果类型	应用技术
语种	中文
国家	中国
中图法分类号	X171
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001469123
来源机构	甘肃省治沙研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242871
推荐引用方式 GB/T 7714	李亚,李德禄,朱国庆,等. 民勤荒漠区霸王草地的演替与恢复研究[Z]. 应用技术,2011.