荒漠绿洲过渡带人工梭梭（ Haloxylon ammodendron ）林下典型一年生草本植物空间格局

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00091

摘要/Abstract

摘要：

一年生草本植物是荒漠绿洲过渡带人工林下的关键类群，分析其空间格局有助于揭示群落结构特征，深入认识其生态过程、种内种间关系及对环境的适应机制。以河西走廊荒漠绿洲过渡带5、10、20、30、40年梭梭（Haloxylon ammodendron）林下典型一年生草本植物沙蓬（Agriophyllum squarrosum）、雾冰藜（Bassia dasyphylla）、白茎盐生草（Halogeton arachnoideus）为研究对象，采用点格局分析方法对种群的空间格局进行分析。结果表明：（1）随着人工梭梭林龄的增加，林下一年生草本植物优势种发生变化，由5年时的沙蓬-雾冰藜群落逐渐发展为40年时的雾冰藜-白茎盐生草群落。（2）随着人工梭梭林龄的增加，沙蓬由最初的聚集分布向随机分布转变；雾冰藜先由最初的聚集分布转变为随机分布，然后又由随机分布转变为聚集分布；白茎盐生草由局部尺度的聚集分布转变为大范围尺度的聚集分布。沙蓬和雾冰藜随着林龄的增加无关联的尺度逐渐扩大，而雾冰藜和白茎盐生草随着人工梭梭林龄的增加正关联的尺度扩大；沙蓬与白茎盐生草在各个时间和尺度上不具有空间关联性。（3）随着人工梭梭林龄的增加，土壤水含量显著增加，土壤全磷含量先减小后增加，在林龄为40年时达到最大值；土壤pH值减小，土壤电导率、钠离子以及钙离子含量变化趋势一致，均在30年以后显著增加。（4）一年生草本植物的变化除与自身特性有关外，环境因子上主要受到2~5 cm土壤水含量、钙离子、钠离子的影响，还受到不同草本植物之间的空间关联性的制约。总体来看，荒漠绿洲过渡带人工梭梭林下一年生草本植物主要为集群分布，且不同种群之间相互独立或相互促进。

关键词: 荒漠绿洲过渡带, 空间分布格局, 空间关联性, 土壤理化性质, 一年生草本植物

Abstract:

As a key taxon under the plantations in a desert-oasis ecotone， analyzing the spatial pattern of annual herbaceous species can help to reveal the structural characteristics of the community， and gain a deeper understanding of their ecological processes， intra and inter specific relationships， and Mechanism of environmental adaptation. In this study， we took three typical annual herbaceous species of the Agriophyllum squarrosum， Bassia dasyphylla and Halogeton arachnoideus under different plantation ages （5， 10， 20， 30 and 40 a） in a desert-oasis ecotone of the Hexi Corridor as the research objects， and analyzed the spatial pattern of the populations by point pattern analysis. The results showed that：（1） With the increase of the plantation ages of Haloxylon ammodendron plantations， the dominant species of annual herbaceous species under the plantation changed， from the 5-year-old community of Agriophyllum squarrosum-Bassia dasyphylla to the community of Bassia dasyphylla-Halogeton arachnoideus at 40 years. （2） With the increase of the plantation ages， the initial aggregation distribution of Agriophyllum squarrosum changed to random distribution. The initial aggregation distribution of Bassia dasyphylla changed from the initial aggregation distribution to the random distribution， and then from the random distribution to the aggregation distribution. The aggregation distribution of Halogeton arachnoideus changed from local scale to large-scale aggregation distribution. The uncorrelated scale of Agriophyllum squarrosum and Bassia dasyphylla gradually expanded with the increase of plantation ages， while the scale of the positive correlation between Bassia dasyphylla and Halogeton arachnoideus expanded. There was no spatial correlation between Agriophyllum squarrosum and Halogeton arachnoideus at all time and scales. （3） With the increase of plantation ages， the soil water content increased significantly， and the soil total nitrogen content decreased first and then increased， reaching the maximum value at 40 year-old. When the soil pH decreased， the electrical conductivity， Na⁺ and Ca²⁺ content changed consistently， and all of them increased significantly after 30 year-old. （4） In addition to the characteristics of annual herbaceous species， the environmental factors were mainly affected by the soil water content （2~5 cm）， Ca²⁺ and Na⁺， and were also restricted by the spatial correlation between different herbaceous plants. In general， the annual herbaceous species in a desert-oasis ecotone were mainly aggregated， and different populations were independent or mutually promoted.

Key words: a desert-oasis ecotone, spatial distribution pattern, spatial association, soil physicochemical properties, annual herbaceous species

中图分类号:

Q948.1

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图/表 14

表1 样地具体地理坐标及海拔

Table 1 Specific geographic coordinates and elevation of sample plots

林龄/a	地理坐标	海拔/m
5	39°23′N,100°12′E	1 400
10	39°25′N,100°12′E	1 400
20	39°23′N,100°09′E	1 390
30	39°22′N,100°08′E	1 390
40	39°22′N,100°07′E	1 390

图1 不同林龄人工梭梭林

Fig.1 Haloxylon ammodendron plantations of different plantation ages

图2 不同林龄人工梭梭林下一年生草本植物样区

Fig.2 Sample areas of annual herbaceous species of Haloxylon ammodendron plantations with different plantation ages

图3 不同林龄梭梭林下3种典型一年生草本植物密度、高度、盖度和生物量注：不同小写字母表示不同林龄间差异显著（P＜0.05）

Fig.3 Density， height，coverage，biomass of 3 typical annual herbaceous species of Haloxylon ammodendron plantations with different plantation ages

图4 不同林龄梭梭林下3种典型一年生草本植物空间分布

Fig.4 Spatial distribution of 3 typical annual herbaceous species of Haloxylon ammodendron plantations with different plantation ages

图5 不同林龄梭梭林下3种典型一年生草本植物空间分布格局分析注：虚线表示g（r）的函数值，实线之间表示99%的置信区间

Fig.5 Spatial patterns of 3 typical annual herbaceous species of Haloxylon ammodendron plantations with different plantation ages

图6 不同林龄梭梭林下3种典型一年生草本植物的种间关联性分析注：虚线表示g12（r）的函数值，实线之间表示99%的置信区间

Fig.6 Interspecific correlation analysis of 3 typical annual herbaceous species of Haloxylon ammodendron plantations with different plantation ages

图7 不同林龄梭梭林地不同土层土壤水含量注：不同小写字母表示不同林龄间差异显著（P<0.05）

Fig.7 Soil water content of different soil layers in different plantation ages

图8 不同林龄梭梭林地土壤养分、pH、电导率以及盐离子含量注：不同小写字母表示不同林龄间差异显著（P<0.05）

Fig.8 Soil nutrients， pH， electrical conductivity， and salt ions of Haloxylon ammodendron plantations with different plantation ages

表2 一年生草本植物群落特征与土壤环境因子的冗余分析（RDA）排序

Table 2 RDA ordination for annual herbaceous species community characteristics with soil environmental factors

解释方差	环境因子	解释率/%	F	P	RDA1	RDA2
解释方差					0.6302	0.09
解释方差（累计）					63.02	72.01
相关系数					0.9326	0.6205
	Ca²⁺	39	53.0	0.002
	2~5 cm土壤水含量	13.6	18.4	0.008
	Na⁺	7.7	10.4	0.022
	10~20 cm土壤水含量	3.4	4.7	0.202
	HCO $3 -$	3.8	5.2	0.114
	土壤全磷	2.9	4.0	0.190
	EC	1.5	2.0	0.396
	5~10 cm土壤水含量	1.2	1.7	0.412
	0~2 cm土壤水含量	0.4	0.5	0.806
	pH	0.1	0.2	0.946

表2 一年生草本植物群落特征与土壤环境因子的冗余分析（RDA）排序

Table 2 RDA ordination for annual herbaceous species community characteristics with soil environmental factors

解释方差	环境因子	解释率/%	F	P	RDA1	RDA2
解释方差					0.6302	0.09
解释方差（累计）					63.02	72.01
相关系数					0.9326	0.6205
	Ca²⁺	39	53.0	0.002
	2~5 cm土壤水含量	13.6	18.4	0.008
	Na⁺	7.7	10.4	0.022
	10~20 cm土壤水含量	3.4	4.7	0.202
	HCO $3 -$	3.8	5.2	0.114
	土壤全磷	2.9	4.0	0.190
	EC	1.5	2.0	0.396
	5~10 cm土壤水含量	1.2	1.7	0.412
	0~2 cm土壤水含量	0.4	0.5	0.806
	pH	0.1	0.2	0.946

图9 一年生草本植物群落特征与土壤环境因子的冗余分析（RDA）注：STP：土壤全氮；Sm0~2：0~2 cm土层土壤水含量；Sm2~5：2~5 cm土层土壤水含量；Sm5~10：5~10 cm土层土壤水含量；Sm10~20：10~20 cm土层土壤水含量；EC：电导率；Na+：钠离子；Ca2+：钙离子；HCO3-：碳酸氢根离子；Coverage：盖度；Height：高度；A-biomass：地上生物量；B-biomass：地下生物量；T-biomass：总生物量

Fig.9 Redundancy analysis of community characteristics and soil environmental factors of annual herbaceous species

图10 不同林龄梭梭林地3种典型一年生草本植物的密度

Fig.10 Density of 3 typical annual herbaceous species of Haloxylon ammodendron plantations with different plantation ages

图11 3种典型一年生草本植物密度与土壤环境因子相关性系数的热图

Fig.11 Heat map of correlation coefficients between density of 3 typical annual herbaceous species and soil environmental factors

图12 3种典型一年生草本植物密度与土壤环境因子回归分析

Fig.12 Regression analysis of density of 3 typical annual herbaceous species and soil environmental factors

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