古尔班通古特沙漠短命植物对鼠类扰动的响应

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00015

摘要/Abstract

摘要：

短命植物是维持古尔班通古特沙漠-绿洲交错带稳定性的重要植被，鼠类扰动在多方面影响短命植物的生长。以古尔班通古特沙漠南缘短命植物为研究对象，在该区域有、无鼠类扰动的情况下，对短命植物生长状况、多样性以及土壤理化性质进行了分析。结果表明：（1）鼠类扰动改变了短命植物的性状，扰动区的短命植物密度显著高于对照区，株高显著低于对照区。（2）鼠类扰动增加了短命植物的Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数。（3）鼠类扰动使土壤全磷、全氮、全钾、速效氮、速效磷和总盐含量存在极显著差异。（4）对照区短命植物多样性与土壤理化因子有显著的相关性，扰动区两者之间的相关性不显著。土壤理化因子可以很好地解释短命植物多样性的变化，在对照区和扰动区对短命植物多样性的累计解释率分别为97.99%和86.84%。古尔班通古特沙漠适度的鼠类扰动在局域生境中会显著改变土壤理化特性，从而显著提高短命植物的多样性，对提高荒漠干旱性区域的生态稳定性具有重要意义。

关键词: 短命植物, 鼠类扰动, 冗余分析

Abstract:

Short-lived plants are an important part of vegetation to maintain the stability of Gurbantunggut Desert-Oasis Intertwined Zone， and rodent disturbance affects the growth of short-lived plants in many ways. It is of great significance to study the effects of rodent disturbance on short-lived plants for maintaining ecosystem stability in arid areas. In this study， short-lived plants in the southern margin of Gurbantungut Desert were studied. The growth status， diversity and soil physicochemical properties of short-lived plants were analyzed with or without rodent disturbance in the region. The results showed that：（1） The rodent disturbance changed the traits of short-lived plants， and the density of short-lived plants in the disturbed area was significantly higher than that in the control area， and the plant height was significantly lower than that in the control area. （2） Rodent disturbance increased Shannon-Wiener diversity index and Margalef abundance index of short-lived plants. （3） The contents of total phosphorus， total nitrogen， total potassium， available nitrogen， available phosphorus and total salt in soil were significantly different due to rodent disturbance. （4） There was a significant correlation between short-lived plant diversity and soil physicochemical factors in the control area， but no significant correlation between them in the disturbance area. Soil physicochemical factors could explain the variation of short-lived plant diversity well， and the cumulative explanation rates of short-lived plant diversity in control and disturbed areas were 97.99% and 86.84%， respectively. Moderate rodent disturbance in Gurbantunggut Desert can significantly change the physical and chemical properties of soil in local habitats， thus significantly increasing the diversity of short-lived plants， which is of great significance for improving the ecological stability of desert arid regions.

Key words: short-lived plants, rodent disturbance, redundancy analysis

中图分类号:

Q948

石盼洋, 陈宏伟, 董建瑞, 赵文勤, 李榕. 古尔班通古特沙漠短命植物对鼠类扰动的响应[J]. 中国沙漠, 2024, 44(5): 236-244.

Panyang Shi, Hongwei Chen, Jianrui Dong, Wenqin Zhao, Rong Li. Ecological response of short-lived plants in the Gurbantunggut Desert to rodent disturbances[J]. Journal of Desert Research, 2024, 44(5): 236-244.

图/表 6

参考文献 43

1	张岚，张玲卫，刘会良，等.降水增加对古尔班通古特沙漠两种短命植物生长的影响［J］.应用生态学报，2020，31（1）：9-16.
2	Peng M W， He H， Wang Z K，et al.Community distribution of rhizosphere and endophytic bacteria of ephemeral plants in desert-oasis ecotone and analysis of environmental driving factors［J］.Land Degradation & Development，2023，34：1182-1196.
3	张玉林，尹本丰，陶冶，等.早春首次降雨时间及降雨量对古尔班通古特沙漠两种短命植物形态特征与叶绿素荧光的影响［J］.植物生态学报，2022，46（4）：428-439.
4	孟欢欢，张媛媛，周晓兵，等.古尔班通古特沙漠草本植物生物量分配特征［J］.中国沙漠，2022，42（1）：96-107.
5	刘忠权，刘彤，张荣，等.古尔班通古特沙漠南部短命植物群落物种多样性及空间分异［J］.生态学杂志，2011，30（1）：45-52.
6	Andino N， Borghi C E.Occurrence of Ctenomys mendocinus in a high-altitude xold desert：effect on density biomass and fitness of sagebrush plants［J］.Arctic Antarctic and Alpine Research，2017，49：53-60.
7	Niu Y， Yang S， Zhu H，et al.Cyclic formation of zokor mounds promotes plant diversity and renews plant communities in alpine meadows on the Tibetan Plateau［J］.Plant Soil，2020，446：65-79.
8	Ye G， Chu B， Tang Z，et al.Disturbance of plateau zokor （Eospalax baileyi） mounds increase plant and soil macroinvertebrate richness by offering a diversified microenvironment［J］.Ecological Engineering，2022，183：106-114.
9	Caballero I， Olano J M， Luzuriaga A L，et al.Spatial coherence between seasonal seed banks in a semi-arid gypsum community：density changes but structure does not［J］.Seed Science Research，2005，15：53-160.
10	Guo Q.Effects of bannertail kangaroo rat mounds on small-scale plant community structure［J］.Oecologia，1996，106（2）：247-256.
11	Gutiérrez J R， Meserve P L， Herrera S，et al.Effects of small mammals and vertebrate predators on vegetation in the Chilean semiarid zone［J］.Oecologia，1997，109（3）：398-406.
12	杨维康，蒋慧萍，王雪芹，等.古尔班通古特沙漠区大沙鼠对荒漠植物群落的扰动效应［J］.生态学杂志，2009，28（10）：2020-2025.
13	张世航，岳平，陈玉森，等.反硝化-分解模型在荒漠土壤CH₄和N₂O通量估计中的应用［J］.中国沙漠，2023，43（3）：220-229.
14	Zang Y X， Min X J， Ma J Y，et al.Extreme drought affects the productivity， but not the composition of a desert plant community in Central Asia differentially across microtopographies［J］.Science of the Total Environment，2020，717：137-251.
15	陈昌笃，张立运，胡文康.古尔班通古特沙漠的沙地植物群落区系及其分布的基本特征［J］.植物生态学与地植物学丛刊，1983，42（2）：89-99.
16	丁俊祥，范连连，李彦，等.古尔班通古特沙漠6种荒漠草本植物的生物量分配与相关生长关系［J］.中国沙漠，2016，36（5）：1323-1330.
17	Huang G， Li Y.Phenological transition dictates the seasonal dynamics of ecosystem carbon exchange in a desert steppe［J］.Journal of Vegetation Science，2015，26：337-347.
18	邹晓君，马运强，李志忠，等.古尔班通古特沙漠南缘风沙沉积记录的中晚全新世气候变化［J］.中国沙漠，2023，43（6）：98-110.
19	石亚飞，张志山，黄磊，等.古尔班通古特沙漠半固定沙丘植物群落物种组成和种群结构［J］.应用生态学报，2016，27（4）：1024-1030.
20	Huang G， Su Y G， Zhu L，et al.The role of spring ephemerals and soil microbes in soil nutrient retention in a temperate desert［J］.Plant Soil，2016，406（12）：43-54.
21	Chen Y， Zhang L， Shi X，et al.Life history responses of two ephemeral plant species to increased precipitation and nitrogen in the Gurbantunggut Desert［J］.PeerJ，2019，7：6158-6173.
22	邵明勤，阿布力米提·阿布都卡迪尔，王德忠.准噶尔荒漠鼠类群落结构及其栖息环境［J］.干旱区研究，2001，7（2）：65-68.
23	徐满厚，刘彤，姜莉.古尔班通古特沙漠南部梭梭鼠害特征及防治生态阈值研究［J］.干旱区资源与环境，2012，26（6）：126-133.
24	Qureshi H， Anwar T， Habib N，et al.Multiple comparisons of diversity indices invaded by Lantana camara ［J］.Brazilian Journal of Biology，2021，81：83-91.
25	王俊伟，明升平，许敏，等.高山生态关键带植物群落多样性格局与系统发育结构［J］.草地学报，2023，1（14）：7-10.
26	Zhang M， Wang N， Zhang J，et al.Soil physicochemical properties and the rhizosphere soil fungal community in a mulberry （Morus alba L） alfalfa （Medicago sativa L） intercropping system［J］.Forests，2019，10（2）：167-182.
27	王媚臻，毕浩杰，金锁，等.林分密度对云顶山柏木人工林林下物种多样性和土壤理化性质的影响［J］.生态学报，2019，39（3）：981-988.
28	沈健，何宗明，董强，等.滨海防护林土壤CO₂排放和土壤因子对计划火烧的响应［J］.水土保持学报，2023，37（1）：254-261.
29	Yu C， Zhang J， Pang X P，et al.Soil disturbance and disturbance intensity：response of soil nutrient concentrations of alpine meadow to plateau pika bioturbation in the Qinghai-Tibetan Plateau China［J］.Geoderma，2017，307：98-106.
30	冯筱，屈建军，范庆斌，等.鼠兔（Ochotona curzoniae）洞穴堆积体对草地沙化的影响及防治［J］.中国沙漠，2020，40（3）：168-176.
31	Lindtner P， Gömöryová E， Gömöry D，et al.Development of physico-chemical and biological soil properties on the European ground squirrel mounds［J］.Geoderma，2019，339：85-93.
32	孟瑞玲，徐先英，王立，等.大沙鼠（Rhombomys opimus）扰动对人工梭梭林土壤理化性质的影响［J］.干旱区研究，2021，38（4）：1192-1198.
33	Zhang Y， Dong S， Gao Q，et al.Responses of alpine vegetation and soils to the disturbance of plateau pika （Ochotona curzoniae） at burrow level on the Qinghai-Tibetan Plateau of China［J］.Ecological Engineering，2016，88：232-236.
34	徐薇薇，乔木.干旱区土壤有机碳含量与土壤理化性质相关分析［J］.中国沙漠，2014，34（6）：1558-1561.
35	高贝，胡艳宇，张志委，等.氮素添加对呼伦贝尔草甸草原植物氮钾元素含量和计量比的影响［J］.应用生态学报，2022，33（4）：981-987.
36	赛牙热木·哈力甫，宋瑞清，艾克拜尔·伊拉洪，等.察布查尔县土壤碳氮磷钾垂直分布规律研究［J］.干旱区地理，2018，41（3）：582-591.
37	潘森，卜嘉玮，甘安琪，等.放牧强度对高寒草地土壤微生物胞外酶化学计量的影响［J］.草地学报，2023，31（6）：1780-1787.
38	Ward R D， Burnside N G， Joyce C B，et al.Importance of microtopography in determining plant community distribution in Baltic coastal wetlands［J］.Journal of Coastal Research，2016，32：1062-1070.
39	Stein A， Gerstner K， Kreft H，et al.Environmental heterogeneity as a universal driver of species richness across taxa biomes and spatial scales［J］.Ecology Letters，2014，17（7）：866-880.
40	Lindtner P， Svitok M， Karol U，et al.Disturbances by the European ground squirrel enhance diversity and spatial heterogeneity of plant communities in temperate grassland［J］.Biodiversity and Conservation，2020，29（3）：853-867.
41	Bagchi S， Namgail T， Ritchie M E.Small mammalian herbivores as mediators of plant community dynamics in the high-altitude arid rangelands of Trans-Himalaya［J］.Biological Conservatio，2006，127：438-442.
42	Davidson A D， Lightfoot D C.Burrowing rodents increase landscape heterogeneity in a desert grassland［J］.Journal of Arid Environments，2008，72：1133-1145.
43	蒋慧萍，杨维康，胡祚均.荒漠生态系统鼠类对土壤和植被的扰动效应［J］.生态学杂志，2007，36（4）：561-566.

短命植物			对照区	扰动区	P
科	属	种名	对照区	扰动区	P
紫草科	软紫草属	硬萼软紫草	17.57±10.991	30.87±22.170	0.005
	鹤虱属	狭果鹤虱	11.17±8.035	6.77±7.802	0.036
	鹤虱属	白花鹤虱	20.80±18.072	38.97±43.022	0.039
	天芥菜属	小花天芥菜	0.23±0.626	2.90±4.566	0.047
藜科	碱蓬属	碱蓬	—	0.13±0.346	—
	滨藜族	角果藜	—	2.13±5.716	—
	雾冰藜属	雾冰藜	0.07±0.059	0.13±0.346	0.043
	虫实属	虫实	—	3.63±7.600	—
	猪毛菜属	猪毛菜	0.03±0.183	2.13±0.346	0.029
禾本科	旱麦草属	东方旱麦草	25.9±19.949	47.67±27.638	0.001
	三芒草属	三芒草	1.03±1.921	0.50±0.682	0.160
	齿稃草属	齿稃草	120.70±83.088	155.80±128.432	0.215
菊科	蓝刺头属	砂蓝刺头	0.13±0.346	0.57±1.073	0.052
	绢蒿属	绢蒿	0.23±0.568	0.17±0.461	0.620
	千里光属	疏齿千里光	2.33±3.437	5.83±1.717	0.032
	鸦葱属	鸦葱	0.30±0.952	0.40±1.163	0.094
十字花科	四齿芥属	弯角四齿芥	1.20±2.107	6.60±7.518	0.001
	涩荠属	卷果涩荠	0.57±1.251	2.20±2.631	0.039
牻牛儿苗科	牻牛儿苗属	尖喙牻牛儿苗	0.47±0.819	3.27±5.027	0.005
		平均值	7.345±3.084	18.74±6.378	0.042

短命植物			对照区	扰动区	P
科	属	种名	对照区	扰动区	P
紫草科	软紫草属	硬萼软紫草	17.57±10.991	30.87±22.170	0.005
	鹤虱属	狭果鹤虱	11.17±8.035	6.77±7.802	0.036
	鹤虱属	白花鹤虱	20.80±18.072	38.97±43.022	0.039
	天芥菜属	小花天芥菜	0.23±0.626	2.90±4.566	0.047
藜科	碱蓬属	碱蓬	—	0.13±0.346	—
	滨藜族	角果藜	—	2.13±5.716	—
	雾冰藜属	雾冰藜	0.07±0.059	0.13±0.346	0.043
	虫实属	虫实	—	3.63±7.600	—
	猪毛菜属	猪毛菜	0.03±0.183	2.13±0.346	0.029
禾本科	旱麦草属	东方旱麦草	25.9±19.949	47.67±27.638	0.001
	三芒草属	三芒草	1.03±1.921	0.50±0.682	0.160
	齿稃草属	齿稃草	120.70±83.088	155.80±128.432	0.215
菊科	蓝刺头属	砂蓝刺头	0.13±0.346	0.57±1.073	0.052
	绢蒿属	绢蒿	0.23±0.568	0.17±0.461	0.620
	千里光属	疏齿千里光	2.33±3.437	5.83±1.717	0.032
	鸦葱属	鸦葱	0.30±0.952	0.40±1.163	0.094
十字花科	四齿芥属	弯角四齿芥	1.20±2.107	6.60±7.518	0.001
	涩荠属	卷果涩荠	0.57±1.251	2.20±2.631	0.039
牻牛儿苗科	牻牛儿苗属	尖喙牻牛儿苗	0.47±0.819	3.27±5.027	0.005
		平均值	7.345±3.084	18.74±6.378	0.042

短命植物			对照区	扰动区	P
科	属	种名	对照区	扰动区	P
紫草科	软紫草属	硬萼软紫草	3.74±0.632	3.15±0.342	0.420
	鹤虱属	狭果鹤虱	5.39±0.72	6.29±1.23	0.536
	鹤虱属	白花鹤虱	15.73±3.57	9.58± 3.35	0.015
	天芥菜属	小花天芥菜	13.31 ±3.11	6.62±3.14	0.017
藜科	碱蓬属	碱蓬	—	4.09±1.11	—
	滨藜族	角果藜	—	10.08±2.866	—
	雾冰藜属	雾冰藜	16.25±4.752	10.75±4.82	0.019
	虫实属	虫实	—	19.81±5.934	—
	猪毛菜属	猪毛菜	44.88±11.079	32.92 ±13.070	0.040
禾本科	旱麦草属	东方旱麦草	6.41±2.443	3.64±1.683	0.008
	三芒草属	三芒草	20.21±6.56	17.10±4.409	0.231
	齿稃草属	齿稃草	15.08± 3.126	4.28±2.246	0.001
菊科	蓝刺头属	砂蓝刺头	8.64±3.679	3.89±2.067	0.012
	绢蒿属	绢蒿	17.35±5.512	11.25±6.067	0.030
	千里光属	疏齿千里光	10.97±6.069	5.06±3.226	0.014
	鸦葱属	鸦葱	14.98±6.682	15.44±5.404	0.868
十字花科	四齿芥属	弯角四齿芥	9.16±6.159	3.54±1.314	0.011
	涩荠属	卷果涩荠	9.54±1.680	4.86± 1.338	0.001
牻牛儿苗科	牻牛儿苗属	尖喙牻牛儿苗	3.81± 2.148	1.046±0.549	0.003
		平均值	15.73±9.88	9.76±7.59	0.044

短命植物			对照区	扰动区	P
科	属	种名	对照区	扰动区	P
紫草科	软紫草属	硬萼软紫草	3.74±0.632	3.15±0.342	0.420
	鹤虱属	狭果鹤虱	5.39±0.72	6.29±1.23	0.536
	鹤虱属	白花鹤虱	15.73±3.57	9.58± 3.35	0.015
	天芥菜属	小花天芥菜	13.31 ±3.11	6.62±3.14	0.017
藜科	碱蓬属	碱蓬	—	4.09±1.11	—
	滨藜族	角果藜	—	10.08±2.866	—
	雾冰藜属	雾冰藜	16.25±4.752	10.75±4.82	0.019
	虫实属	虫实	—	19.81±5.934	—
	猪毛菜属	猪毛菜	44.88±11.079	32.92 ±13.070	0.040
禾本科	旱麦草属	东方旱麦草	6.41±2.443	3.64±1.683	0.008
	三芒草属	三芒草	20.21±6.56	17.10±4.409	0.231
	齿稃草属	齿稃草	15.08± 3.126	4.28±2.246	0.001
菊科	蓝刺头属	砂蓝刺头	8.64±3.679	3.89±2.067	0.012
	绢蒿属	绢蒿	17.35±5.512	11.25±6.067	0.030
	千里光属	疏齿千里光	10.97±6.069	5.06±3.226	0.014
	鸦葱属	鸦葱	14.98±6.682	15.44±5.404	0.868
十字花科	四齿芥属	弯角四齿芥	9.16±6.159	3.54±1.314	0.011
	涩荠属	卷果涩荠	9.54±1.680	4.86± 1.338	0.001
牻牛儿苗科	牻牛儿苗属	尖喙牻牛儿苗	3.81± 2.148	1.046±0.549	0.003
		平均值	15.73±9.88	9.76±7.59	0.044

土壤指标	对照区	扰动区	P
土壤总有机碳/(g·kg^-1)	1.688±0.113	2.167±0.03	<0.001
土壤全氮/(g·kg^-1)	0.093±0.002	0.126±0.02	0.001
土壤全磷/(g·kg^-1)	0.47±0.003	0.455±0.001	<0.001
土壤全钾/(g·kg^-1)	24.903±0.268	26.116±0.29	<0.001
土壤总盐/(g·kg^-1)	1.618±0.04	0.923±0.037	<0.001
土壤速效氮/(mg·kg^-1)	30.858±1.049	47.647±1.63	<0.001
土壤速效磷/(mg·kg^-1)	5.557±0.199	4.909±0.018	<0.001
土壤速效钾/(mg·kg^-1)	691.86±8.56	702.629±25.429	0.221