宁夏森林生态系统植物多样性及群落稳定性

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00087

摘要/Abstract

摘要：

基于宁夏回族自治区10个森林生态系统样地的调查数据，系统分析了该地区森林生态系统的植物多样性及群落稳定性。研究共记录到202种植物，分布于54科124属，其中乔木层23种，灌木层31种，草本层148种。通过计算Sprenson相似性系数、重要值指数、多样性指数，以及运用Godron稳定性测定方法，评估了不同森林群落的物种组成差异性、物种重要性、多样性水平和稳定性特征。结果表明：宁夏森林群落的物种丰富度和多样性指数在不同样地间存在显著差异，丰富度指数最低为5，最高为72；多样性指数（Shannon-Wiener指数）最高为3.42，最低为1.33。群落稳定性分析显示，青海云杉群落的稳定性指数（Godron稳定性测定）为最高，接近稳定点（20，80），而华北落叶松群落的稳定性指数最低，偏离稳定点较远；群落物种多样性与稳定性显著正相关。

关键词: 宁夏, 森林生态系统, 植物多样性, 群落稳定性, 生态管理

Abstract:

This study systematically analyzed the plant diversity and community stability of forest ecosystems in the Ningxia Hui Autonomous Region based on survey data from 10 forest ecosystem plots. A total of 202 plant species were recorded， belonging to 54 families and 124 genera， including 23 species in the arboreal layer， 31 species in the shrub layer， and 148 species in the herbaceous layer. By calculating the Sprenson similarity coefficient， importance value index， diversity index， and applying the Godron stability measurement method， the species composition differences， species importance， diversity levels， and stability characteristics of different forest communities were assessed. The study found significant differences in species richness and diversity indices among forest communities in Ningxia， with the richness index ranging from a minimum of 5 to a maximum of 72， and the diversity index （Shannon-Wiener index） ranging from a minimum of 1.33 to a maximum of 3.42. The community stability analysis revealed that the Picea crassifolia community had the highest stability index （Godron stability measurement）， closely approaching the stability point （20， 80）， while the Larix principis-rupprechtii community had the lowest stability index， deviating significantly from the stability point. A significant positive correlation was found between species diversity and community stability. The results of this study provide scientific guidance and decision-making support for the management of forest ecosystems in Ningxia and similar arid regions， emphasizing the importance of protecting biodiversity and maintaining ecosystem stability.

Key words: Ningxia, forest ecosystem, plant diversity, community stability, ecological management

中图分类号:

Q948

张卫红, 马娟, 赵睿智, 周伟, 赵心怡, 潘颜霞. 宁夏森林生态系统植物多样性及群落稳定性[J]. 中国沙漠, 2025, 45(3): 210-221.

Weihong Zhang, Juan Ma, Ruizhi Zhao, Wei Zhou, Xinyi Zhao, Yanxia Pan. Plant diversity and community stability in forest ecosystems of Ningxia， China[J]. Journal of Desert Research, 2025, 45(3): 210-221.

图/表 7

参考文献 48

1	Luo Y H， Cadotte M W， Burgess K S，et al.Greater than the sum of the parts：how the speciescomposition in different forest strata influence ecosystem function［J］.Ecology Letters，2019，22：1449-1461.
2	米湘成，冯刚，张健，等.中国生物多样性科学研究进展评述［J］.中国科学院院刊，2021，36（4）：384-398.
3	Hooper D U， Adair E C， Cardinale B J，et al.A global synthesis reveals biodiversity loss as a major driver of ecosystem change［J］.Nature，2012，486：105-108.
4	Liu X J， Trogisch S， He J S，et al.Tree species richness increases ecosystem carbon storage in subtropical forests［J］.Proceedings of the Royal Society B：Biological Sciences，2018，285：20181240.
5	Hua F， Bruijnzeel L A， Meli P，et al.The biodiversity and ecosystem service contributions and trade-offs of forest restoration approaches［J］.Science，2022，376：839-844.
6	韦惠兰，祁应军.森林生态系统服务功能价值评估与分析［J］.北京林业大学学报，2016，38（2）：74-82.
7	程积民，金晶炜，田瑛，等.宁夏森林植被及土壤碳密度分布特征［J］.农业工程学报，2016，32（13）：109-117.
8	尚占环，姚爱兴，辛明.宁夏香山荒漠草原区生物多样性与环境特征研究［J］.中国生态农业学报，2006，14（3）：28-31.
9	郝智如，张克斌.宁夏盐池人工封育区植物群落结构及多样性［J］.生态环境学报，2014，23（3）：377-384.
10	施晨阳，蒋天雨，赖文峰，等.宁夏六盘山毛榛群落灌木层优势种的生态位和种间联结分析［J］.植物资源与环境学报，2022，31（4）：85-94.
11	苏文瑞，田佳，杨泽康，等.基于GEE和LandTrendr的宁夏“三山”森林干扰监测［J］.中国水土保持科学，2022，20（6）：41-49.
12	刘延惠，王彦辉，于澎涛，等.六盘山主要植被类型的生物量及其分配［J］.林业科学研究，2011，24（4）：443-452.
13	段河，张煜星，张建波.贺兰山西麓植被与植物多样性研究［J］.林业资源管理，2019，1：146-152.
14	金山.宁夏贺兰山国家级自然保护区植物多样性及其保护研究［D］.北京：北京林业大学，2009.
15	金山，胡天华，赵春玲，等.宁夏贺兰山自然保护区植物优先保护级别研究［J］.北京林业大学学报，2010，32（2）：113-117.
16	李尚玉，刘超，徐雪蕾，等.宁夏罗山国家级自然保护区主要森林类型群落结构特征与植物物种多样性［J］.农业科学研究，2023，44（4）：81-86.
17	张晋宁，章英才，张强.宁夏六盘山自然保护区森林群落物种多样性［J］.宁夏农学院学报，2001，1：31-33.
18	何小琴，吴小舟，王刚.六盘山自然保护区森林群落物种多样性研究［J］.甘肃林业科技，2013，2：7-10.
19	宁夏回族自治区统计局.宁夏统计年鉴2023［M］.北京：中国统计出版社，2023.
20	韩高玲，霍建强，赵燕翘，等.鄂尔多斯高原砒砂岩地区草本物种组成及多样性［J］.中国沙漠，2023，43（3）：243-251.
21	雷军，程新平，薛春，等.黑河流域中游北部荒漠区植物群落特征与稳定性［J］.中国沙漠，2024，44（6）：187-194.
22	张金屯.数量生态学［M］.北京：科学出版社，2018.
23	司瑞，刘冰，赵文智，等.黑河下游尾闾区植物群落物种多样性与稳定性格局［J］.中国沙漠，2021，41（3）：174-184.
24	Godron M， Daget P， Poissonet J，et al.Some aspects of heterogeneity in grasslands of Canta［J］.Statistical Ecology，1972，3：397-415.
25	郑元润.森林群落稳定性研究方法初探［J］.林业科学，2000，（5）：28-32.
26	张志永，时忠杰，张晓，等.浑善达克沙地不同微地形的土壤物理性质和草本群落分布及其相关性分析［J］.植物资源与环境学报，2017（1）：69-76.
27	李钢铁，姚云峰，左合君.浑善达克沙地桑根达来地区榆树疏林的分布与立地因子的关系的研究［J］.世界林业研究，2008，21：82-86.
28	李红丽.浑善达克沙地沙漠化过程及其植被恢复的基础研究：以正蓝旗为例［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2003.
29	Bai Y F， Wu J G， Xing Q，et al.Primary production and rain use efficiency across a precipitation gradient on the Mongolia Plateau［J］.Ecology，2008，89（8）：2140-2153.
30	詹瑾，李玉霖，韩丹，等.放牧对浑善达克沙地丘间低地植被群落及土壤的影响［J］.中国沙漠，2019，39（6）：187-194.
31	王璇，陈国科，郭柯，等.1∶100万中国植被图森林和灌丛群系类型的补充资料［J］.生物多样性，2019，27（10）：1138-1142.
32	李新荣，何明珠，贾荣亮.黑河中下游荒漠区植物多样性分布对土壤水分变化的响应［J］.地球科学进展，2008（7）：685-691.
33	宋创业，郭柯，刘高焕.浑善达克沙地植物群落物种多样性与土壤因子的关系［J］.生态学杂志，2008，27（1）：10-15.
34	彭羽，蒋高明，李永庚，等.浑善达克沙地榆树疏林自然保护区核心区设计的初步研究［J］.植物生态学报，2005，29（5）：775-780.
35	赵文智，刘鹄.荒漠区植被对地下水埋深响应研究进展［J］.生态学报，2006，26（8）：2702-2708.
36	姚雪玲，李龙，王锋，等.放牧方式对浑善达克沙地榆树疏林退化的影响［J］.生态学报，2020，40（5）：163-171.
37	元志辉，包刚，银山，等.2000-2014年浑善达克沙地植被覆盖变化研究［J］.草业学报，2016，25（1）：33-46.
38	Hillebrand H， Blenckner M.Species richness and body size in marine plankton ecosystems［J］.Ecology Letters，2002，5（6）：731-738.
39	曹成有，朱丽辉，蒋德明，等.固沙植物群落稳定性机制的探讨［J］.中国沙漠，2004，24（4）：83-88.
40	Chapin F S III， Autumn B， Pugnaire F.Evolution of suites of traits in response to environmental stress［J］.American Naturalist，1993，142（4）：S78-S92.
41	赵哈林，赵学勇.沙漠化的生物过程及退化植被的恢复机理［M］.北京：科学出版社，2007.
42	邢存旺.黄羊滩人工固沙林生态稳定性的研究［D］.河北保定：河北农业大学，2013.
43	吕光辉，杜昕，杨建军，等.阜康绿洲-荒漠交错带荒漠植被群落稳定性［J］.干旱区地理，2007，30（5）：660-664.
44	Davis M B， Shaw R G.Range shifts and adaptive responses to Quaternary climate change［J］.Science，2001，292（5517）：673-679.
45	Jump A S， Penuelas J.Running to stand still： adaptation and the response of plants to rapid climate change［J］.Ecology Letters，2005，8（9）：1010-1020.
46	Suding K N， Lavorel S， FSIII Chapin.Scaling environmental change through the community-level：a trait-based response-and-effect framework for plants［J］.Global Change Biology，2005，11（4）：1641-1649.
47	Hooper D U， Chapin Ⅲ F S， Ewel J J，et al.Effects of biodiversity on ecosystem functioning：a consensus of current knowledge［J］.Ecological Monographs，2005，75（1）：3-35.
48	Loreau M， Naeem S， Inchausti P，et al.Biodiversity and ecosystem functioning：current knowledge and future challenges［J］.Science，2001，294（5543）：804-808.

样地编号	群落类型	中心点经纬度	海拔/m	坡向	坡度/（°）	郁闭度
S1	银白杨（人工林,Populus alba)	38.77744°N，106.75686°E	1 107.2	ES	3~5	0.26~0.62
S2	榆树（人工林,Ulmus pumila)	38.74928°N，105.91312°E	1 956.0	N	16~30	0.21~0.64
S3	白柳（天然林,Salix alba）	36.60922°N，105.92803°E	1 527.5	EN	16~30	0.20~0.70
S4	侧柏（人工林,Platycladus orientalis）	38.14042°N，106.53311°E	1 248.2		0~2	0.26~0.67
S5	小叶杨（人工林,Populus simonii）	37.17636°N，107.26292°E	1 620.8	E	0~2	0.15~0.55
S6	山杏（人工林,Prunus sibirica）	36.08224°N，105.74223°E	2 238.8	W	16~30	0.30~0.78
S7	青海云杉（人工林,Picea crassifolia）	35.90386°N，106.13914°E	2 239.1	W	16~30	0.30~0.85
S8	华北落叶松（人工林,Larix principis-rupprechtii）	35.60935°N，106.25889°E	2 068.5	WN	16~30	0.40~0.80
S9	云杉（人工林,Picea asperata）	35.41835°N，106.32294°E	1 994.3	EN	16~30	0.35~0.80
S10	华北落叶松（人工林,Larix principis-rupprechtii）	35.30323°N，106.40127°E	1 997.0	WN	6~15	0.45~0.75

样地编号	群落类型	中心点经纬度	海拔/m	坡向	坡度/（°）	郁闭度
S1	银白杨（人工林,Populus alba)	38.77744°N，106.75686°E	1 107.2	ES	3~5	0.26~0.62
S2	榆树（人工林,Ulmus pumila)	38.74928°N，105.91312°E	1 956.0	N	16~30	0.21~0.64
S3	白柳（天然林,Salix alba）	36.60922°N，105.92803°E	1 527.5	EN	16~30	0.20~0.70
S4	侧柏（人工林,Platycladus orientalis）	38.14042°N，106.53311°E	1 248.2		0~2	0.26~0.67
S5	小叶杨（人工林,Populus simonii）	37.17636°N，107.26292°E	1 620.8	E	0~2	0.15~0.55
S6	山杏（人工林,Prunus sibirica）	36.08224°N，105.74223°E	2 238.8	W	16~30	0.30~0.78
S7	青海云杉（人工林,Picea crassifolia）	35.90386°N，106.13914°E	2 239.1	W	16~30	0.30~0.85
S8	华北落叶松（人工林,Larix principis-rupprechtii）	35.60935°N，106.25889°E	2 068.5	WN	16~30	0.40~0.80
S9	云杉（人工林,Picea asperata）	35.41835°N，106.32294°E	1 994.3	EN	16~30	0.35~0.80
S10	华北落叶松（人工林,Larix principis-rupprechtii）	35.30323°N，106.40127°E	1 997.0	WN	6~15	0.45~0.75

生活型	科名	属数	物种数	生活型	科名	属数	物种数
乔木	松科(Pinaceae)	2	7	灌木	苋科(Amaranthaceae)	5	6
	蔷薇科(Rosaceae)	3	5		忍冬科(Caprifoliaceae)	3	6
	杨柳科(Salicaceae)	2	3		伞形科(Apiaceae)	3	5
	豆科(Fabaceae)	2	2		石竹科(Caryophyllaceae)	3	5
	柏科(Cupressaceae)	1	1		牻牛儿苗科(Geraniaceae)	2	4
	胡颓子科(Elaeagnaceae)	1	1		茜草科(Rubiaceae)	2	4
	桦木科(Betulaceae)	1	1	草本	紫草科(Boraginaceae)	2	2
	壳斗科(Fagaceae)	1	1		木贼科(Equisetaceae)	1	2
	榆科(Ulmaceae)	1	1		车前科(Plantaginaceae)	1	2
	苦木科(Simaroubaceae)	1	1		蓼科(Polygonaceae)	1	2
灌木	胡颓子科(Elaeagnaceae)	10	11		玄参科(Scrophulariaceae)	2	2
	豆科(Fabaceae)	4	6		莎草科(Cyperaceae)	1	4
	杨柳科(Salicaceae)	1	3		兰科(Orchidaceae)	1	1
	木犀科(Oleaceae)	1	2		百合科(Liliaceae)	1	1
	苋科(Amaranthaceae)	1	1		瑞香科(Thymelaeaceae)	1	1
	鼠李科(Rhamnaceae)	1	1		石蒜科(Amaryllidaceae)	1	3
	白刺科(Nitrariaceae)	1	1		桔梗科(Campanulaceae)	1	2
	绣球科(Hydrangeaceae)	1	1		报春花科(Primulaceae)	1	1
	瑞香科(Thymelaeaceae)	1	1		景天科(Crassulaceae)	1	1
	五福花科(Adoxaceae)	1	1		荨麻科(Urticaceae)	1	1
	玄参科(Scrophulariaceae)	1	1		堇菜科(Violaceae)	1	3
	桦木科(Betulaceae)	1	1		龙胆科(Gentiana)	1	1
	忍冬科(Caprifoliaceae)	1	1		蒺藜科(Zygophyllaceae)	1	1
	菊科(Asteraceae)	12	25		远志科(Polygalaceae)	1	1
	禾本科(Poaceae)	12	19		鸢尾科(Iridaceae)	1	1
	豆科(Fabaceae)	9	16		列当科(Orobanchaceae)	1	1
	蔷薇科(Rosaceae)	6	15		蕨科(Pteridaceae)	1	1
	毛茛科(Ranunculaceae)	5	9

生活型	科名	属数	物种数	生活型	科名	属数	物种数
乔木	松科(Pinaceae)	2	7	灌木	苋科(Amaranthaceae)	5	6
	蔷薇科(Rosaceae)	3	5		忍冬科(Caprifoliaceae)	3	6
	杨柳科(Salicaceae)	2	3		伞形科(Apiaceae)	3	5
	豆科(Fabaceae)	2	2		石竹科(Caryophyllaceae)	3	5
	柏科(Cupressaceae)	1	1		牻牛儿苗科(Geraniaceae)	2	4
	胡颓子科(Elaeagnaceae)	1	1		茜草科(Rubiaceae)	2	4
	桦木科(Betulaceae)	1	1	草本	紫草科(Boraginaceae)	2	2
	壳斗科(Fagaceae)	1	1		木贼科(Equisetaceae)	1	2
	榆科(Ulmaceae)	1	1		车前科(Plantaginaceae)	1	2
	苦木科(Simaroubaceae)	1	1		蓼科(Polygonaceae)	1	2
灌木	胡颓子科(Elaeagnaceae)	10	11		玄参科(Scrophulariaceae)	2	2
	豆科(Fabaceae)	4	6		莎草科(Cyperaceae)	1	4
	杨柳科(Salicaceae)	1	3		兰科(Orchidaceae)	1	1
	木犀科(Oleaceae)	1	2		百合科(Liliaceae)	1	1
	苋科(Amaranthaceae)	1	1		瑞香科(Thymelaeaceae)	1	1
	鼠李科(Rhamnaceae)	1	1		石蒜科(Amaryllidaceae)	1	3
	白刺科(Nitrariaceae)	1	1		桔梗科(Campanulaceae)	1	2
	绣球科(Hydrangeaceae)	1	1		报春花科(Primulaceae)	1	1
	瑞香科(Thymelaeaceae)	1	1		景天科(Crassulaceae)	1	1
	五福花科(Adoxaceae)	1	1		荨麻科(Urticaceae)	1	1
	玄参科(Scrophulariaceae)	1	1		堇菜科(Violaceae)	1	3
	桦木科(Betulaceae)	1	1		龙胆科(Gentiana)	1	1
	忍冬科(Caprifoliaceae)	1	1		蒺藜科(Zygophyllaceae)	1	1
	菊科(Asteraceae)	12	25		远志科(Polygalaceae)	1	1
	禾本科(Poaceae)	12	19		鸢尾科(Iridaceae)	1	1
	豆科(Fabaceae)	9	16		列当科(Orobanchaceae)	1	1
	蔷薇科(Rosaceae)	6	15		蕨科(Pteridaceae)	1	1
	毛茛科(Ranunculaceae)	5	9

	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10
S1		38.71	5.41	10.53	26.67	4.65	7.55	3.23	3.39	2.94
S2	6		19.05	0.00	5.71	6.59	6.90	2.99	6.25	5.48
S3	1	4		0.00	9.76	12.37	15.62	5.48	17.14	10.13
S4	1	0	0		8.70	2.53	0.00	3.64	0.00	0.00
S5	4	1	2	1		4.44	3.51	24.24	9.52	11.11
S6	2	3	6	1	2		26.55	18.03	21.85	18.75
S7	1	2	5	0	1	15		15.73	25.58	10.53
S8	1	1	2	1	8	11	7		23.16	30.77
S9	1	2	6	0	3	13	11	11		33.66
S10	1	2	4	0	4	12	5	16	17