沙丘生境沙鞭（ Psammochloa villosa ）种群空间分布格局

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00206

摘要/Abstract

摘要：

种群空间分布格局是植物种群自身生物学特性与环境因素相互作用的结果，一直是生态学研究的热点。采用群落学调查与点格局分析方法，研究了不同沙丘生境下斑块植被沙鞭（Psammochloa villosa）种群的空间分布格局。结果表明：（1）沙鞭种群在不同沙丘生境下均存在聚集分布格局，聚集尺度表现出先减小后增大趋势；（2）沙鞭种群在半固定沙丘中2—37 cm尺度正向偏离泊松聚块模型，95—168 cm尺度负向偏离泊松聚块模型；（3）沙鞭种群在流动沙丘和固定沙丘符合嵌套双聚块模型，在半流动沙丘0—50 cm尺度负向偏离嵌套双聚块模型，在半固定沙丘0—3、98—105、110—123 cm和130—168 cm尺度负向偏离嵌套双聚块模型。斑块状分布和种内种间竞争是沙鞭种群空间分布格局发生转变的关键，确保斑块内部个体高度聚集，牺牲斑块外围个体是沙鞭种群空间布局和资源占据的生态适应策略之一。

关键词: 沙鞭（Psammochloa villosa）, 空间分布格局, 沙丘生境, 繁殖策略, 巴丹吉林沙漠

Abstract:

The spatial distribution pattern of populations is the result of the interaction between the biological characteristics of plant populations and environmental factors， which has always been a hot spot of ecological research. Using the methods of community investigation and point pattern analysis， the spatial distribution patterns of Psammochloa villosa populations in patch landscape under different dune habitats were studied. The result shows：（1）Populations of P. villosa have a pattern of aggregation in different sand dune habitats， and the aggregation scale decreases first and then increases. （2） Populations of P. villosa in the semi-fixed dunes deviates from the poisson agglomeration model at the scale of 2-37 cm positively， and deviates from the Poisson agglomeration model at the scale of 95-168 cm negatively. （3）Populations of P.villosa in mobile dunes and fixed dunes are accordance with the nested double-cluster process， in semi-mobile dunes deviate from the nested dual-cluster model at the scale of 0-50 cm negatively， in semi-fixed dunes deviate from the nested double-cluster process at the scale of 0-3 cm， 98-105 cm， 110-123 cm and 130-168 cm scales negatively. Studies have shown that patchy distribution and intraspecific and interspecific competition are the key to the transformation of the spatial distribution pattern of P. villosa populations. Ensuring the high concentration of individuals within the patch and sacrificing the individuals outside the patch is one of the ecological adaptation strategies in the spatial layout and the resources occupancy of the P. villosa population.

Key words: Psammochloa villosa, spatial distribution pattern, sand dune habitat, reproduction strategy, Badain Jaran Desert

中图分类号:

Q948

任珩, 赵文智, 王志韬, 赵江. 沙丘生境沙鞭（ Psammochloa villosa ）种群空间分布格局[J]. 中国沙漠, 2022, 42(4): 89-98.

Heng Ren, Wenzhi Zhao, Zhitao Wang, Jiang Zhao. Spatial pattern of Psammochloa villosa population in patch landscape in dune habitat[J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(4): 89-98.

图/表 6

图1 研究区位置图

Fig.1 The location of the study area

表1 不同类型沙丘的主要特征指标

Table 1 Main characteristic indexes of different types of dunes

沙丘类型	植被指征		群落特征		地表覆土或结皮情况
沙丘类型	植被盖度/%	植被和流沙特征	优势种	主要伴生种	地表覆土或结皮情况
流动沙丘(A)	0—10	零星分布沙鞭小斑块，沙鞭地上分株较少，地表基本上被流沙覆盖	沙鞭	—	沙丘上无结皮或只有物理性结皮
半流动沙丘(B)	10—30	有多个沙鞭小斑块，出现沙米等一年生草本植物，流沙面积大于70%	沙鞭	沙米、虫实	沙丘上有10%—30%的生物结皮和较多的物理结皮
半固定沙丘(C)	30—60	出现沙蒿等多年生草本，群落由沙鞭与沙蒿等物种构成，流沙面积大于20%	沙鞭	沙蒿、沙米、虫实	沙丘30%—80%被生物结皮覆盖
固定沙丘(D)	60—100	出现泡泡刺、霸王等灌木，沙鞭与泡泡刺、霸王、沙蒿、沙米等多物种形成较稳定群落结构，流沙面积低于20%	沙鞭	泡泡刺、霸王、沙蒿、沙米	沙丘80%以上被生物结皮覆盖

图2 不同沙丘类型沙鞭（Psammochloa villosa）种群分株分布点位图

Fig.2 Bitmap of Psammochloa villosa population ramet distribution in different dune types

图3 不同沙丘类型沙鞭（Psammochloa villosa）种群基于完全空间随机模型的点格局分析

Fig.3 Point pattern analysis of Psammochloa villosa in different dune types based on complete atial randomness

图4 不同沙丘类型沙鞭（Psammochloa villosa）种群基于泊松聚块模型的点格局分析

Fig.4 Point pattern analysis of Psammochloa villosa in different dune types based on Poisson cluster process

图5 不同沙丘类型沙鞭（Psammochloa villosa）种群基于嵌套双聚块模型的点格局分析

Fig.5 Point pattern analysis of Psammochloa villosa in different dune types based on double cluster process

参考文献 37

1	Ghani A E， Bornkamm M， Sawaf R E，et al.Plant species distribution and spatial habitat heterogeneity in the landscape of urbanizing desert ecosystems in Egypt［J］.Journal of Arid Environments，2011，14（4）：585-616.
2	Li Y P， He X L， Zhao L L.Tempo-spatial dynamics of arbuscular mycorrhizal fungi under clonal plant Psammochloa villosa Trin.Bor in Mu Us Sandland［J］.European Journal of Soil Biology，2010，46（5）：295-301.
3	Huang Z Y， Dong M， Gutterman Y.Factors influencing seed dormancy and germination in sand，and seedling survival under desiccation，of Psammochloa villosa （Poaceae），inhabiting the moving sand dunes of Ordos，China［J］.Plant and Soil，2004，259（1/2）：231-241.
4	任珩，赵成章.高寒退化草狼毒与赖草种群空间格局及竞争关系研究［J］.生态学报，2013，33（2）：435-442.
5	Dong M， Alaten B.Clonal plasticity in response to rhizome severing and heterogeneous resource supply in the rhizomatous grass Psammochloa villosa in an Inner Mongolian dune，China［J］.Plant Ecology，1999，141（1/2）：53-58.
6	杨洪晓，张金屯，吴波，等.毛乌素沙地油蒿种群点格局分析［J］.植物生态学报，2006，30（4）：563-570.
7	Yu F H， Dong M， Krusi B.Clonal integration helps Psammochloa villosa survive sand burial in an inland dune［J］.New Phytologist，2004，162（3）：697-704.
8	Wang Y H， Dong M， Yu F H，et al.Mechanical shaking and soil water affect the growth of Psammochloa villosa in the Mu Us Sandland［J］.Journal of Arid Environments，2011，75（10）：974-977.
9	操国兴，钟章成，刘芸，等.缙云山川鄂连蕊茶种群空间分布格局研究［J］.生物学杂志，2003（1）：10-12.
10	许爱云，曹兵，谢云.干旱风沙区煤炭基地12种草本植物对干旱胁迫的生理生态响应及抗旱性评价［J］.草业学报，2020，29（10）：22-34.
11	叶学华，董鸣.毛乌素沙地克隆植物对风蚀坑的修复［J］.生态学报，2011，31（19）：5505-5511.
12	朱雅娟，董鸣，黄振英.沙埋和种子大小对固沙禾草沙鞭的种子萌发与幼苗出土的影响［J］.植物生态学报，2005，29（5）：730-739.
13	朱雅娟，董鸣，黄振英.种子萌发和幼苗生长对沙丘环境的适应机制［J］.应用生态学报，2006，17（1）：137-142.
14	葛颂，王可青，董鸣.毛乌素沙地根茎灌木羊柴的遗传多样性和克隆结构［J］.植物学报，1999（3）：75-80.
15	吕婷，刘涛，梁瑞芳，等.沙生植物沙鞭不同居群形态变异研究［J］.植物研究，2021，41（1）：60-66.
16	吕婷.沙生牧草沙鞭的遗传多样性研究［D］.西宁：青海师范大学，2019.
17	吕婷，刘玉萍，周勇辉，等.荒漠植物沙鞭（Psammochloa villosa）种质资源收集及谱系遗传分化初探［J］.草地学报，2018，26（3）：733-740.
18	陈玉福，于飞海，张称意，等.根茎禾草沙鞭的克隆生长在毛乌素沙地斑块动态中的作用［J］.生态学报，2001，21（11）：1745-1750.
19	赵文智，刘鹄.干旱、半干旱环境降水脉动对生态系统的影响［J］.应用生态学报，2011，22（1）：243-249.
20	赵哈林，周瑞莲，赵学勇，等.科尔沁沙地沙漠化正、逆过程的地面判别方法［J］.中国沙漠，2008，28（1）：8-15.
21	左小安，赵哈林，赵学勇，等.科尔沁沙地不同恢复年限退化植被的物种多样性［J］.草业学报，2009，18（4）：9-16.
22	Diggle P J.Statistical Analysis of Spatial Point Patterns［M］.New York，USA：Academic Press，1983.
23	王鑫厅，侯亚丽，刘芳，等.羊草+大针茅草原退化群落优势种群空间点格局分析［J］.植物生态学报，2011，35（12）：1281-1289.
24	高福元，赵成章.高寒退化草地狼毒种群株丛间格局控制机理［J］.生态学报，2013，33（10）：3114-3121.
25	Verdú M， Traveset A.Early emergence enhances plant fitness：a phylogenetically controlled meta-analysis［J］.Ecology，2005，86（6）：1385-1394.
26	Howe H F， Smallwood J.Ecology of seed dispersal［J］.Annual Review of Ecology and Systematics，1982，13：201-228.
27	Cheplick G P.Sibling competition in plants［J］.Journal of Ecology，1992，80（3）：567-575.
28	Nilsson P， Fagerström T， Tuomi J，et al.Does seed dormancy benefit the mother plant by reducing sib competition？［J］.Evolutionary Ecology，1994，8（4）：422-430.
29	Dyer A R.Maternal and sibling factors induce dormancy in dimorphic seed pairs of Aegilops triuncialis ［J］.Plant Ecology，2004，172（2）：211-218.
30	Venable D L， Brown J S.The population-dynamic functions of seed dispersal［J］.Vegetatio，1993，107/108（1）：31-55.
31	任珩，赵成章，高福元，等.退化草地阿尔泰针茅生殖株丛与非生殖株丛的空间格局［J］.生态学报，2012，32（21）：6909-6916.
32	王鑫厅，侯亚丽，梁存柱，等.基于不同零模型的点格局分析［J］.生物多样性，2012，20（2）：151-158.
33	Hellstrom K， Kytoviita M M， Tuomi J，et al.Plasticity of clonal integration in the perennial herb Linaria vulgaris after damage［J］.Functional Ecology，2006，20（3）：413-420.
34	Pluess A R， Stöcklin J.The importance of population origin and environment on clonal and sexual reproduction in the alpine plant Geum reptans ［J］.Functional Ecology，2005，19（2）：228-237.
35	祁永.放牧对草原群落特征及种群繁殖特性的影响［D］.北京：中国农业大学，2005.
36	Ikegami M， Whigham D F， Werger M J A.Responses of rhizome length and ramet production to resource availability in the clonal sedge Scirpus olneyi A.Gray［J］.Plant Ecology，2007，189（2）：247-259.
37	张晓娜，哈达朝鲁，潘庆民.刈割干扰下内蒙古草原两种丛生禾草繁殖策略的适应性调节［J］.植物生态学报，2010，34（3）：253-262.

[1]	牛震敏, 王乃昂, 温鹏辉, 苏贤保, 于昕冉, 张文佳. 巴丹吉林沙漠湖泊对浅层沙含水量的影响[J]. 中国沙漠, 2022, 42(2): 142-152.
[2]	赵文智, 白雪莲, 刘婵. 巴丹吉林沙漠南缘的植物固沙问题[J]. 中国沙漠, 2022, 42(1): 5-11.
[3]	赵晖, 杨宏宇, 王兴繁, 汪克奇. 巴丹吉林沙漠典型沉积物年代学研究评述[J]. 中国沙漠, 2022, 42(1): 57-65.
[4]	庄立超, 王乃昂, 张洵赫, 赵力强, 苏贤保. 巴丹吉林沙漠典型湖冰冻结-消融的空间模式差异[J]. 中国沙漠, 2021, 41(3): 214-223.
[5]	萨日娜, 董治宝, 南维鸽. 巴丹吉林沙漠高大沙山地貌的线条美[J]. 中国沙漠, 2021, 41(2): 221-230.
[6]	贾喆亭, 杨九艳, 孙艳霞, 陈琪, 闫瑞玲. 阿拉善高原珍珠猪毛菜（*Salsola passerina*）种群空间分布格局[J]. 中国沙漠, 2021, 41(1): 119-128.
[7]	赵春彦, 司建华, 冯起, 罗欢, 秦洁. 巴丹吉林沙漠牧户生计策略转型及其对生态环境的影响[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 34-42.
[8]	汪克奇, 赵晖, 王兴繁, 杨宏宇, 晁倩. 基于DEM数据的巴丹吉林沙漠沙丘分布规律及其形态参数[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 81-94.
[9]	孙艳霞, 杨九艳, 乔宜青, 郭超莉, 邵奕铭, 王健宇. 阿拉善高原红砂(Reaumuria songarica)种群空间分布格局[J]. 中国沙漠, 2020, 40(1): 105-115.
[10]	刘婵, 赵文智, 刘冰, 孟阳阳. 基于无人机和MODIS数据的巴丹吉林沙漠植被分布特征与动态变化研究[J]. 中国沙漠, 2019, 39(4): 92-102.
[11]	郑新倩, 杨帆, 李超凡, 潘红林, 吉春容, 买买提艾力·买买提依明, 霍文, 杨兴华, 周成龙. 巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流沙下垫面近地层湍流强度和陆面过程特征[J]. 中国沙漠, 2019, 39(4): 103-112.
[12]	许兴斌, 王乃昂, 梁晓燕, 牛震敏, 赵力强, 王奕心. 巴丹吉林沙漠高大沙山近地层温湿廓线与能量交换特征[J]. 中国沙漠, 2018, 38(6): 1303-1312.
[13]	刘铮瑶, 董治宝, 萨日娜, 杨军怀, 陈国祥, 刘永林, 罗万银, 杨转玲, 肖南. 巴丹吉林沙漠边缘沉积物粒度和微形态特征空间分异[J]. 中国沙漠, 2018, 38(5): 945-953.
[14]	杨阳, 杨帆, 买买提艾力·买买提依明, 杨兴华, 霍文, 周成龙, 何清, 陈帅. 塔克拉玛干沙漠塔中与巴丹吉林沙漠拐子湖地表辐射特征对比[J]. 中国沙漠, 2018, 38(5): 1068-1077.
[15]	周莹莹, 陈亚宁, 朱成刚, 陈亚鹏, 陈晓林. 塔里木河下游胡杨(Populus euphratica)种群结构[J]. 中国沙漠, 2018, 38(2): 315-323.