Biodiversity of plant communities and its environmental interpretation in the Otindag Sandy Land， China

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00080

Journal of Desert Research ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (6): 65-77.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00080

Biodiversity of plant communities and its environmental interpretation in the Otindag Sandy Land， China

Danhui Qi¹^,⁴(), Hongxiao Yang⁵, Qi Lu¹^,², Jianmin Chu³(), Qi Yuan³, Honghao Gan³, Shuai Zhao³, Jiawei Chen³, Xiaoqing Xu³

^1.Institute of Desertification Studies /, Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091，China
^2.Experimental Center of Desert Forestry /, Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091，China
^3.Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091，China
^4.College of Ecology and Environment，Southwest Forestry University，Kunming 650224，China
^5.College of Resources and Environment，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，Shandong，China

Received:2021-05-24 Revised:2021-07-14 Online:2021-11-20 Published:2021-12-17
Contact: Jianmin Chu

Abstract

Abstract:

It is important to study the characteristics of species diversity and the relationship between species diversity and environment in sandy land communities to maintain the structure and function of sandy land ecosystem. Based on the community and environmental data of 83 plots in the Otindag Sandy Land， this study analyzed the community species diversity and its influencing factors by quantitative ecology method， and explored the characteristics of species diversity and its environmental explanations in the Otindag Sandy Land. The results showed that：（1） The main communities are Form. Ulmus pumila， Form. Caragana microphylla， Form. Salix gordejevii and Form. Prunus pedunculata. The main environmental factors affecting the community distribution in this area are precipitation in the growing season， temperature， soil total nitrogen and total potassium content. The difference of precipitation significantly affectes the distribution pattern of the community. （2） The distribution of plant diversity in the Otindag Sandy Land shows regular changes. The diversity indices increases with the increase of longitude and altitude， Patrick index and Shannon-wiener index decreases with the increase of latitude， Simpson index and Pielou index increases with the increase of latitude. Patrick index， Simpson index and Shannon-wiener index are significantly positively correlated with precipitation in the growing season， soil organic carbon and available nitrogen contents， and negatively correlated with mean temperature， accumulated temperature above 0 ℃ and wind speed in the growing season. None of the environmental variables is significantly correlated with Pielou index. The results of this study elucidate the rules of species diversity and plant community distribution in the Otindag Sandy Land， as well as their relationships with key environmental factors， which are beneficial to improve the diversity and stability of plants in the sandy land and enhance the ecological function of vegetation in the sandy land.

Key words: plant diversity, environmental factor, CCA, Otindag Sandy Land

CLC Number:

Q145

Danhui Qi, Hongxiao Yang, Qi Lu, Jianmin Chu, Qi Yuan, Honghao Gan, Shuai Zhao, Jiawei Chen, Xiaoqing Xu. Biodiversity of plant communities and its environmental interpretation in the Otindag Sandy Land， China[J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(6): 65-77.

Figures/Tables 12

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环境因子		简称	单位
气候因子	生长季降水量	PGS	mm
	生长季均温	TGS	℃
	≥0 ℃积温	AT0	℃
	生长季平均风速	WGS	m·s^-1
土壤因子	有机碳	SOC	g·kg^-1
	全氮	TN	g·kg^-1
	全磷	TP	g·kg^-1
	全钾	TK	g·kg^-1
	有效氮	AN	mg·kg^-1
	有效磷	AP	mg·kg^-1
	有效钾	AK	mg·kg^-1

环境因子		简称	单位
气候因子	生长季降水量	PGS	mm
	生长季均温	TGS	℃
	≥0 ℃积温	AT0	℃
	生长季平均风速	WGS	m·s^-1
土壤因子	有机碳	SOC	g·kg^-1
	全氮	TN	g·kg^-1
	全磷	TP	g·kg^-1
	全钾	TK	g·kg^-1
	有效氮	AN	mg·kg^-1
	有效磷	AP	mg·kg^-1
	有效钾	AK	mg·kg^-1

群落名称	样方数	优势种
榆树群落	23	榆树(Ulmuspumila)、盐蒿(Artemisiahalodendron)、冰草(Agropyroncristatum)、蒙古虫实(Corispermummongolicum)、冷蒿(Artemisiafrigida)、黄柳(Salixgordejevii)
小叶锦鸡儿群落	18	小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)、沙鞭(Psammochloavillosa)、蒙古虫实(Corispermummongolicum)、猪毛菜(Salsolacollina)、狗尾草(Setariaviridis)、雾冰藜(Bassiadasyphylla)
黄柳群落	7	黄柳(Salixgordejevii)、蒙古虫实(Corispermummongolicum)、小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)、沙鞭(Psammochloavillosa)、盐蒿(Artemisiahalodendron)、乌柳(Salixcheilophila)
长梗扁桃群落	8	长梗扁桃(Prunuspedunculata)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)、大针茅(Stipagrandis)、小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)、画眉草(Eragrostispilosa)、狭叶锦鸡儿(Caraganastenophylla)

群落名称	样方数	优势种
榆树群落	23	榆树(Ulmuspumila)、盐蒿(Artemisiahalodendron)、冰草(Agropyroncristatum)、蒙古虫实(Corispermummongolicum)、冷蒿(Artemisiafrigida)、黄柳(Salixgordejevii)
小叶锦鸡儿群落	18	小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)、沙鞭(Psammochloavillosa)、蒙古虫实(Corispermummongolicum)、猪毛菜(Salsolacollina)、狗尾草(Setariaviridis)、雾冰藜(Bassiadasyphylla)
黄柳群落	7	黄柳(Salixgordejevii)、蒙古虫实(Corispermummongolicum)、小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)、沙鞭(Psammochloavillosa)、盐蒿(Artemisiahalodendron)、乌柳(Salixcheilophila)
长梗扁桃群落	8	长梗扁桃(Prunuspedunculata)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)、大针茅(Stipagrandis)、小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)、画眉草(Eragrostispilosa)、狭叶锦鸡儿(Caraganastenophylla)

物种	科	生活型	生态类型	存在度/%
糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)	禾本科(Poaceae)	多年生草本	旱生	81.93
蒙古虫实(Corispermummongolicum)	苋科(Amaranthaceae)	一年生草本	旱生	80.72
猪毛菜(Salsolacollina)	苋科(Amaranthaceae)	一年生草本	旱中生	77.11
雾冰藜(Bassiadasyphylla)	苋科(Amaranthaceae)	一年生草本	旱生	66.27
狗尾草(Setariaviridis)	禾本科(Poaceae)	一年生草本	中生	62.65
冷蒿(Artemisiafrigida)	菊科(Asteraceae)	多年生草本	旱生	61.45
盐蒿(Artemisiahalodendron)	菊科(Asteraceae)	半灌木	中旱生	60.24
小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)	豆科(Fabaceae)	灌木	旱生	57.83
冰草(Agropyroncristatum)	禾本科(Poaceae)	多年生草本	旱生	45.78
蒙古韭(Alliummongolicum)	石蒜科(Amaryllidaceae)	多年生草本	旱生	43.37
细叶韭(Alliumtenuissimum)	石蒜科(Amaryllidaceae)	多年生草本	旱生	43.37
花苜蓿(Medicagoruthenica)	豆科(Fabaceae)	多年生草本	中旱生	42.17
寸草(Carexduriuscula)	莎草科(Cyperaceae)	多年生草本	中旱生	42.17
藜(Chenopodiumalbum)	苋科(Amaranthaceae)	一年生草本	中生	39.76
羊草(Leymuschinensis)	禾本科(Poaceae)	多年生草本	旱生-中旱生	39.76
沙鞭(Psammochloavillosa)	禾本科(Poaceae)	多年生草本	旱生	38.55
榆树(Ulmuspumila)	榆科(Ulmaceae)	乔木	旱中生	33.73
画眉草(Eragrostispilosa)	禾本科(Poaceae)	一年生草本	中生	33.73
地梢瓜(Cynanchumthesioides)	夹竹桃科(Apocynaceae)	多年生草本	中旱生	30.12

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环境因子		多样性指数
环境因子		Patrick指数	Simpson指数	Shannon-Wiener指数	Pielou指数
气候因子	生长季降水量	0.426^**	0.289^**	0.394^**	0.114
	生长季均温	-0.458^**	-0.321^**	-0.445^**	-0.173
	≥0 ℃积温	-0.426^**	-0.332^**	-0.418^**	-0.163
	生长季风速	-0.356^**	-0.329^**	-0.318^**	-0.097
土壤因子	有机碳	0.275^*	0.439^**	0.244^*	0.128
	有效氮	0.382^**	0.465^**	0.332^**	0.131
	全磷	-0.215	-0.185	-0.263^*	-0.153

统计轴	特征值	物种-环境相关性	累计变异率/%
统计轴	特征值	物种-环境相关性	物种数据方差	物种-环境关系
第1轴	0.398	0.941	7.19	26.87
第2轴	0.312	0.938	12.81	47.87
第3轴	0.204	0.928	16.49	61.65
第4轴	0.151	0.897	19.23	71.87

环境因子	解释率/%	贡献率/%	P值
生长季降水量	6.7	25.1	0.002
生长季温度	4.8	18.1	0.002
全氮	4.1	15.2	0.004
全钾	2.8	10.3	0.054
生长季风速	2.4	8.9	0.248
土壤有机碳	2.3	8.6	0.172
≥0 ℃积温	1.8	6.6	0.782
全磷	2	7.4	0.572

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