張世清, 安放舟, 師慶東, 張 峰

(1.新疆大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 烏魯木齊 830046; 2.教育部新疆綠洲生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830046)

區(qū)域尺度河道對(duì)達(dá)里亞博依綠洲植被群落的影響

張世清1,2, 安放舟1,2, 師慶東1,2, 張 峰1,2

(1.新疆大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 烏魯木齊 830046; 2.教育部新疆綠洲生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830046)

研究干旱區(qū)綠洲天然荒漠植被的分布規(guī)律和制約因素，對(duì)荒漠地區(qū)的植物保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)提供一定的理論依據(jù)，而干旱區(qū)水資源控制著荒漠河岸植被的分布格局，河流對(duì)植被的發(fā)生、發(fā)展和演變起到?jīng)Q定性作用。在于田縣克里雅河中下游河道基礎(chǔ)上，應(yīng)用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)和相關(guān)分析法分析了達(dá)里亞博依綠洲植被群落特征同距河道遠(yuǎn)近和土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)間的相關(guān)性，探討了區(qū)域尺度基于河流因素的植被群落特征。結(jié)果表明：距河道從近到遠(yuǎn)依次為蘆葦(Phragmitesaustralis)群落(0～200 m)、檉柳(Tamarixchinensi)群落(200～800 m)和胡楊(PopuluseuphraticaOliv)群落(800～1 700 m)；植物群落距河道距離與植被蓋度和土壤水分呈負(fù)相關(guān)；同種植被群落植被蓋度、土壤含水率與河道具有同樣的相關(guān)性，而且離河道越遠(yuǎn)植被長(zhǎng)勢(shì)越差。

達(dá)里亞博依綠洲; 河道; 植被群落

近50 a對(duì)荒漠植被群落的研究非常廣泛，國內(nèi)外許多學(xué)者從不同角度對(duì)各類荒漠植物群落區(qū)系、組成、分布規(guī)律、演變過程、生理生態(tài)、與環(huán)境因子的關(guān)系等方面進(jìn)行了探討[1]，但多數(shù)是在小范圍內(nèi)對(duì)某種植物群落進(jìn)行定量研究或是定性地描述植被的基本特征、組成、分布[2-3]。而荒漠河岸植被構(gòu)成了干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的主體，干旱區(qū)水資源控制著荒漠河岸植被的分布格局。河流對(duì)植被的發(fā)生、發(fā)展和演變起到?jīng)Q定性作用，河流補(bǔ)給的地下水起著維系植被生長(zhǎng)和復(fù)壯的作用。量化干旱區(qū)河岸植被格局對(duì)河道演變的響應(yīng)及影像模擬將與小尺度微觀上的研究交相輝映，可進(jìn)一步推動(dòng)環(huán)境演變、生態(tài)恢復(fù)的研究[4-5]。為了更深入了解溫帶荒漠植物群落組成、分布及其與環(huán)境的關(guān)系，選擇地處極旱荒漠的于田縣達(dá)里亞博依綠洲進(jìn)行研究，并應(yīng)用多元分析方法，定量地研究該區(qū)荒漠植物群落的組成、分布及其與河道的關(guān)系，為進(jìn)一步了解達(dá)里亞博依綠洲植物群落發(fā)展趨勢(shì)和該區(qū)荒漠植被的改造、利用和保護(hù)提供理論依據(jù)[6]。

1 研究區(qū)概況

新疆于田縣達(dá)里亞博依綠洲位于塔克拉瑪干大沙漠腹地，克里雅河中下游尾閭地帶。地理坐標(biāo)為東經(jīng)81°41′15″—82°9′41″，北緯38°14′39″—38°37′35″，地勢(shì)南高北低，地形呈南北長(zhǎng)帶狀。綠洲長(zhǎng)80 km、寬7～15 km，海拔高度1 161～1 212 m。該區(qū)為暖溫帶干旱沙漠氣候，年平均氣溫11.6℃，平均降水量為48 mm，多年平均空氣相對(duì)濕度為42%，年平均蒸發(fā)能力為2 498 mm，年日照時(shí)數(shù)2 770 h，無霜期為213 d。多年平均風(fēng)速1.8 m/s，多年平均風(fēng)沙日16 d[7]。主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是四季分明，溫差大，熱量資源豐富，光照充足，降水少，蒸發(fā)量大，春夏多風(fēng)沙和浮塵等災(zāi)害天氣?？死镅藕影l(fā)源于昆侖山的克里雅山口，由阿塔木蘇河、阿克蘇河和阿克塔薩依河等12條支流匯合而成，全長(zhǎng)438 km，流域面積7 358 km2，河床寬10～200 m(豐水期水面最寬處186 m，枯水期最寬處88 m)，多年平均徑流量22.15 m3/s(豐水期75.6 m3/s，枯水期6.37 m3/s)，水源以冰川和積雪融水為主[8-10]。河流向北延伸，深入塔克拉瑪干沙漠腹地，在塔克拉瑪干沙漠腹地形成了達(dá)里雅博依綠洲。樣品采集于克里雅河兩岸和下游尾閭地帶的達(dá)里雅博依綠洲。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)采集

2012年8月15—9月2日采用GPS定位技術(shù)在研究區(qū)主河道兩岸布9個(gè)樣帶，42個(gè)樣方，32個(gè)樣點(diǎn)(在植被類型和土壤質(zhì)地一樣的地帶沒有采土樣)，樣點(diǎn)一般分布在樣方內(nèi)(圖1)。喬木灌木樣方31個(gè)，大小為30 m×30 m，草本樣方11個(gè)，大小為1 m×1 m。記錄內(nèi)容包括樣方離主河道距離和樣方內(nèi)全部植物種種名、胸圍、樹高、冠幅、蓋度、個(gè)體數(shù)、各物種平均營(yíng)養(yǎng)枝高度、生殖枝高度以及生境狀況包括土壤物含水率、海拔、坡向等。樣方盡可能規(guī)則地遍及所有植被類型，采樣點(diǎn)選擇時(shí)保持采樣點(diǎn)周圍土壤性質(zhì)、成因相對(duì)一致，環(huán)境因子類似，異質(zhì)性較小。用剖面法采集深1 m的土樣(分5層：0—20 cm，20—40 cm，40—60 cm，60—80 cm和80—100 cm)，采集的土壤樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然晾干。土壤含水率的測(cè)定用烘干法完成，烘干法是唯一可以直接測(cè)量土壤水分方法，也是目前國際上的標(biāo)準(zhǔn)方法[11-12]。用鋁盒在每層采取土樣，用0.1 g感量的天平及時(shí)稱取土樣的重量，記作土樣的濕重M1，在105℃的烘箱內(nèi)將土樣烘6～8 h至恒重，烘箱的溫度在100～110℃的范圍內(nèi)，然后測(cè)定烘干土樣，記作土樣的干重M2，根據(jù)公式：

W=(M1-M2)/M1×100%

(1)

即計(jì)算出土樣的重量含水率[13-14]。

圖1 研究區(qū)及采樣點(diǎn)示意圖

2.2數(shù)據(jù)處理

用SPSS 19.0和Excel統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)植被群落進(jìn)行聚類分析和對(duì)植被蓋度、土壤含水率、主河道距離等因子進(jìn)行相關(guān)性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 聚類分析

采用組內(nèi)(within groups linkage)歐式距離法(Euclidean distance)，通過SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)達(dá)里亞博依綠洲對(duì)各樣地物種的重要值進(jìn)行聚類分析[15]。在距離D=10處，研究區(qū)植被群落樣地被聚為3類，即蘆葦(Phragmitesaustralis)群落、檉柳(Tamarixchinensi)群落和胡楊(PopuluseuphraticaOliv)群落，在群落之間有蘆葦(Phragmitesaustralis)—檉柳(Tamarixchinensi)過渡性群落、檉柳(Tamarixchinensi)—胡楊(PopuluseuphraticaOliv)過渡性群落。其中物種的重要值采用公式(2)進(jìn)行計(jì)算[16-17]：重要值=(相對(duì)多度+相對(duì)蓋度+相對(duì)高度)/3 (2)

3.2不同植物群落土壤含水率、植被蓋度與距河道遠(yuǎn)近關(guān)系分析

由圖2看出，在42個(gè)樣地中，土壤含水率與距河道遠(yuǎn)近呈負(fù)相關(guān)性，離主河道越近土壤含水率越高，離主河道越遠(yuǎn)土壤含水率越低。土壤含水率最高是蘆葦—苦豆子—羊角子草群叢(C26)，各層平均含水率為15.42%，離主河道距離125.23 m；土壤含水率最低的為胡楊群叢(C6)，含水率為0.15%，離主河道距離1 059.14 m；距河道最遠(yuǎn)的是胡楊荒漠(C40)，距離為1 429.37 m，該樣方?jīng)]采集土壤數(shù)據(jù)；最近的為蘆葦群叢(C23)，距河道26.62 m，土壤含水率為14.83%，土壤含水率都隨著距離的增大而減小。其中蘆葦—胡楊—檉柳群叢(C10)、檉柳—蘆葦群叢(C11)、檉柳—胡楊荒漠(C29)、檉柳—蘆葦—胡楊荒漠(C37)、檉柳—胡楊—甘草荒漠(C38)、胡楊荒漠(C40)六個(gè)樣方與周圍土壤特性相似，故沒有采集土壤數(shù)據(jù)。表中羅布麻—駱駝刺荒漠(C17)，土壤含水率與距河道遠(yuǎn)近呈正相關(guān)，主要因?yàn)榫G洲下游河道分支較多，此處為四級(jí)支流的末端且地勢(shì)低洼，洪水退后土壤含水率較高。

圖2 不同植物群落距河道遠(yuǎn)近與植被蓋度和土壤含水率的柱狀曲線

由圖2看出植被蓋度與離主河道距離呈負(fù)相關(guān)，離主河道越近植被蓋度越高，越遠(yuǎn)植被蓋度越低。其中植被蓋度最高的是檉柳—蘆葦—甘草—胡楊群叢(C12)，蓋度為86.14%，離主河道439.35 m；植被蓋度最底的為胡楊荒漠(C40)，蓋度為2.81%，離主河道1 429.37 m；離主河道最遠(yuǎn)的是胡楊荒漠(C40)，距離為1 429.37 m，植被蓋度為2.81%；最近的為蘆葦群叢(C23)，距河道26.62 m，植被蓋度為75.03%。植被蓋度都隨著距離的增大而減小。表中檉柳—胡楊荒漠(C28)、檉柳—胡楊荒漠(C29)植被蓋度分別為51.71%，51.34%，距主河道距離分別為957.39，826.43 m，比整個(gè)綠洲平均蓋度32.56%，平均距離729.20 m均高,說明此處植被蓋度除了受離主河道距離的影響外，還受其它因素的影響，比如海拔、坡向、土壤鹽分，地下水埋深等。

土壤含水率與植被蓋度呈正相關(guān)，土壤含水率越高植被蓋度越高，反之越小。土壤含水率最高的是蘆葦—苦豆子—羊角子草群叢(C26)，含水率為15.42%，植被蓋度為80.02%；土壤含水率最低的為胡楊群叢(C6)，含水率為0.15%，植被蓋度為16.13%；植被蓋度最高的是檉柳—蘆葦—甘草—胡楊群叢(C12)，蓋度為86.14%，土壤含水率為14.18%，植被蓋度最低的為(C40)胡楊荒漠，蓋度為2.81%，土壤數(shù)據(jù)缺失。植被蓋度隨著土壤含水率的增加而增加。其中羅布麻—駱駝刺荒漠(C17)土壤含水率為15.40%，植被蓋度為10.02%，土壤含水率僅次于蘆葦—苦豆子—羊角子草群叢(C26)，但是植被蓋度很低，說明羅布麻—駱駝刺相對(duì)于蘆葦而言對(duì)水的需求量略低。

3.3 同種植物群落與河道遠(yuǎn)近關(guān)系分析

由達(dá)里亞博依綠洲42個(gè)樣地水平冰柱聚類分析可知，研究區(qū)植物群落可聚為三類：蘆葦群落、檉柳群落和胡楊群落。同一種植物群落距河道遠(yuǎn)近群落特征由表1可知：① 蘆葦群落、檉柳群落和胡楊群落植被蓋度都隨離主河道距離增加而減??；② 同一種植物群落植物的長(zhǎng)勢(shì)也隨距離的增加而衰敗；③ 同一種植物群落植物的胸圍、高度、冠幅、物種數(shù)、株叢數(shù)、各物種平均營(yíng)養(yǎng)枝高度、生殖枝高度也隨距離的增加而減小；④ 不同植物群落植物離主河道空間上可分為蘆葦群落(0～200 m)、檉柳群落(200～800 m)和胡楊群落(800～1 700 m)。

表1 同種植物群落距河道遠(yuǎn)近植被特征

3.4 河道與土壤含水率和植被蓋度的相關(guān)分析矩陣

根據(jù)土壤含水率、植被蓋度與河道相關(guān)矩陣分析，土壤含水率與主河道距離呈負(fù)相關(guān)，顯著性系數(shù)為-0.177，說明土壤含水率與離河道遠(yuǎn)近有一定的關(guān)系，隨著距離的增加土壤含水率有降低的趨勢(shì)；植被蓋度與主河道距離呈極顯著負(fù)相關(guān)，顯著性系數(shù)為-0.611**，說明植被蓋度受到河道影響非常顯著；土壤含水率與植被蓋度呈極顯著正相關(guān)，顯著性系數(shù)為0.675*，說明土壤含水率越高植被蓋度越高，有極高的相似性(表2)。

**表示0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

4 結(jié)論與討論

達(dá)里亞博依綠洲是干旱區(qū)典型的綠洲之一，對(duì)該綠洲的研究有助于干旱區(qū)水土保持、植被的恢復(fù)。大多數(shù)學(xué)者都是對(duì)生物多樣性、植被的群落特征和環(huán)境因子的關(guān)系做了研究，而很少有學(xué)者專門對(duì)單一因子，如對(duì)河道與植物群落的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)研究。研究表明：距河道從近到遠(yuǎn)空間上群落分布依次為蘆葦群落(0～200 m)、檉柳群落(200～800 m)和胡楊群落(800～1 700 m)三類,但群落之間并沒有明顯的界限，其中還有蘆葦—檉柳過渡性群落、檉柳—胡楊過渡性群落和一些如蘆葦—檉柳—胡楊—甘草等混生群落；不同植物群落距河道距離與植被蓋度和土壤水分呈負(fù)相關(guān)，土壤水分與植被蓋度呈正相關(guān)；同種植被群落植被蓋度、土壤含水率與主河道距離具有同樣的規(guī)律，同時(shí)離河道越遠(yuǎn)植被的冠幅、高度、胸徑、株叢數(shù)等生理特征越弱，長(zhǎng)勢(shì)也越差。達(dá)里亞博依綠洲生態(tài)環(huán)境急劇惡化，面積不斷縮小，人類不合理的生產(chǎn)活動(dòng)是導(dǎo)致其退化的主要因素，比如上中游大量用水、中下游過度放牧，濫砍濫伐等，迫使人類不斷地向河流中上游遷徙。

本文關(guān)于河道對(duì)植物群落特征的研究?jī)H限于距主河道距離的遠(yuǎn)近，而河道的寬度、彎曲程度、河道流量、河道的等級(jí)等因素對(duì)植物群落特征也有一定影響；除此之外，海拔、坡向、陰陽離子、地下水埋深等其它因子也與植被群落的特征有關(guān)。

[1] He M Z, Zheng J G, Li X R, et al. Environmental factors afecting vegetation composition in the Alax Plateau,China[J]. Journal of Arid Environments,2007,69(5):473-489.

[2] 袁秀,李景文,李俊清.長(zhǎng)城北京段風(fēng)景區(qū)植被特征及植物多樣性[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2007,27(3):977-988.

[3] 劉慶,周立華.青海湖北岸植物群落與環(huán)境因子關(guān)系的初步研究[J].植物學(xué)報(bào),1996,38(11):887-894.

[4] 陳亞寧,李衛(wèi)紅,陳亞鵬,等.新疆塔里木河下游斷流河道輸水與生態(tài)恢復(fù)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2007,27(2):532-538.

[5] 李銀科,劉世增,劉虎俊,等.石羊河流域中下游沙漠—河岸過渡帶土壤特征研究[J].水土保持研究,2012,19(6):29-35.

[6] 張芳,熊黑鋼,田源,等.區(qū)域尺度地形因素對(duì)奇臺(tái)綠洲土壤鹽漬化空間分布的影響[J].環(huán)境科學(xué)研究,2011,24(7):731-735.

[7] 海米提·依米提,熱比婭·吐爾遜,胡小韋.新疆于田綠洲鹽漬化土壤鹽分動(dòng)態(tài)變化特征研究[J].水土保持研究,2008,15(3):100-104.

[8] 張峰,王濤,海米提·依米提,等.2.7-1.6kaBP塔克拉瑪干沙漠腹地克里雅河尾閭綠洲的變遷[J].中國科學(xué):地球科學(xué),2011,41(10):1495-1504.

[9] 錢靜,陳曦,呂建海,等.基于GIS的綠洲土壤含水量空間變異性研究[J].干旱區(qū)研究,2004,21(1):49-54.

[10] 蘇嫄,焦菊英,馬祥華.黃土丘陵溝壑區(qū)主要群落地上生物量季節(jié)變化及其與土壤水分的關(guān)系[J].水土保持研究,2012,19(6):7-12.

[11] 李新榮,劉新民,楊正宇.鄂爾多斯高原荒漠化草原和草原化荒漠灌木類群與環(huán)境關(guān)系的研究[J].中國沙漠,1998,18(2):123-130.

[12] Alhamad M N. Ecological and species diversity of arid Mediterraneangrazing land vegetation[J]. Journal of Arid Environments, 2006,66(3):698-715.

[13] 張金屯.植被數(shù)量生態(tài)學(xué)方法[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社.1995.

[14] 鄭敬剛,董東平,趙登海,等.賀蘭山西坡植被群落特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2008,28(9):4559-4567.

[15] 鄭敬剛,張景光.試論賀蘭山植物多樣性的若干特點(diǎn)[J].干旱區(qū)地理,2005,28(4):526-530.

[16] 張小娟,高照良,李晶,等.關(guān)中平原高速公路路堤邊坡土壤養(yǎng)分與植被群落α多樣性變化[J].水土保持研究,2012,19(6):157-162.

[17] 展秀麗,嚴(yán)平,楊典正,等.內(nèi)蒙古巴圖灣水庫庫區(qū)不同沙障設(shè)置初期植物與土壤特征研究[J].水土保持研究,2011,18(1):61-70.

[18] 努爾拜衣·阿卜杜薩力克,蔣玉鳳,安放舟,等.新疆高等植物檢索表[M].烏魯木齊:新疆大學(xué)版社,2002.

ImpactofRegionalScaleRiverDaliyaboyiOasisonVegetation

ZHANG Shi-qing1,2, AN Fang-zhou1,2, SHI Qing-dong1,2, ZHANG Feng1,2

(1.CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,XinjiangUniversity,Urumqi830046,China; 2.MinistryofEducationKeyLaboratoryofOasisEcologyinXinjiang,Urumqi830046,China)

Study on natural oasis in arid areas of desert vegetation distribution rule and constraints, protection of the plants in desert region can provide certain theoretical basis for ecological restoration. Water resources in arid areas control the desert riparian vegetation distribution pattern, the river plays a decisive role in the occurrence, development and evolution of vegetation. In this paper, on the basis of Keriya river middle and lower reaches of the river, the classical statistics and correlation analysis were used to analyze the Daliyaboyi Oasis vegetation characteristics with distance from the channel and the correlation between soil moisture data, the regional scale based on the vegetation characteristics of river factors was discussed. The results showed that the distance from near to far river of reed (Phragmitesaustralis) community (0～200 m),Tamarixchinensicommunity (200～800 m) and the Euphrates poplar (PopuluseuphraticaOliv) community (800～1 700 m); plant community distance from river and negatively correlated with vegetation coverage and soil moisture. The same vegetation community vegetation coverage and soil moisture content has the same correlation with the channel, and vegetation further away from the river grew worse.

Daliyaboyi Oasis; river; vegetation communities

2013-09-25

：2013-12-19

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“塔克拉瑪干沙漠腹地青銅器時(shí)代綠洲的形成與演化”(41161034)，“分區(qū)分類下新疆植被覆蓋時(shí)空變化與氣象、人文因子空間相關(guān)性分析”(31160114)

張世清(1987—)男,甘肅民樂人,碩士研究生,研究方向:干旱區(qū)資源與環(huán)境。E-mail:zhshq0215@126.com

安放舟(1957—)男,新疆烏魯木齊人,副教授,碩士生導(dǎo)師,研究方向:干旱區(qū)生物資源與遙感。E-mail：1551057456@qq.com

Q948

：A

：1005-3409(2014)05-0236-04