孫永秀，嚴(yán)成， 徐海量，姚艷麗

(1.中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

受損礦區(qū)草原群落物種多樣性和地上生物量對(duì)覆土厚度的響應(yīng)

孫永秀1,2，嚴(yán)成1*， 徐海量1，姚艷麗1,2

(1.中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

為修復(fù)庫(kù)爾木圖礦區(qū)受損草原植被群落，對(duì)礦區(qū)受損草原實(shí)施覆土0，10，14和18 cm恢復(fù)措施，實(shí)地調(diào)查分析群落蓋度、高度、地上生物量和物種多樣性，以研究不同覆土厚度對(duì)礦區(qū)受損草原群落物種多樣性和生物量的影響。結(jié)果表明，1)覆土厚度在14和18 cm時(shí)，礦區(qū)草地植物種類和數(shù)量頻度最多，物種組成最為豐富，且隨著覆土厚度的增加，草地植物群落的蓋度、高度和地上生物量呈逐漸增加趨勢(shì)，但覆土14和18 cm草地的植物高度、蓋度和地上生物量差異不顯著。2)在4種覆土厚度樣地中，覆土14 cm草地的物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)均最高，均勻度指數(shù)最低，具體表現(xiàn)為：群落均勻度指數(shù)(Jsw和Ea)排列順序?yàn)楦餐? cm>覆土18 cm>覆土10 cm>覆土14 cm，群落豐富度指數(shù)(R和Ma) 為覆土14 cm>覆土10 cm>覆土18 cm>覆土0 cm，群落多樣性指數(shù)(D和H′)為覆土14 cm>覆土18 cm>覆土10 cm>覆土0 cm。3)不同覆土厚度樣地群落生產(chǎn)力與Shannon-Wiener和Simpson多樣性指數(shù)之間呈弱正相關(guān)關(guān)系。因此，綜合考慮該地區(qū)恢復(fù)受損草原的經(jīng)濟(jì)投入和所產(chǎn)生的生態(tài)效益，進(jìn)行草原植被生態(tài)恢復(fù)的適宜覆土厚度為14 cm。

庫(kù)爾木圖礦區(qū)；溫帶典型草原；覆土厚度；物種多樣性；地上生物量

阿勒泰地區(qū)位于新疆北端，阿爾泰山南麓，額爾齊斯河畔，因其獨(dú)特的氣候、水源條件，豐富的礦產(chǎn)、草場(chǎng)和旅游資源而聞名[1]。其中，庫(kù)爾木圖礦區(qū)作為阿勒泰的主要礦藏產(chǎn)區(qū)，富含豐富的砂金及稀有金屬。但是，長(zhǎng)期以來(lái)，人們?cè)诮?jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，忽視長(zhǎng)遠(yuǎn)生態(tài)利益，不惜一切代價(jià)開(kāi)礦、采金，并且加之其特殊的地理和氣候條件，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，最終導(dǎo)致礦區(qū)大片草場(chǎng)遭到破壞，地表裸露，水土流失，土壤環(huán)境惡化(砂石中土壤含量<3%)、草場(chǎng)退化，造成物種多樣性嚴(yán)重喪失和生產(chǎn)力下降[2]。而礦區(qū)表層土保存和再運(yùn)用是礦區(qū)植被恢復(fù)與重建的關(guān)鍵部分，將會(huì)對(duì)草原生態(tài)過(guò)程產(chǎn)生重要的影響。土壤厚度是植物生長(zhǎng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是影響陸地水文過(guò)程和土壤養(yǎng)分存儲(chǔ)的重要因素，在營(yíng)養(yǎng)元素含量基本類同的條件下，土層深厚的土壤要比在土層淺薄的土壤所產(chǎn)生的植物總量多[3-6]。同時(shí)水分也是影響植物生長(zhǎng)和植被恢復(fù)的重要因子，尤其在干旱半干旱地區(qū)適當(dāng)?shù)乃止喔扔欣谥参锏纳L(zhǎng)和生物多樣性的增加[7]。

目前礦區(qū)退化草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建工作受到廣泛關(guān)注[8-9]。國(guó)外許多學(xué)者已對(duì)覆土質(zhì)量和厚度以及水分對(duì)植物群落的響應(yīng)進(jìn)行了大量研究，得出采取適宜的覆土厚度和灌溉量，更加有利于生物群落的多樣性和可持續(xù)發(fā)展[10-14]，而目前我國(guó)的研究主要集中在天然土壤厚度與植物生長(zhǎng)的關(guān)系上[4,15-16]，但對(duì)破壞地區(qū)人為施加土壤厚度對(duì)植被恢復(fù)的影響較少。本文主要通過(guò)研究在一定灌溉量條件下不同覆土厚度對(duì)庫(kù)爾木圖礦區(qū)草原植被群落物種組成、結(jié)構(gòu)、地上生物量變化和物種多樣性的影響，綜合考慮覆土的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，以期尋求適宜覆土厚度，將有助于礦區(qū)植被的保護(hù)、恢復(fù)和重建，改善退化草地的生態(tài)環(huán)境，提高草地生產(chǎn)力，促進(jìn)礦區(qū)草地資源的合理利用和畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而為草原生物多樣性的保護(hù)和管理提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆阿勒泰庫(kù)爾木圖礦區(qū)(北緯46°30′-48°10′，東經(jīng)87°30′-91°00′)，海拔1715 m。本區(qū)屬大陸性寒溫帶寒冷氣候，年平均氣溫在-9 ℃以下，7月平均溫度僅15 ℃左右，氣溫年較差約30 ℃，日較差約12 ℃；年日照2800.0～3157.5 h，植物生長(zhǎng)季(4-9月)日照數(shù)達(dá)1800 h，約占全年日照數(shù)60%，十分有利于植物的生長(zhǎng)；年平均降水量300～500 mm，降水季節(jié)分配不均，主要集中在6-8月，且降雪期長(zhǎng)達(dá)7～8個(gè)月，積雪融水和降雨占山區(qū)河流年補(bǔ)給量的72%，年蒸發(fā)量838.3～1469.6 mm[17]。土壤類型主要為高山草甸土。礦區(qū)草地類型多樣，主要為真草原。主要草本植物有瑞士羊茅(Festucavalesiaca)、發(fā)草(Deschampsiacaespitosa)、蒲公英(Taraxacummongolicum)、紫羊茅(Festucarubra)、早熟禾(Poaannua)等。

1.2 研究方法

在新疆阿勒泰庫(kù)爾木圖礦區(qū)大南溝附近，于2012年10月，采用典型樣地法選擇環(huán)境條件一致的4塊樣地進(jìn)行覆土試驗(yàn)布置。外文文獻(xiàn)[13]設(shè)置的覆土厚度為15，30，45和60 cm，得出覆土15 cm有利于提高牧場(chǎng)植被生產(chǎn)力，中文文獻(xiàn)[4,13]得出利于植物生長(zhǎng)的土壤厚度條件應(yīng)該是大于8 cm，綜合考慮設(shè)置覆土厚度分別為0， 10，14 和18 cm，樣地大小為10 m×10 m，重復(fù)3次。首先利用推土機(jī)等設(shè)備將試驗(yàn)樣地凹凸不平的地方推平，然后挖掘當(dāng)?shù)仄渌雌茐牟莸胤饰诌m宜的表層土，采挖深度為50 cm(表層土厚度為>80 cm)，最后按照所設(shè)置的覆土厚度在各樣地進(jìn)行均勻撒土。表土取樣地為真草原，植物主要有發(fā)草、紫羊茅、蒲公英、早熟禾、阿魏(Resinaferulae)、黃花苜蓿(Medicagofalcata)等(表1)。因適當(dāng)?shù)乃止喔扔欣诩涌熘脖坏幕謴?fù)[18]，應(yīng)根據(jù)自然條件下植物生長(zhǎng)地的年降水量，確定灌溉量為每年900 m3/hm2，采用噴灌，以水表來(lái)計(jì)量，灌溉周期為在2012年覆土?xí)r進(jìn)行一次充分灌溉后，2013，2014年5，6，7，8，9月各月灌溉1次，2015年不進(jìn)行灌溉，植被生長(zhǎng)依靠自然降水量。樣地布置完成后在其周邊添加圍欄，以防止動(dòng)物踐踏和啃食，同時(shí)在試驗(yàn)區(qū)附近的未破壞草原(頂級(jí)群落)的周邊也添加圍欄，與經(jīng)過(guò)覆土而恢復(fù)的草原作對(duì)比。2015年7月，采用樣方法進(jìn)行野外取樣，樣方大小為 1 m×1 m，重復(fù)5次，調(diào)查并記錄每個(gè)樣方內(nèi)的植物種類，各物種在樣方中的頻度、蓋度和高度。頻度測(cè)定方法：對(duì)樣方中出現(xiàn)的植物進(jìn)行分類，記錄同一種植物出現(xiàn)的個(gè)數(shù)；蓋度測(cè)定：采用針刺法測(cè)定樣方總蓋度和每種植物的分蓋度；高度測(cè)定：樣方中每種植物隨機(jī)選取5株，用直尺測(cè)量高度。同時(shí)采用收獲法[19]進(jìn)行地上生物量測(cè)定，將各樣方內(nèi)的植物齊地面刈割，除去粘附的土壤、礫石等雜質(zhì)后帶回室內(nèi)，在65 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，稱量其干重，地上生物量均采用干重計(jì)算。

1.3 指標(biāo)計(jì)算方法

1.3.1 群落內(nèi)物種重要值[20]是綜合衡量物種在群落中地位和作用的有效指標(biāo)，重要值越大，說(shuō)明物種在群落中的地位越重要，通過(guò)分析群落中各物種的重要值，可以有效了解群落種群的動(dòng)態(tài)變化特征[21]。

重要值=(相對(duì)蓋度+相對(duì)密度+相對(duì)高度)/3

式中：相對(duì)高度=某一植物種的高度/各植物種高度之和×100；相對(duì)密度=某一植物種的個(gè)體數(shù)/全部植物種的個(gè)體數(shù)×100；相對(duì)蓋度=某一植物種的蓋度/各植物種的分蓋度之和×100。

1.3.2 物種多樣性分析 根據(jù)物種數(shù)目、所有植物種的個(gè)體數(shù)和重要值，利用以下公式計(jì)算群落多樣性指數(shù)[22]。

1)豐富度指數(shù)

Patrick 指數(shù)(R)：R=S

Margarlef指數(shù)(Ma)：Ma=(S-1)/lnN

2)多樣性指數(shù)

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)：H′=-∑Piln(Pi)

Simpson多樣性指數(shù)(D)：D=1-∑(Pi)2

3)均勻度指數(shù)

Pielou均勻度指數(shù)(Jsw)：Jsw=H′/lnS

Alatalo指數(shù)(Ea)：Ea=[(∑Pi2)-1-1]/[exp(H′)-1]

式中：S為樣地物種總數(shù)；Pi為物種i的重要值，Pi=Ni/N，Ni為第i物種的個(gè)體數(shù)，N為所在群落的物種總個(gè)體數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使用SPSS 19.0和 Origin 9.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和作圖，采用單因素ANOVA 分析方法檢驗(yàn)各處理之間的差異，顯著性水平P=0.05，如果差異顯著，則采用LSD法在P=0.05顯著水平上進(jìn)行多重比較，最后采用Pearson 相關(guān)分析法分析多樣性和生產(chǎn)力間的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆土厚度對(duì)群落物種組成和結(jié)構(gòu)的影響

不同覆土厚度樣地因優(yōu)勢(shì)種不同，群落外貌特征表現(xiàn)出不同[23]。不同覆土厚度樣地共出現(xiàn)27種植物，分屬15個(gè)科，優(yōu)勢(shì)種主要為禾本科、豆科和菊科(表1)。其中，覆土18 cm樣地出現(xiàn)植物較多，有20 種，重要值最高為典型草原的指示植物瑞士羊茅，其次是早熟禾、發(fā)草和紫羊茅；覆土14 cm樣地也出現(xiàn)植物20種，發(fā)草的重要值最高，因其較強(qiáng)的抗旱能力和根蘗性，遭到破壞后成為群落的優(yōu)勢(shì)種，其次為瑞士羊茅和蒙新鳳毛菊；覆土10 cm樣地植物有15種，瑞士羊茅、金絲桃葉繡線菊和發(fā)草占優(yōu)勢(shì)地位；未破壞草地僅出現(xiàn)植物14種，發(fā)草、瑞士羊茅和紫羊茅重要值較高。覆土0 cm草地出現(xiàn)的植物種類最少，僅有5種，生長(zhǎng)著少量的瑞士羊茅、發(fā)草、芹葉薺和蒲公英等耐貧瘠植物。

植物群落結(jié)構(gòu)可以通過(guò)其高度和總蓋度來(lái)進(jìn)行反映[24]。不同覆土厚度草地的群落蓋度為覆土14 cm>覆土18 cm>覆土10 cm>覆土0 cm，分別為65.00%，51.67%，35.00%和6.33%，其中未破壞草地的群落蓋度為93.33%，顯著高于其他4種覆土草地(P<0.05)。LSD多重方差分析表明，覆土厚度14 cm草地的蓋度與覆土0 cm、覆土10 cm、未破壞草地的蓋度差異顯著(P<0.05)，但與覆土18 cm草地的蓋度差異不顯著(P>0.05)。未破壞草地，覆土18 cm，覆土14 cm，覆土10 cm，覆土0 cm草地的群落高度分別為55.34，37.99，32.91，28.62和13.30 cm，其中未破壞草地的群落高度顯著高于其他4種覆土樣地(P<0.05)，但覆土10 cm，覆土14 cm和覆土18 cm 3種草地之間差異不顯著(P>0.05)(圖1)。

表1 不同覆土厚度下礦區(qū)草原群落物種組成和重要值Table 1 Species composition and important values of the community under different cover-soil thickness in mining steppe %

圖1 不同覆土厚度下典型草原群落的高度和蓋度特征Fig.1 High and cover features of different cover-soil thickness in typical steppe UG:未破壞Undisturbed grassland. 不同字母表示差異顯著(P<0.05),下同。Different letters mean significantly different (P<0.05)，the same below.

2.2 不同覆土厚度對(duì)群落地上生物量的影響

圖2 不同覆土厚度對(duì)礦區(qū)草原群落地上生物量的影響Fig.2 Effect of different cover-soil thickness on above-ground biomass in mining steppe

研究草食動(dòng)物的環(huán)境容納量、草地植被恢復(fù)主要的定量指標(biāo)為草地植被地上生物量[24]。覆土措施作為人類干擾類型之一，實(shí)施不同的覆土厚度對(duì)地上生物量的影響存在很大的差異。不同覆土厚度草地的地上生物量分別為覆土18 cm>覆土14 cm>覆土10 cm>覆土0 cm，分別為190.1，156.2，103.5，20.8 g/m2(圖2)，其中除未破壞草地外，覆土18 cm草地的地上生物量最高，覆土0 cm草地的地上生物量最低，覆土18 cm草地的地上生物量較覆土0 cm草地的地上生物量增加了813.94%。 LSD多重方差分析表明，未破壞草地與覆土0，10，14，18 cm草地地上生物量之間存在顯著差異(P<0.05)，而覆土14 cm的草地與覆土18 cm草地的地上生物量之間差異不顯著(P>0.05)。

2.3 不同覆土厚度對(duì)群落物種多樣性的影響

草地群落物種多樣性因不同的覆土厚度條件而變化不同。物種均勻度指數(shù)反映群落中物種個(gè)體數(shù)分布的均勻程度[25]，由圖3可以看出，覆土0 cm草地的均勻度指數(shù)最高，覆土14 cm草地的均勻度指數(shù)最低。不同樣地的Pielou和Alatalo均勻度指數(shù)都按覆土0 cm>覆土18 cm>覆土10 cm>覆土14 cm的順序遞減。物種豐富度指數(shù)是表明群落中物種個(gè)體數(shù)多寡的參數(shù)[25]。覆土14 cm群落的物種豐富度(Ma)最高，為1.547，覆土0 cm草地群落的物種豐富度最低，為0.701。不同覆土厚度草地的豐富度指數(shù)(R和Ma) 為覆土14 cm>覆土10 cm>覆土18 cm>覆土0 cm。LSD多重方差分析表明，覆土14 cm草地的Patrick和Margarlef豐富度指數(shù)顯著高于其他3種草地的Patrick和Margarlef豐富度指數(shù)(P<0.05)。多樣性指數(shù)(D和H′)是物種水平上多樣性和異質(zhì)性程度的度量，是群落物種豐富度和均勻度的綜合反映[26]，與物種豐富度和均勻度反映的結(jié)果存有差異。本研究中，覆土14 cm草地的Simpson和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)最高，分別為0.548和1.154。LSD多重方差分析表明，覆土14 cm草地的Simpson和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)與其他3種草地的Simpson和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)差異顯著(P<0.05)。不同覆土厚度樣地的群落多樣性指數(shù)(D和H′)為覆土14 cm>覆土18 cm >覆土10 cm>覆土0 cm。

2.4 群落生產(chǎn)力與多樣性指數(shù)的關(guān)系

群落物種多樣性既是豐富度和均勻度的綜合反映，又是判斷生物群落結(jié)構(gòu)變化或生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的指標(biāo)[23]。開(kāi)展生物多樣性和生產(chǎn)力關(guān)系的研究，將有利于科學(xué)調(diào)控和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)植物群落多樣性和生物產(chǎn)量之間的關(guān)系[27]。本研究通過(guò)對(duì)多樣性指數(shù)和地上生物量的相關(guān)分析表明(圖4): Simpson多樣性、Shannon-Wiener多樣性與生產(chǎn)力之間雖都有一定的正相關(guān)性，但呈弱相關(guān)，顯著性低。

圖3 不同覆土厚度對(duì)礦區(qū)草原群落物種多樣性的影響Fig.3 Effects of the different cover-soil thickness on the diversity index of community in mining steppe

圖4 礦區(qū)草原地上生物量與物種多樣性的關(guān)系Fig.4 The relationships between above-ground biomass and diversity index in mining steppe

3 結(jié)論與討論

土壤是影響植被生長(zhǎng)的重要因素，土壤厚度影響土壤水分、養(yǎng)分的儲(chǔ)存能力以及土壤水分植被的承載能力，進(jìn)一步影響到植被蓋度、高度和生物量以及植被的生長(zhǎng)狀況[5,15,28-29]。本研究，覆土厚度在14和18 cm時(shí)，礦區(qū)草地植物種類和數(shù)量頻度最多，物種組成最為豐富，主要優(yōu)勢(shì)種為發(fā)草、瑞士羊茅、紫羊茅等；且隨著覆土厚度的增加，植被高度、蓋度和地上生物量均增加，但不同覆土厚度各指標(biāo)的增加幅度不同，覆土厚度10和0 cm相比，植被高度、蓋度和地上生物量增加，差異顯著(P<0.05)，覆土14 cm相比10 cm，植被蓋度和地上生物量同時(shí)發(fā)生較大變化，植被高度雖增加，幅度較小，而覆土14 cm和18 cm相比，植被高度、蓋度和地上生物量變化差異均不顯著(P>0.05)。李程程等[15]研究得出，當(dāng)土壤厚度大于8 cm 時(shí)，有一個(gè)利于植物生長(zhǎng)的水分條件和養(yǎng)料條件。王志強(qiáng)等[4]認(rèn)為覆土厚度小于20 cm時(shí)，植被蓋度、高度和地上生物量隨著土壤厚度的降低急劇減少，且隨著土壤厚度的增加其變化比較平緩。本研究表明，覆土14和18 cm都具備一個(gè)有利于植物生長(zhǎng)的群落環(huán)境，各植物群落特征表現(xiàn)良好。美國(guó)學(xué)者Wick 等[10]對(duì)礦業(yè)廢棄地長(zhǎng)期復(fù)墾地覆土厚度及地形對(duì)植物群落的影響研究和李樹(shù)彬[30]對(duì)覆土厚度和地形對(duì)廢棄地植物群落的影響研究結(jié)果得出應(yīng)根據(jù)土壤穩(wěn)定性和多樣性及最初的經(jīng)濟(jì)投入來(lái)確定適宜覆土厚度，才能有效節(jié)約覆土成本，提高生物群落多樣性。因此，在庫(kù)爾木圖礦區(qū)鑒于兩處理植物群落特征差異不顯著，考慮到土壤的運(yùn)輸、覆蓋等經(jīng)濟(jì)成本，覆土14 cm更為適宜。

多樣性是生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜性的綜合度量，是豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)的綜合反映，是最能反映生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)程度的生態(tài)學(xué)指標(biāo)[25,31-32]。植被恢復(fù)過(guò)程中植物物種豐富度、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)的變化，都表明了植被群落生態(tài)功能的恢復(fù)，有研究表明恢復(fù)群落的Shannon-Wiener和Simpson多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和豐富度指數(shù)增加，恢復(fù)群落物種組成與結(jié)構(gòu)逐漸向良性方向發(fā)展[33]。研究得出，庫(kù)爾木圖礦區(qū)覆土厚度14 cm草地的多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)最高、均勻度指數(shù)最低，原因可能是隨著覆土厚度的增加，植物種類數(shù)量逐漸增加，群落結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化，物種豐富度顯著提高，但是由于群落中建群種和優(yōu)勢(shì)種的作用越來(lái)越明顯，可能導(dǎo)致群落的均勻性降低[25,34]。研究表明，庫(kù)爾木圖礦區(qū)覆土14 cm較有利于加快植被恢復(fù)進(jìn)程，在豐富度指數(shù)顯著增高而均勻度指數(shù)降低的情況下，綜合多樣性指數(shù)增大。研究還得出，覆土厚度18 cm草地的多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)下降，而均勻度指數(shù)升高，原因可能是一些植物因本身的生物特性和生長(zhǎng)習(xí)性，不適宜深度種植，覆土厚度過(guò)厚不利于其生長(zhǎng)和發(fā)育，反而降低其生物多樣性，研究表明在提高植物多樣性、促進(jìn)植被恢復(fù)方面，覆土18 cm次于覆土14 cm。因此，從植物多樣性方面考慮，覆土厚度14 cm有利于庫(kù)爾木圖礦區(qū)植被的恢復(fù)與重建。

多樣性-生產(chǎn)力第一假說(shuō)認(rèn)為建立在不同物種利用不同資源的基礎(chǔ)上，復(fù)雜多樣性的植物群落能利用更多的有限資源從而獲得更高的生產(chǎn)力[35]。物種多樣性越高會(huì)導(dǎo)致更高的群落生產(chǎn)力和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，因此生態(tài)系統(tǒng)的物種豐富度越大，越能有效地利用各種資源，從而產(chǎn)生更高的生產(chǎn)力[36-37]。庫(kù)爾木圖礦區(qū)受損草地覆土植被恢復(fù)試驗(yàn)表明，群落的物種多樣性與初級(jí)生產(chǎn)力雖呈弱正相關(guān)關(guān)系，但隨著生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的增加，生產(chǎn)力也相應(yīng)增加，與Naeem等[38]和呂亭亭等[39]對(duì)草地群落多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系的研究結(jié)果一致。

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Grassland community species diversity and aboveground biomass responses to difference in cover soil thickness in restoration after mining damage

SUN Yong-Xiu1,2, YAN Cheng1*, XU Hai-Liang1, YAO Yan-Li1,2

1.XinjiangInstituteofEcologyandGeography,ChineseAcademyofSciences,Urumqi830011,China; 2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China

This experiment examined different options for restoration of damaged steppe vegetation in the Kurt Kizu mining area, Xinjiang province, China. Different depths of cover soil (0, 10, 14, and 18 cm) were applied to mine-damaged steppe, and ground cover, height, aboveground biomass and species richness, diversity and evenness of the vegetation were measured. Key results were: 1) The number of species present and the diversity were highest when cover soil was applied at a thickness of 14 or 18 cm. The cover, height, and aboveground biomass of the vegetation generally increased with the thickness of cover soil, but the differences between 14 and 18 cm cover soil thickness were not statistically significant. 2) Species richness indices (RandMa) ranked: 14 cm cover soil thickness>10 cm cover soil thickness>18 cm cover soil thickness>0 cm cover soil thickness, while diversity indices (DandH′) ranked: 14 cm cover soil thickness>18 cm cover soil thickness>10 cm cover soil thickness>0 cm cover soil thickness. The community evenness indices (JswandEa) showed an inverse ranking to richness and diversity with 0 cm cover soil thickness>18 cm cover soil thickness>10 cm cover soil thickness>14 cm cover soil thickness. 3) There was a low positive correlation between community productivity and Shannon-Wiener and Simpson indices. Therefore, for the Kurt Kizu mining area, considering economic cost against ecological benefits when restoring damaged steppe, the appropriate cover soil thickness for ecological restoration of grassland vegetation is 14 cm.

Kurt Kizu mining area; temperate typical steppe; cover soil thickness; species diversity; aboveground biomass

10.11686/cyxb2016072

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-03-02；改回日期：2016-04-28

自治區(qū)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(201533110)和烏魯木齊科技局科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目(Y553141001)資助。

孫永秀(1990-)，女，山東臨沂人，在讀碩士。E-mail:1528775036@qq.com*通信作者Corresponding author. E-mail: yancheng@ms.xjb.ac.cn

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