柴达木盆地降水梯度下荒漠植被分布特征及影响因素

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00169

摘要/Abstract

摘要：

降水是主导荒漠区植被空间分异和植物群落变化的关键因子。本文以柴达木盆地为研究区，选择年降水量分别为200~300、100~200、50~100 mm的典型荒漠样地，调查植被群落组成、空间格局与土壤理化性质，并探讨其与降水的耦合关系。通过样方调查与无人机航测获取植被组成与格局信息，结合植物多样性指数和景观格局指标，利用Mantel检验和相关性分析揭示植被与环境因子的关系。结果表明：随着降水量递减，群落草本比例逐渐降低，50~100 mm降水组群落结构呈单一灌木型；200~300 mm降水组Shannon-Wiener多样性指数为1.14±0.32，显著高于100~200 mm降水组的0.93±0.74和50~100 mm降水组的0.36±0.40；Evenness均匀度与Margalef丰富度指数无显著差异（P>0.05）。随降水递减，植被覆盖度显著下降，3组平均值分别为11.15%、6.37%、1.81%，空间格局由相对连片向稀疏、破碎化转变。土壤养分整体水平较低且组间差异不显著，0~20 cm全氮在200~300 mm降水组最高（0.05 g·kg⁻¹）；全磷和全钾在100~200 mm降水组最高，分别为0.60、17.97 g·kg⁻¹；土壤pH为7.05~8.26。Mantel分析表明，植被综合指标与环境因子显著相关（P<0.01），其中与地下水埋深相关性最强。土壤性质与植被指标的整体相关性不显著（P>0.05）。柴达木盆地荒漠群落组成与空间格局主要受水分条件驱动，土壤养分影响较弱。研究结果可为高原荒漠区植被恢复与生态管理提供理论依据。

关键词: 柴达木盆地, 荒漠区, 物种多样性, 土壤养分

Abstract:

Precipitation is a key factor governing the spatial differentiation of vegetation and plant community dynamics in arid regions. This study was conducted in the Qaidam Basin， where typical desert sites along three mean annual precipitation gradients （200-300 mm， 100-200 mm， and 50-100 mm） were selected to investigate plant community composition， spatial patterns， and soil physicochemical properties， and to explore their relationships with precipitation. Vegetation composition and spatial structure were quantified through field quadrat surveys combined with UAV-based imagery， and their associations with environmental factors were examined using diversity indices， landscape metrics， Mantel tests， and correlation analyses. The results showed that， with decreasing precipitation， the proportion of herbaceous species declined markedly， and plant communities in the 50-100 mm precipitation zone became dominated by a single shrub life form. The Shannon-Wiener diversity index was significantly higher in the 200-300 mm zone （1.14±0.32） than in the 100-200 mm （0.93±0.74） and 50-100 mm （0.36±0.40） zones， whereas Evenness and Margalef richness indices did not differ significantly among precipitation gradients （P>0.05）. Vegetation cover decreased significantly with declining precipitation， with mean values of 11.15%， 6.37%， and 1.81% for the three gradients， respectively， accompanied by a shift in spatial pattern from relatively continuous to sparse and fragmented. Soil nutrient levels were generally low and showed no significant differences among precipitation zones. Total nitrogen in the 0-20 cm soil layer was highest in the 200-300 mm zone （0.05 g·kg⁻¹）， while total phosphorus and total potassium reached their highest values in the 100-200 mm zone （0.60 and 17.97 g·kg⁻¹， respectively）. Soil pH ranged from 7.05 to 8.26 across all sites. Mantel analysis indicated that vegetation metrics were significantly correlated with environmental factors as a whole （P<0.01）， with groundwater depth showing the strongest association， whereas overall correlations between soil properties and vegetation indicators were not significant （P>0.05）. These results demonstrate that vegetation composition and spatial patterns in the Qaidam Basin deserts are primarily controlled by water availability， while the influence of soil nutrients is relatively weak. The findings provide a scientific basis for vegetation restoration and ecological management in high-altitude arid desert regions.

Key words: Qaidam Basin, desert region, species diversity, soil nutrients

中图分类号:

Q948

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图/表 11

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生活型	物种名称	拉丁名	科	属	降水梯度划分/mm
生活型	物种名称	拉丁名	科	属	200~300	100~200	50~100
一年生草本	青蒿	Artemisia caruifolia	菊科	蒿属	√
	野葵	Malva verticillata	锦葵科	锦葵属	√
	碱蓬	Suaeda glauca	苋科	碱蓬属	√
	米蒿	Artemisia dalai-lamae	菊科	蒿属	√
	滨藜	Atriplex patens	苋科	滨藜属	√
多年生草本	披针叶野决明	Thermopsis lanceolata	豆科	野决明属	√
	芨芨草	Neotrinia splendens	禾本科	芨芨草属	√
	冰草	Agropyron cristatum	禾本科	冰草属	√		√
	鸡冠茶	Sibbaldianthe bifurca	蔷薇科	毛莓草属	√
	苣荬菜	Sonchus wightianus	菊科	苦苣菜属	√
	蒙古韭	Allium mongolicum	石蒜科	葱属		√
	拐轴鸦葱	Lipschitzia divaricata	菊科	拐轴鸦葱属		√
	芦苇	Phragmites australis	禾本科	芦苇属			√
	针茅	Stipa capillata	禾本科	针茅属	√	√
灌木	黑沙蒿	Artemisia ordosica	菊科	蒿属		√
	珍珠柴	Salsola passerina Bunge	苋科	珍珠柴属	√	√
	白刺	Nitraria tangutorum	白刺科	白刺属	√	√	√
	红砂	Reaumuria songarica	柽柳科	红砂属	√	√
	驼绒藜	Krascheninnikovia ceratoides	苋科	驼绒藜属	√	√	√
	膜果麻黄	Ephedra przewalskii	麻黄科	麻黄属		√
	胶黄芪状棘豆	Oxytropis tragacanthoides	豆科	棘豆属		√
	柽柳	Tamarix chinensis	柽柳科	柽柳属		√	√
	沙拐枣	Calligonum mongolicum	蓼科	沙拐枣属			√
	中亚紫菀木	Asterothamnus centraliasiaticus	菊科	紫菀木属		√
	梭梭	Haloxylon ammodendron	苋科	梭梭属		√

生活型	物种名称	拉丁名	科	属	降水梯度划分/mm
生活型	物种名称	拉丁名	科	属	200~300	100~200	50~100
一年生草本	青蒿	Artemisia caruifolia	菊科	蒿属	√
	野葵	Malva verticillata	锦葵科	锦葵属	√
	碱蓬	Suaeda glauca	苋科	碱蓬属	√
	米蒿	Artemisia dalai-lamae	菊科	蒿属	√
	滨藜	Atriplex patens	苋科	滨藜属	√
多年生草本	披针叶野决明	Thermopsis lanceolata	豆科	野决明属	√
	芨芨草	Neotrinia splendens	禾本科	芨芨草属	√
	冰草	Agropyron cristatum	禾本科	冰草属	√		√
	鸡冠茶	Sibbaldianthe bifurca	蔷薇科	毛莓草属	√
	苣荬菜	Sonchus wightianus	菊科	苦苣菜属	√
	蒙古韭	Allium mongolicum	石蒜科	葱属		√
	拐轴鸦葱	Lipschitzia divaricata	菊科	拐轴鸦葱属		√
	芦苇	Phragmites australis	禾本科	芦苇属			√
	针茅	Stipa capillata	禾本科	针茅属	√	√
灌木	黑沙蒿	Artemisia ordosica	菊科	蒿属		√
	珍珠柴	Salsola passerina Bunge	苋科	珍珠柴属	√	√
	白刺	Nitraria tangutorum	白刺科	白刺属	√	√	√
	红砂	Reaumuria songarica	柽柳科	红砂属	√	√
	驼绒藜	Krascheninnikovia ceratoides	苋科	驼绒藜属	√	√	√
	膜果麻黄	Ephedra przewalskii	麻黄科	麻黄属		√
	胶黄芪状棘豆	Oxytropis tragacanthoides	豆科	棘豆属		√
	柽柳	Tamarix chinensis	柽柳科	柽柳属		√	√
	沙拐枣	Calligonum mongolicum	蓼科	沙拐枣属			√
	中亚紫菀木	Asterothamnus centraliasiaticus	菊科	紫菀木属		√
	梭梭	Haloxylon ammodendron	苋科	梭梭属		√

降水梯度/mm	全氮/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	0.03	0.07	0.05	0.01	0.23
100~200	0.01	0.04	0.02	0.01	0.36
50~100	0.01	0.06	0.02	0.01	0.64
降水梯度/mm	全磷/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	0.06	0.68	0.47	0.21	0.44
100~200	0.37	1.23	0.60	0.19	0.31
50~100	0.04	0.60	0.37	0.16	0.45
降水梯度/mm	全钾/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	16.12	20.76	17.90	1.54	0.09
100~200	12.99	21.27	17.97	2.39	0.13
50~100	9.14	18.45	15.08	2.64	0.17
降水梯度/mm	pH			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	7.46	8.26	7.78	0.23	0.03
100~200	7.25	8.98	7.85	0.46	0.06
50~100	7.05	8.59	7.81	0.45	0.06

降水梯度/mm	全氮/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	0.03	0.07	0.05	0.01	0.23
100~200	0.01	0.04	0.02	0.01	0.36
50~100	0.01	0.06	0.02	0.01	0.64
降水梯度/mm	全磷/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	0.06	0.68	0.47	0.21	0.44
100~200	0.37	1.23	0.60	0.19	0.31
50~100	0.04	0.60	0.37	0.16	0.45
降水梯度/mm	全钾/(g·kg^-1)			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	16.12	20.76	17.90	1.54	0.09
100~200	12.99	21.27	17.97	2.39	0.13
50~100	9.14	18.45	15.08	2.64	0.17
降水梯度/mm	pH			标准差	变异系数
降水梯度/mm	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数
200~300	7.46	8.26	7.78	0.23	0.03
100~200	7.25	8.98	7.85	0.46	0.06
50~100	7.05	8.59	7.81	0.45	0.06

因素	r	P
环境因素	0.19	0.006
土壤性质	0.17	0.051