伊犁河谷山地草甸群落割草地功能群組合分析

巴雅爾塔，塔西買(mǎi)買(mǎi)提·買(mǎi)合蘇木，崔　東（伊犁師范學(xué)院生物與地理科學(xué)學(xué)院，新疆　伊寧　835000）

伊犁河谷山地草甸群落割草地功能群組合分析

巴雅爾塔，塔西買(mǎi)買(mǎi)提·買(mǎi)合蘇木，崔東
（伊犁師范學(xué)院生物與地理科學(xué)學(xué)院，新疆伊寧835000）

選擇伊犁河谷山地草甸群落割草地3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)進(jìn)行采樣研究。實(shí)驗(yàn)區(qū)群落樣方由59個(gè)常見(jiàn)種組成，屬于禾草類(lèi)、豆科類(lèi)和雜類(lèi)草類(lèi)3個(gè)功能群。樣方尺度，各功能群的多度、高度、蓋度和生物量等均處于性年際變化中，同一功能群內(nèi)各功能性狀間年際變化統(tǒng)計(jì)顯著性存在差異；區(qū)域尺度，各功能群間蓋度和生物量年際變化存在統(tǒng)計(jì)顯著性差異。實(shí)驗(yàn)區(qū)禾草類(lèi)相對(duì)高度、相對(duì)蓋度和相對(duì)生物量均顯著 （< 0.01）大于雜類(lèi)草相應(yīng)值，雜類(lèi)草相對(duì)蓋度和相對(duì)生物量以大于豆科類(lèi)各相應(yīng)值。伊犁河谷冬季放牧夏季刈割的山地草甸群落形成禾草類(lèi)—雜類(lèi)草—豆科類(lèi)的群落結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

伊犁河谷；山地草甸；割草地；物種組成；功能群

10.16863/j.cnki.1003-6377.2016.04.011

生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能與穩(wěn)定性緊密相連，相關(guān)研究尚未清楚表明生態(tài)系統(tǒng)功能正常發(fā)揮所需的物種組成及其數(shù)量比率狀況[1]，草地生態(tài)系統(tǒng)功能相對(duì)于物種多樣性組合更多依賴(lài)于生態(tài)系統(tǒng)中物種功能群屬性及其功能性狀的組成[2]。基于草地植物群落功能群及其性狀的群落結(jié)構(gòu)與功能的研究為草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能研究和草地放牧管理開(kāi)辟新途徑[3]。草地生態(tài)系統(tǒng)作為中國(guó)陸地面積最大的生態(tài)系統(tǒng)和重要的生物多樣性分布區(qū)，不但為家畜提供可食牧草,而且為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性保護(hù)發(fā)揮著積極作用，尤其在生境嚴(yán)酷地區(qū)承擔(dān)著重要的生態(tài)屏障作用[4]。

受全球氣候變化、超載放牧和開(kāi)墾等自然和人為因素的干擾，伊犁河谷天然草地群落物種組成及群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，毒害草蔓延，植被蓋度降低,地上生物量減少,草地功能退化，從而影響草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展及伊犁河谷草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定性[8]。本研究選擇伊犁河谷山地草甸群落割草地為實(shí)驗(yàn)區(qū)，通過(guò)樣方尺度調(diào)查采樣，對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)物種多樣性及功能群組合分析、實(shí)驗(yàn)區(qū)功能群及性狀年際變化分析及區(qū)域尺度功能群性狀組合分析進(jìn)行了探討。

1　材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)區(qū)自然概況

伊犁河谷天山山脈北坡的東部、中部和西部的新源縣那拉提山地草甸群落割草地 （N43°27′31″,E84°52′10″,海拔1 976 m）、特克斯縣喀拉峻山地草甸割群落割草地（N43°07′26″,E82°03′23″,海拔2 024 m）和昭蘇縣察汗烏蘇山地草甸群落割草地（N42°44′17″，E80°45′26″，海拔1 836 m）作為野外實(shí)驗(yàn)調(diào)查采樣區(qū)，實(shí)驗(yàn)區(qū)常年降水量500 mm～800 mm，土壤以暗栗鈣土為主。從當(dāng)年11月至翌年4月低進(jìn)行冬季放牧，8月初進(jìn)行刈割，生長(zhǎng)期群落物種組成及群落結(jié)構(gòu)主要受刈割影響，草地群落物種組成及群落結(jié)構(gòu)保持自然狀態(tài)。

1.2采樣方法

2012年、2013年從7月中旬至8月初分別在3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)100 m×50 m山地草甸群落中選擇3個(gè)采樣帶，其中隨機(jī)布置10個(gè)1 m×1 m樣方，樣方布置時(shí)避免灌木叢、裸地和洞穴等生境板塊，以植物種為單位觀測(cè)記錄樣方物種組成、多度、蓋度、高度，并以功能群為單位收獲地上生物量。對(duì)禾本科植物種和莎草科植物種多度以叢為單位數(shù)進(jìn)行分種計(jì)數(shù)，對(duì)其它植物種多度以獨(dú)立個(gè)體為單位數(shù)進(jìn)行分種計(jì)數(shù)，多度單位為個(gè)體數(shù)/m2；對(duì)高度從樣方中隨機(jī)選擇每個(gè)種的4株個(gè)體測(cè)定其自然高度，對(duì)個(gè)體數(shù)小于4的物種，則測(cè)定其所有個(gè)體高度，高度單位為cm；對(duì)蓋度采用目測(cè)法估測(cè)樣方總蓋度和種蓋度，蓋度單位為百分比 （%）。將樣方中所有植物種劃分為3個(gè)功能群類(lèi)型，即禾草類(lèi) （grasses）、雜類(lèi)草 (forbs)、豆科類(lèi)(legumes)，其中禾草類(lèi)包括禾本科植物種和莎草科植物種，豆科類(lèi)包括豆科植物種，雜類(lèi)草包括除了禾本科植物種、莎草科植物種和豆科植物種以外其它所有植物種[9,10]。對(duì)生物量采用收獲法采樣，即約地面0.5 cm留茬高度從各樣方種刈割地上生物量，按不同類(lèi)分別裝入采樣袋，在實(shí)驗(yàn)室65℃，24 h烘干后，用0.001 g電子天平分別按功能群稱(chēng)重，單位g/m2。

1.3統(tǒng)計(jì)分析方法

物種多樣性指數(shù)選用香農(nóng)-維納（Shannon-Wiener）多樣性指數(shù)（H′）:

式中：S—每一樣方中物種總數(shù)，Pi—第i種多度比

變異系數(shù)CV

式中：CV—變異系數(shù)，S—標(biāo)準(zhǔn)差，x均值。

對(duì)采樣數(shù)據(jù)以Kolmogorov-Smirnov法進(jìn)行數(shù)據(jù)正態(tài)性檢驗(yàn)，以L(fǎng)evins法進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)和可加性檢驗(yàn)。數(shù)據(jù)若服從方差分析條件，則選用單因素方差分析法,以Bonferroni檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較。若顯著性水平>0.05，則統(tǒng)計(jì)差異不顯著；若顯著性水平≤0.05，則統(tǒng)計(jì)差異顯著；若顯著性水平≤0.01，則統(tǒng)計(jì)差異極顯著。對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS13.0分析。

2結(jié)果

2.1實(shí)驗(yàn)區(qū)物種多樣性及功能群組合分析

據(jù)2012年、2013年3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)樣方植物種采集、分類(lèi)、鑒定和物種組成分析結(jié)果，包括常見(jiàn)種、偶見(jiàn)種和稀有種在內(nèi)3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)總共出現(xiàn)96個(gè)草本植物種，26科，其中那拉提實(shí)驗(yàn)區(qū)樣方中出現(xiàn)76種，喀拉峻實(shí)驗(yàn)區(qū)樣方中出現(xiàn)70種，察汗烏蘇實(shí)驗(yàn)區(qū)樣方中出現(xiàn)68種，3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)樣方中出現(xiàn)59個(gè)常見(jiàn)種，屬18科，禾本科10個(gè)種，莎草科3個(gè)種，豆科4個(gè)種，其它科32種，按功能群劃分禾草類(lèi)包括13個(gè)種，豆科類(lèi)包括4個(gè)種，雜類(lèi)草32種。

據(jù)香濃—維納多樣性指數(shù)公式計(jì)算，3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)群落樣方功能群多樣性指數(shù)及年際變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下，>0.05表明年際差異統(tǒng)計(jì)上不顯著。2012年和2013年那拉提實(shí)驗(yàn)區(qū)群落樣方功能群多樣性指數(shù)（2.06±0.35，2.42±0.42，<0.05），喀拉峻實(shí)驗(yàn)區(qū)群落樣方功能群多樣性指數(shù) （1.41±1.09，1.28±0.93，> 0.05），察汗烏蘇實(shí)驗(yàn)區(qū)群落樣方功能群多樣性指數(shù)（1.05±1.13，1.24±1.25，<0.05）。

2.2實(shí)驗(yàn)區(qū)功能群及性狀年際變化分析

據(jù)3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)2012年和2013年采樣數(shù)據(jù)所進(jìn)行的Kolmogorov-Smirnov正態(tài)性檢驗(yàn)，Levins方差齊性檢驗(yàn)和可加性檢驗(yàn)結(jié)果，采樣數(shù)據(jù)均服從方差分析條件。在各實(shí)驗(yàn)區(qū)群落樣方中禾草類(lèi)、雜類(lèi)草和豆科類(lèi)的多度、高度、蓋度和生物量2012年和2013年際變化的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表2實(shí)驗(yàn)區(qū)功能群組成定量分析所示，表中表示年際變化差異顯著性水平，>0.05表明年際差異統(tǒng)計(jì)上不顯著。

表1　功能群功能性狀定量分析Table 2 The Quantitative analysis on the functional traits of the functional groups

2.3區(qū)域尺度功能群性狀組合分析

2012年和2013年，3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)群落樣方中禾草類(lèi)相對(duì)高度均分別顯著（<0.01）大于雜類(lèi)草相對(duì)高度和豆科類(lèi)相對(duì)高度；除了2012年那拉提實(shí)驗(yàn)區(qū)雜類(lèi)草相對(duì)高度顯著（<0.01）大于豆科類(lèi)相對(duì)高度外，其它年度和實(shí)驗(yàn)區(qū)雜類(lèi)草相對(duì)高度與豆科類(lèi)相對(duì)高度差異不顯著。2012年和2013年，3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)群落樣方中禾草類(lèi)相對(duì)蓋度分別顯著（<0.01）大于雜類(lèi)草相對(duì)蓋度和豆科類(lèi)相對(duì)蓋度；除了2013年喀拉峻實(shí)驗(yàn)區(qū)雜類(lèi)草相對(duì)蓋度和豆科類(lèi)相對(duì)蓋度差異不顯著外，其它年度雜類(lèi)草相對(duì)蓋度均分別極顯著（<0.01）大于豆科類(lèi)相對(duì)蓋度。2012年和2013年，3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)群落樣方中禾草類(lèi)相對(duì)生物量均分別顯著（<0.01）大于雜類(lèi)草相對(duì)生物量和豆科類(lèi)相對(duì)生物量；除了2013年喀拉峻實(shí)驗(yàn)區(qū)雜草類(lèi)相對(duì)生物量和豆科類(lèi)相對(duì)生物量差異不顯著外，其它年度和實(shí)驗(yàn)區(qū)雜類(lèi)草相對(duì)生物量均分別顯著（<0.01）大于豆科類(lèi)相對(duì)生物量。

3討論

3.1實(shí)驗(yàn)區(qū)物種多樣性及功能群組合

據(jù)香濃—維納多樣性指數(shù)計(jì)算方法，樣方尺度上那拉提實(shí)驗(yàn)區(qū)山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)年際變化差異顯著（<0.05），喀拉峻實(shí)驗(yàn)區(qū)山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)和察汗烏蘇實(shí)驗(yàn)區(qū)山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)年際變化差異均不顯著（>0.05）；2012年那拉提實(shí)驗(yàn)區(qū)山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)顯著（<0.01）大于察汗烏蘇實(shí)驗(yàn)區(qū)山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)；2013年那拉提實(shí)驗(yàn)區(qū)山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)分別顯著大于（<0.01）喀拉峻實(shí)驗(yàn)區(qū)山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)和察汗烏蘇實(shí)驗(yàn)區(qū)山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)。區(qū)域尺度上山地草甸群落功能群多樣性總體表現(xiàn)為伊犁河谷東部那拉提冬季放牧夏季刈割的山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)高于中部喀拉峻冬季放牧夏季刈割的山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)和西部察汗烏蘇冬季放牧夏季刈割的山地草甸群落功能群多樣性指數(shù)；群落樣方尺度，受群落生境影響實(shí)驗(yàn)區(qū)功能群多樣性指數(shù)年際變異程度存在差異[11]。

3.2實(shí)驗(yàn)區(qū)功能群及性狀年際變化

區(qū)域尺度，各功能群間多度、高度和蓋度的年際差異均不顯著（>0.05），但是各功能群間生物量年際變化顯著性存在差異，其中禾草類(lèi)生物量和豆科類(lèi)生物量年際變化差異均不顯著（>0.05），雜類(lèi)草生物量年際變化差異顯著（<0.05）。對(duì)各功能群間相同功能性狀間變異系數(shù)（CV）年度差異分析，區(qū)域尺度各功能群間多度CV、高度CV年度差異均不顯著（<0.05），蓋度CV、生物量CV年度差異分別呈現(xiàn)出不同顯著性水平，2012年禾草類(lèi)的蓋度CV和生物量CV均顯著 （<0.05）大于豆科類(lèi)的蓋度CV和生物量CV；2013年禾草類(lèi)蓋度CV和生物量CV均顯著（<0.01）大于雜類(lèi)草和豆科類(lèi)的蓋度CV和生物量CV。本研究結(jié)果表明各實(shí)驗(yàn)區(qū)中群落樣方尺度同一功能群內(nèi)不同功能性狀間年際變化存在統(tǒng)計(jì)顯著性差異，在區(qū)域尺度群落各功能群間多度和高度的年際變化差異不顯著，各功能群間蓋度和生物量年際變化出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)顯著性差異。

4結(jié)論

伊犁河谷山地草甸群落割草地實(shí)驗(yàn)區(qū)群落樣方由59個(gè)常見(jiàn)種組成,東部實(shí)驗(yàn)區(qū)群落功能群多樣性指數(shù)高于中部和西部實(shí)驗(yàn)區(qū)群落功能群多樣性指數(shù)。樣方尺度，各功能群的多度、高度、蓋度和生物量等均處于性年際變化中，同一功能群內(nèi)各功能性狀間年際變化統(tǒng)計(jì)顯著性存在差異。區(qū)域尺度，群落各功能群間多度和高度的年際變化差異不顯著，各功能群間蓋度和生物量年際變化存在統(tǒng)計(jì)顯著性差異。實(shí)驗(yàn)區(qū)禾草類(lèi)相對(duì)高度、相對(duì)蓋度和相對(duì)生物量均分別顯著（<0.01）大雜類(lèi)草類(lèi)和豆科類(lèi)相應(yīng)值，雜草類(lèi)相對(duì)蓋度和相對(duì)生物量以不同顯著性水平地大于豆科類(lèi)各相應(yīng)值。

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Analysis on Hay-cutting Lands Functional Group Compositions of Yili Valley Sub-Alpine Meadow Communities

BAYSERTA，TAXIMAIMAITI·Maihesumu,CUI Dong
（College of Life Sciences and Geology,Yili Normal University,Yining 83500,China）

The research selectsthree experimental areas in Yili valley hay-cutting sub-alpine meadow communities whichconsist of 59 common species and belong tothree functional communities,such as grasses,legumes and forbs.The quadrate scale,the abundances,heights,covers and biomasses vary annually with different significant levels,the annual variances within the same functional groups change statistically significantly;the regional scale,the covers and biomasses of the functional groups change statistically significantly.The relative heights,the relative covers,the relative biomasses of the grasses are significantly (<0.01)higher than those of the forbs and legumes,the relative covers and the relative biomasses of the forbs are higher than thoses of the legumes with different statistical significances.Yili valley hay-cutting sub-alpine meadow communities constitute the community structures,namely,grasses-forbs-legumes type.

Yili valley;sub-alpine meadow;hay-cutting;biodiversity;functional group

S812.3

A

1003-6377（2016）04-0057-05

伊犁師范學(xué)院科研項(xiàng)目（2013YSB10)

巴雅爾塔（1966-），新疆昭蘇縣人，副教授，博士，從事草地生態(tài)學(xué)教學(xué)研究。E-mail:bayaerta@126.com

2016-04-20

2016-04-24