科尔沁沙质草地不同恢复年限草本层群落结构及其与土壤理化性质的关系

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00111

摘要/Abstract

摘要：

草本植物在沙地植被恢复过程中具有重要作用，研究自然恢复沙质草地草本层植物群落组成变化规律及其与土壤因子之间的关系，对植被与土壤恢复具有重要的意义。本研究对科尔沁严重退化沙地封育12、17年和20年的自然恢复沙质草地植物组成和土壤理化性质进行研究，同时分析了植物组成与土壤因子的相关关系。结果表明：随着恢复年限的增加，土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾和缓效钾含量显著升高，群落物种丰富度逐渐增加，禾本科植物所占比例升高，菊科和藜科植物比例降低；一年生和二年生植物占比下降，多年生植物占比上升；草本层植物高度、盖度与地上生物量显著增加，物种丰富度、优势度和多样性指数分别增加30.16%、10.86%和21.81%；沙质草地植被恢复过程中植物群落特征主要受土壤含水量（贡献率为30.77%）和土壤速效养分（速效氮、速效磷和速效钾的贡献率分别为16.67%、13.74%和7.69%）的影响，说明土壤含水量和土壤速效养分是影响科尔沁沙质草地退化植被恢复的主要影响因素。

关键词: 科尔沁沙地, 沙质草地, 群落结构, 物种多样性, 土壤养分

Abstract:

Herbs play an important role in the process of vegetation restoration in sandy land ecosystem. It is very important to study the vegetation changes and its relationship with soil factors in natural sandy land restoration. This study focused on the vegetation composition and its relationship with soil physicochemical properties along 12-year， 17-year and 20-year restoration gradient in Horqin sandy grassland. The results showed that： with the restoration processing， soil organic matter， total nitrogen， available nitrogen， available potassium and slow-acting potassium increased significantly； plant species richness increased gradually； the proportion of Gramineae increased， while the proportions of Compositae and Chenopodiaceae decreased； The proportion of annual and biannual plant species decreased， while the proportion of perennial plant species increased； the vegetation height， coverage and above-ground biomass of herbaceous plants increased significantly； the species richness， dominance and diversity indices increased by 30.16%， 10.86% and 21.81% from 12-year to 20-year restoration， respectively； The plant community composition were mainly affected by soil water content （contribution rate of 30.77%） and soil available nutrients （contribution rates of available nitrogen， available phosphorus， and available potassium are 16.67%， 13.74%， and 7.69%， respectively） along sandy grassland restoration gradient. The results indicated that soil water content and soil available nutrients are the main factors affecting the restoration procedure of degraded sandy grassland in Horqin Sandy Land.

Key words: Horqin Sandy Land, sandy grassland, community structure, species diversity, soil nutrients

中图分类号:

Q948.11

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图/表 7

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项目	土壤深度 /cm	恢复年限/a
项目	土壤深度 /cm	12	17	20
土壤有机质/(g·kg^-1)	0—10	0.42±0.08^c	1.13±0.41^b	4.86±0.93^a
土壤有机质/(g·kg^-1)	10—20	0.43±0.04^b	0.97±0.32^b	3.26±0.66^a
全氮/(g·kg^-1)	0—10	0.024±0.02^b	0.065±0.04^b	0.517±0.1^a
全氮/(g·kg^-1)	10—20	0.025±0.01^b	0.079±0.06^b	0.198±0.16^a
速效氮/(mg·kg^-1)	0—10	10.71±3.05^b	13.14±4.26^b	37.02±7.32^a
速效氮/(mg·kg^-1)	10—20	6.88±3.67^b	9.43±9.23^b	22.75±4.73^a
速效磷/(mg·kg^-1)	0—10	9.83±0.24^a	9.97±0.18^a	9.55±0.17^b
速效磷/(mg·kg^-1)	10—20	9.92±0.25^a	9.78±0.11^a	9.32±0.06^b
速效钾/(mg·kg^-1)	0—10	41.28±4.89^c	71.78±13.50^b	148.17±30.96^a
速效钾/(mg·kg^-1)	10—20	44.83±6.66^b	59.44±10.76^ab	76.78±17.09^a
缓效钾/(mg·kg^-1)	0—10	191.17±17.63^c	260.06±42.19^b	452.06±56.44^a
缓效钾/(mg·kg^-1)	10—20	197.22±15.7^b	210.22±14.84^b	389.78±48.68^a
pH值	0—5	7.93±0.03^a	7.82±0.15^a	8.34±0.08^a
pH值	5—10	7.95±0.09^a	7.94±0.21^a	8.44±0.02^a
土壤含水量/%	0—5	0.37±0.08^c	1.92±0.37^a	0.95±0.30^b
土壤含水量/%	5—10	0.82±0.45^c	2.03±0.24^a	1.4±0.36^b
土壤微生物生物量碳/(g·kg^-1)	0—5	34.73±33.21^a	53.88±41.73^a	53.41±40.23^a
土壤微生物生物量碳/(g·kg^-1)	5—10	47.87±26.91^a	57.21±13.69^a	77.31±62.24^a

项目	土壤深度 /cm	恢复年限/a
项目	土壤深度 /cm	12	17	20
土壤有机质/(g·kg^-1)	0—10	0.42±0.08^c	1.13±0.41^b	4.86±0.93^a
土壤有机质/(g·kg^-1)	10—20	0.43±0.04^b	0.97±0.32^b	3.26±0.66^a
全氮/(g·kg^-1)	0—10	0.024±0.02^b	0.065±0.04^b	0.517±0.1^a
全氮/(g·kg^-1)	10—20	0.025±0.01^b	0.079±0.06^b	0.198±0.16^a
速效氮/(mg·kg^-1)	0—10	10.71±3.05^b	13.14±4.26^b	37.02±7.32^a
速效氮/(mg·kg^-1)	10—20	6.88±3.67^b	9.43±9.23^b	22.75±4.73^a
速效磷/(mg·kg^-1)	0—10	9.83±0.24^a	9.97±0.18^a	9.55±0.17^b
速效磷/(mg·kg^-1)	10—20	9.92±0.25^a	9.78±0.11^a	9.32±0.06^b
速效钾/(mg·kg^-1)	0—10	41.28±4.89^c	71.78±13.50^b	148.17±30.96^a
速效钾/(mg·kg^-1)	10—20	44.83±6.66^b	59.44±10.76^ab	76.78±17.09^a
缓效钾/(mg·kg^-1)	0—10	191.17±17.63^c	260.06±42.19^b	452.06±56.44^a
缓效钾/(mg·kg^-1)	10—20	197.22±15.7^b	210.22±14.84^b	389.78±48.68^a
pH值	0—5	7.93±0.03^a	7.82±0.15^a	8.34±0.08^a
pH值	5—10	7.95±0.09^a	7.94±0.21^a	8.44±0.02^a
土壤含水量/%	0—5	0.37±0.08^c	1.92±0.37^a	0.95±0.30^b
土壤含水量/%	5—10	0.82±0.45^c	2.03±0.24^a	1.4±0.36^b
土壤微生物生物量碳/(g·kg^-1)	0—5	34.73±33.21^a	53.88±41.73^a	53.41±40.23^a
土壤微生物生物量碳/(g·kg^-1)	5—10	47.87±26.91^a	57.21±13.69^a	77.31±62.24^a

序号	恢复12年		恢复17年		恢复20年
序号	科名	属数	科名	属数	科名	属数
1	禾本科	3	禾本科	4	禾本科	6
2	菊科	2	苋科	2	豆科	1
3	藜科	2	菊科	2	苋科	1
4	苋科	1	藜科	2	菊科	1
5	葡萄科	1	豆科	1	藜科	1
6	蒺藜科	1	葡萄科	1	葡萄科	1
7	萝藦科	1	蒺藜科	1	蔷薇科	1
8			萝藦科	1	蒺藜科	1
9					牻牛儿苗科	1
10					旋花科	1

序号	恢复12年		恢复17年		恢复20年
序号	科名	属数	科名	属数	科名	属数
1	禾本科	3	禾本科	4	禾本科	6
2	菊科	2	苋科	2	豆科	1
3	藜科	2	菊科	2	苋科	1
4	苋科	1	藜科	2	菊科	1
5	葡萄科	1	豆科	1	藜科	1
6	蒺藜科	1	葡萄科	1	葡萄科	1
7	萝藦科	1	蒺藜科	1	蔷薇科	1
8			萝藦科	1	蒺藜科	1
9					牻牛儿苗科	1
10					旋花科	1

植物种	恢复年限/a
植物种	12	17	20
苦苣菜（Sonchus oleraceus）	0.088±0.030
蓼子朴（Inula salsoloides）	0.447±0.100
沙米（Agriophyllum squarrosum）	0.124±0.065
狭叶苦荬菜（Ixeris chinensis）	0.068±0.030
光梗蒺藜草（Cenchrus incertus）	0.198±0.118
大果虫实（Corispermum macrocarpum）	0.050±0.026	0.075±0.054
地梢瓜（Cynanchum thesioides）	0.058±0.034	0.070±0.146
野糜子（Panicum ruderale）	0.044		0.085±0.028
蒺藜（Tribulus terrester）	0.104±0.045	0.045±0.020	0.082±0.081
狗尾草（Setaria viridis）	0.108±0.047	0.079±0.038	0.082±0.074
地锦（Euphorbia humifusa）	0.023	0.024±0.007	0.020±0.005
薄翅猪毛菜（Salsola pellucida）	0.037	0.247±0.135	0.077±0.094
尖头叶藜（Chenopodium acuminatum）		0.120±0.087	0.114±0.079
黄蒿（Artemisia scoparia）		0.146±0.052	0.242±0.122
白草（Pennisetum centrasiaticum）		0.112	0.213±0.029
冠芒草（Eneapogon borealis）		0.042	0.040±0.010
扁蓿豆（Medicago ruthenica）		0.162
画眉草（Eragrostis pilosa）		0.139±0.114
砂蓝刺头（Echinops gmelini）		0.219±0.109
雾冰藜（Bassia dasyphylla）		0.065±0.042
糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）			0.167±0.059
二裂委陵菜（Potentilla bifurca）			0.155±0.074
芦苇（Phragmites australis）			0.208±0.059
牻牛儿苗（Erodium stephanianum）			0.188±0.111
米口袋（Gueldenstaedtia stenophylla）			0.019
田旋花（Convolvulus arvensis）			0.030±0.002