库布齐沙漠和乌兰布和沙漠植被特征比较

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00190

库布齐沙漠和乌兰布和沙漠植被特征比较

徐永武^,¹, 韩高玲^,²

1.甘肃省耕地质量建设保护总站，甘肃兰州 730020

2.中国科学院西北生态环境资源研究院沙坡头沙漠研究试验站/干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室，甘肃兰州 730000

Vegetation comparison between the Kubuqi Desert and the Ulan Buh Desert

Xu Yongwu^,¹, Han Gaoling^,²

1.The General Station of Construction and Protection for The Cultivated Land Quality of Gansu Province，Lanzhou 730020，China

2.Shapotou Desert Research and Experiment Station / State Key Laboratory of Ecological Safety and Sustainable Development in Arid Lands，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

通讯作者: 韩高玲（E-mail： 2674423907@qq.com）

收稿日期: 2025-09-27 修回日期: 2025-11-23

基金资助:

国家重点研发计划课题. 2024YFF1306903
国家自然科学基金联合基金项目. U23A20223

Received: 2025-09-27 Revised: 2025-11-23

作者简介 About authors

徐永武（1967—），男，甘肃景泰人，工程师，研究方向为土壤培肥和盐碱地改良E-mail：229527217@qq.com , E-mail：229527217@qq.com

摘要

库布齐沙漠与乌兰布和沙漠地处黄河“几字弯”南北两侧，是中国防沙治沙的主战场。植被在维持沙漠生态系统稳定、促进生物多样性及防风固沙中具有关键作用，人工植被建设是防治沙漠化的重要手段。本研究旨在通过对比库布齐沙漠与乌兰布和沙漠的人工植被区、天然植被区和流动沙区的植被特征，揭示两沙漠植被分异规律及其驱动机制。结果表明：库布齐沙漠草本群落表现出更高的物种多样性，木本盖度极显著高于乌兰布和沙漠（P=0.005），乌兰布和沙漠的草本群落相对单一。环境因子分析显示，乌兰布和沙漠植被格局受土壤容重、气压、经度等因子主导，而库布齐沙漠则受土壤有机碳、纬度、气温等影响。人工植被建植后虽未完全达到天然植被群落水平，但显著提升了物种多样性和群落盖度，对遏制沙漠化具有积极作用。

关键词： 乌兰布和沙漠 ; 库布齐沙漠 ; 植被特征 ; 人工植被 ; 植被恢复

Abstract

The Kubuqi Desert and Ulan Buh Desert， situated on the northern and southern sides of the “Zigzag bend” of the Yellow River， represent the main frontiers for sand control and desertification prevention in China. Vegetation plays a crucial role in maintaining desert ecosystem stability， promoting biodiversity， and contributing to wind erosion prevention and sand fixation. Revegetation has been widely implemented as a key measure in the fight against desertification. This study aimed to elucidate the vegetation differentiation patterns and their underlying driving mechanisms in both deserts. This was achieved by comparing vegetation characteristics across revegetation zones， natural vegetation zones， and moving sand dunes in the Kubuqi and Ulan Buh Deserts. Results demonstrated that herbaceous communities in the Kubuqi Desert display higher species diversity， and woody vegetation cover is significantly greater than that in the Ulan Buh Desert （P<0.001）. In contrast， herbaceous communities in the Ulan Buh Desert were relatively less diverse. Analysis of environmental factors revealed that vegetation patterns in the Ulan Buh Desert were primarily influenced by soil bulk density， atmospheric pressure， and longitude， whereas those in the Kubuqi Desert were more affected by soil organic carbon， latitude， and temperature. Although revegetated areas have not yet fully reached the ecological status of natural vegetation communities， it significantly enhanced species diversity and community cover， demonstrating a positive role in curbing desertification. This study provides theoretical support and practical guidance for regionally differentiated ecological management strategies.

Keywords： Ulan Buh Desert ; Kubuqi Desert ; vegetation characteristics ; revegetation ; vegetation restoration

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本文引用格式

徐永武, 韩高玲. 库布齐沙漠和乌兰布和沙漠植被特征比较. 中国沙漠[J], 2026, 46(4): 48-58 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00190

Xu Yongwu, Han Gaoling. Vegetation comparison between the Kubuqi Desert and the Ulan Buh Desert. Journal of Desert Research[J], 2026, 46(4): 48-58 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00190

0 引言

沙漠化是全球公认的严峻生态环境问题，也是人类社会面临的重大挑战^［1］。中国受沙漠化影响严重，沙漠化问题对生态环境、经济社会发展及人类活动造成了深远的负面影响^［2-3］。中国现有沙漠化土地面积达168.9万km²，占国土总面积的17.6%，其中沙漠面积约为48.32万km^2［4］。多年来中国持续推进沙漠化治理，沙化土地的扩张速率有所减缓，面积逐步减少，但沙漠化威胁依然存在^［5-6］。因此，沙漠化防治研究仍具有极其重要的现实意义，并始终是中国生态环境研究领域的热点方向。我们的研究地点库布齐沙漠与乌兰布和沙漠地处黄河的南北两侧，是黄河“几字弯”攻坚战的主战场。

植被作为沙漠生态系统的重要组成部分，对维持生态稳定、促进生物多样性及防风固沙具有关键作用^［7］。人工植被建设是防治沙漠化的重要手段，固沙植物如梭梭（Haloxylon ammodendron）、油蒿（Artemisia ordosica）、沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）等，因具备生长快、耐旱、抗风蚀等特性，成为防风固沙的主要选择^［8］。沙漠地区因气候干燥、降水稀少，植被类型及分布在不同生物气候带差异显著，灌木和半灌木因耐旱能力强，在群落稳定性中起核心作用^［7］。不同沙地类型（流动、半固定、固定）的物种丰富度与多样性各异，半固定沙地多样性最高，流动沙地最低^［9］。在天然与人工植被对比研究中，多样性表现存在争议，部分研究显示天然植被多样性较高，而人工植被在特定条件下亦可表现良好^［10］。因此，针对不同沙漠类型科学选择植被配置，对实现防风固沙与生态恢复至关重要。本研究旨在通过对比这两大沙漠的人工植被区、天然植被区和流动沙区的植被特征，分析造成这两大沙漠植被差异的原因，揭示两大沙漠植被的分异规律及其驱动机制，为区域差异化生态治理提供理论支撑和实践指导。

1 材料与方法

1.1　研究区概况

研究区位于乌兰布和沙漠和库布齐沙漠。乌兰布和沙漠位于黄河中游内蒙古自治区境内，面积约为1.0万km^{2 ［11-12］}。属于温带半干旱到干旱气候的过渡地带，年降水量90~215 mm，集中在6—9月，年蒸发量2 110~2 995 mm，年平均气温3.9~9.5 ℃。库布齐沙漠位于黄河以南的鄂尔多斯高原北部边缘，沙漠的东、西、北三面与黄河相邻，沙漠总面积约1.41万km²。属于中温带干旱和半干旱地区，气候类型为中温带大陆性气候，年均气温6~7.5 ℃，多年平均降水量仅为249 mm，年蒸发量2 100~2 700 mm（图1）。

图1

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图1 研究区概况

注：基于自然资源部标准地图服务网站审图号GS（2024）0650号标准地图制作，底图边界无修改

Fig.1 Location of the study area

1.2　研究方法

1.2.1　样地设置与调查

2022年和2023年7—8月进行了样地设置及调查，乌兰布和沙漠设置了24个调查点。一条以东西向穿沙公路从吉兰泰到乌海为主线，布设调查点10个；另一条线路从吉兰泰途经磴口，然后到达乌海，设置了14个调查点。库布齐沙漠沿兴巴高速从东到西为主线，设置南北横穿支线。南北支线分为东、中、西部3个区域，东部设置了11个调查点、中部设置了7个调查点、西部设置了12个调查点。每个调查点设置10 m×10 m的6个人工+3个流沙+3个天然木本植被样方，在没有人工植被和流沙太远的调查点只设置天然植被样方；然后在每个木本植被样方内设置1个0.5 m×0.5 m的草本样方，总共设置了284个木本样方、284个草本样方。

在每个木本植物样方中，调查所有木本植物的物种种类、数量及盖度，针对每个物种，在样方内选取5株代表性个体，分别测量其株高、冠幅和地径（若为乔木，则测量胸径）。在草本植物样方中，调查所有草本植物的物种种类、数量及盖度，针对每个物种，在样方内选取3株代表性个体，测量其株高，然后剪掉草本样方内地上部分装进信封袋中，带回实验室烘干后测量地上部分草本生物量。在样地调查时用GPS获得每个样点的经纬度及海拔数据。基于样地经纬度坐标，通过ArcGIS Desktop 10.8软件从中国气象要素空间插值数据集中提取了当地气象数据（中国气象要素平均值空间插值数据集：https：//www.resdc.cn/DOI/DOI.aspx？DOIID=39）。所获取的气象数据包括年蒸发量、年均地温、年降水量、年均气压、年均相对湿度、年日照时数、年均气温和年均风速等。

在每个木本样方中心，采用土钻采集0~1.5 m不同土层（0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.5 m）的土壤样品，通过烘干法测定各层土壤质量含水量；同时利用环刀法采集表层土壤测定其容重与饱和含水量。此外，对各调查点0~20 cm土层进行分层混合取样，风干过筛后，采用湿筛-吸管法测定土壤机械组成；并运用标准分析方法系统测定了土壤有机碳（外加热-重铬酸钾法）、总碳（元素分析法）、全氮（半微量开氏法）、全磷（氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法）、pH值（电位法）及电导率（电导仪法）等关键化学指标^［13］。

1.2.2　数据分析

在植被调查过程中统计出不同沙漠草本及木本物种的组成，对科、属、种情况进行统计分析。计算不同沙漠的草本及木本物种相似性指数Søprenson系数，对不同沙漠草本及木本物种差异性进行分析^［14-15］：

S ø r e n s o n 系数 = 2 C / (A + B) \times 100 %

（1）

式中：A代表某一区域全部物种数；B代表另一区域全部物种数；C代表A、B区域共有物种数。

根据样方调查的草本及木本物种的种类、盖度、多度计算出物种丰富度（R）、Shannon-Wiener指数（H′）、Simpson指数（D）^［16］：

R = S

（2）

H' = - \sum_{i = 1}^{S} P_{i} l n P_{i}

（3）

D=1

- \sum_{i = 1}^{S} P_{i}^{2}

（4）

式中：S代表样方内物种数目；P_i 代表样方内种的相对重要值，P_i =（相对多度+相对盖度+相对频度）/3。

为了对比分析乌兰布和沙漠和库布齐沙漠的植被特征有何差异，并分析造成两个沙漠植被特征有这种差异的原因。对不同沙漠不同植物群落类型草本及木本差异性进行统计分析。在植被特征的对比分析中，采用裂区试验设计的二因素方差分析（Two-Way ANOVA）法进行分析，主因子为不同沙漠，副因子为不同群落类型（天然、人工、流沙），采用LSD法进行多重比较（α=0.05）。

为了对比人工植被建立后乌兰布和沙漠和库布齐沙漠植被的变化情况，根据样方调查的草本及木本指标，计算出两个沙漠不同群落类型的植被指标（人工/天然、人工/流沙）的效应值（lnRR）^［17］，从而反映人工植被建立后植被指标的响应：

l n R R = l n (X_{t} / X_{c}) = l n (X_{t}) - l n (X_{c})

（5）

式中：X_t代表人工植被群落的植被指标；X_c代表天然植被群落及流动沙区的植被指标。

本文中两个沙漠植被对比分析使用Excel 2010和IBM SPSS Statistics 26软件，使用Excel 2010和Origin Pro 2021作图表，环境因素对植被特征的影响分析用冗余分析（RDA），冗余分析及排序图均在Canoco5软件中完成。

2 结果与分析

2.1　乌兰布和沙漠和库布齐沙漠植被特征

两个沙漠的草本物种组成存在明显差异（表1）。在物种多样性方面，库布齐沙漠（11科、31属、33种）高于乌兰布和沙漠（6科、17属、18种）。在群落结构上，两地具有共同特征：苋科和禾本科均为优势科，出现频率均高于34%。然而，优势物种不同，乌兰布和沙漠的高频物种（>10%）为沙米、沙竹等6种，而库布齐沙漠为虫实（59.5%）、稗草、沙蓬等8种。群落相似性分析显示，两地草本区系同源性较高，相似性指数为62.8%，共有种达16种。从物种组成来看，乌兰布和沙漠的物种基本包含于库布齐沙漠中，仅芦苇和黄芪为其特有种。综上，库布齐沙漠的草本群落表现出更高的物种多样性，而乌兰布和沙漠的草本群落则相对单一。

表1 乌兰布和沙漠与库布齐沙漠草本物种组成及出现的频率

Table 1 Composition and frequency of herbaceous species in Ulan Buh Desert and Kubuqi Desert

物种	拉丁名	科	属	频率/%
物种	拉丁名	科	属	乌兰布和沙漠	库布齐沙漠
沙蓬	Agriophyllum squarrosum	苋科	沙蓬属	29.29	24.86
沙竹	Psammochloa villosa	禾本科	沙鞭属	20.20	9.73
雾冰藜	Bassia dasyphylla	苋科	雾冰藜属	16.16	10.81
猪毛菜	Salsola collina	苋科	猪毛菜属	13.13	2.16
芦苇	Phragmites australis	禾本科	芦苇属	12.12	—
针茅	Stipa capillata	禾本科	针茅属	12.12	7.03
骆驼蓬	Peganum harmala	白刺科	骆驼蓬属	8.08	2.16
狗尾草	Setaria viridis	禾本科	狗尾草属	7.07	22.70
蒺藜	Tribulus terrestris	蒺藜科	蒺藜属	6.06	6.49
刺蓬	Salsola tragus	苋科	猪毛菜属	6.06	17.30
虫实	Corispermum declinatum	苋科	虫实属	5.05	59.46
画眉草	Eragrostis pilosa	禾本科	画眉草属	3.03	10.27
芨芨草	Neotrinia splendens	禾本科	芨芨草属	2.02	1.08
砂蓝刺头	Echinops gmelinii	菊科	蓝刺头属	2.02	2.70
虎尾草	Chloris virgata	禾本科	虎尾草属	2.02	0.54
糙隐子草	Cleistogenes squarrosa	禾本科	隐子草属	1.01	9.73
黄芪	Astragalus membranaceus	豆科	黄芪属	1.01	—
蓼子朴	Inula salsoloides	菊科	旋覆花属	1.01	0.54
稗草	Echinochloa crusgalli	禾本科	稗属	—	25.41
冷蒿	Artemisia frigida	菊科	蒿属	—	10.27
刺藜	Dysphania aristata	苋科	刺藜属	—	6.49
地锦	Euphorbia humifusa	大戟科	地锦属	—	8.65
茵陈蒿	Artemisia capillaris	菊科	蒿属	—	4.32
藜	Chenopodium album	苋科	藜属	—	3.78
冰草	Agropyron cristatum	禾本科	冰草属	—	3.78
地梢瓜	Vincetoxicum mongolicum	夹竹桃科	鹅绒藤属	—	2.16
唐松草	Thalictrum petaloideum	毛茛科	唐松草属	—	1.62
砂引草	Tournefortia sibirica	紫草科	紫丹属	—	1.62
苦豆子	Sophora alopecuroides	豆科	苦参属	—	1.62
烟豆	Glycine tabacina	豆科	大豆属	—	1.08
飞廉	Carduus crispus	菊科	飞廉属	—	1.08
苦苣菜	Sonchus oleraceus	菊科	苦苣菜属	—	0.54
鹤虱草	Carpesium abrotanoides	菊科	鹤虱属	—	0.54
甘草	Glycyrrhiza uralensis	豆科	甘草属	—	0.54
百花蒿	Stilpnolepis centiflora	菊科	百花蒿属	—	0.54

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两个沙漠的木本植物物种组成与多样性存在差异（表2）。库布齐沙漠的木本物种多样性（12科、21属、26种）明显高于乌兰布和沙漠（9科、13属、13种）。两地的优势科有所不同：乌兰布和沙漠以苋科、菊科和白刺科为主，而库布齐沙漠则以豆科、菊科和杨柳科为主，其中豆科频率最高。油蒿是两地的共优种，尤其在库布齐沙漠中占据绝对优势（频率74.1%）。乌兰布和沙漠的梭梭、白刺和库布齐沙漠的羊柴，为各自区域的重要伴生优势种（频率>30%）。群落相似性分析显示，两地木本区系相似性指数为46.2%，共有种9种。乌兰布和沙漠拥有沙冬青、盐爪爪等4个特有种，而其他木本物种均为两地共有。综上所述，库布齐沙漠木本群落的物种多样性更高，而乌兰布和沙漠则较低，并拥有独特的物种组成。

表2 乌兰布和沙漠与库布齐沙漠木本植物物种组成及出现的频率

Table 2 Composition and frequency of woody plant species in Ulan Buh Desert and Kubuqi Desert

物种	拉丁名	科	属	频率/%
物种	拉丁名	科	属	乌兰布和沙漠	库布齐沙漠
油蒿	Artemisia ordosica	菊科	蒿属	44.44	74.05
梭梭	Haloxylon ammodendron	苋科	梭梭属	38.38	3.24
白刺	Nitraria tangutorum	白刺科	白刺属	36.36	3.24
霸王	Zygophyllum xanthoxylum	蒺藜科	驼蹄瓣属	14.14	3.24
柠条	Caragana korshinskii	豆科	锦鸡儿属	13.13	18.92
沙冬青	Ammopiptanthus mongolicus	豆科	沙冬青属	12.12	—
红砂	Reaumuria songarica	柽柳科	红砂属	11.11	3.24
盐爪爪	Kalidium foliatum	苋科	盐爪爪属	9.09	—
花棒	Hedysarum scoparium	豆科	岩黄耆属	8.08	12.43
珍珠柴	Caroxylon passerinum	苋科	珍珠柴属	3.03	—
鹰爪柴	Convolvulus gortschakovii	旋花科	旋花属	3.03	—
沙拐枣	Calligonum mongolicum	蓼科	沙拐枣属	2.02	2.16
沙柳	Salix cheilophila	杨柳科	柳属	1.01	21.08
羊柴	Hedysarum fruticosum	豆科	羊柴属	—	31.89
杨树	Populus	杨柳科	杨属	—	12.43
矮脚锦鸡儿	Caragana brachypoda	豆科	锦鸡儿属	—	7.57
猫头刺	Oxytropis aciphylla	豆科	棘豆属	—	6.49
沙木蓼	Atraphaxis bracteata	蓼科	木蓼属	—	6.49
驼绒藜	Krascheninnikovia ceratoides	苋科	驼绒藜属	—	3.24
藏锦鸡儿	Caragana tibetica	豆科	锦鸡儿属	—	3.24
新疆杨	Populus alba	杨柳科	杨属	—	2.70
紫穗槐	Amorpha fruticosa	豆科	紫穗槐属	—	2.16
柽柳	Tamarix ramosissima	柽柳科	柽柳属	—	1.62
沙棘	Hippophae rhamnoides	胡颓子科	沙棘属	—	1.08
柏树	Cupressus funebris	柏科	柏木属	—	1.08
四合木	Tetraena mongolica	蒺藜科	四合木属	—	1.08
小叶锦鸡儿	Caragana microphylla	豆科	锦鸡儿属	—	0.54
狭叶锦鸡儿	Caragana stenophylla	豆科	锦鸡儿属	—	0.54
松叶猪毛菜	Salsola laricifolia	藜科	猪毛菜属	—	0.54
蒙古莸	Caryopteris mongholica	唇形科	莸属	—	0.54

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采用裂区试验设计二因素方差分析发现，乌兰布和沙漠草本物种多度、丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、盖度及生物量均显著低于后者（P<0.05）。在不同植被类型中，天然植被群落在多度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、盖度与生物量方面表现最优，而人工植被群落在丰富度方面占优。两个沙漠天然与人工植被群落间各项指标差异均不显著（P>0.05），但二者与流动沙区之间的差异普遍显著（P<0.05）或极显著（P<0.01，图2）。

图2

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图2 不同沙漠、不同植被类型草本物种多度（A）、丰富度（B）、Shannon-Wiener指数（C）、Simpson指数（D）、盖度（E）、生物量（F）

注：图中值为平均值±标准误差（SE），不同大写字母表示不同沙漠差异显著，不同小写字母表示不同植被类型差异显著（α=0.05）

Fig.2 Species abundance （A）， richness （B）， Shannon-Wiener Index （C）， Simpson Index （D）， coverage （E） and biomass （F） of herbaceous species in different desert and vegetation types

采用裂区试验设计二因素方差分析发现，两个沙漠在木本物种多度、丰富度、Shannon-Wiener指数及Simpson指数方面均无显著差异（P>0.05），但木本物种盖度差异极显著（P=0.005），其中乌兰布和沙漠的盖度显著低于库布齐沙漠。在不同植被类型中，天然植被群落的木本物种多度最高，平均值为75.2±12.4；而人工植被群落在丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数及盖度方面均表现最优，其中盖度平均值为22.3%±3.08%。两个沙漠天然与人工植被群落间各指标差异不显著（P>0.05），但二者与流动沙区之间的差异普遍显著（P<0.05）或极显著（P<0.01，图3）。

图3

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图3 不同沙漠、不同植被类型木本物种多度（A）、丰富度（B）、Shannon-Wiener指数（C）、Simpson指数（D）、盖度（E）

注：图中值为平均值±标准误差（SE），不同大写字母表示不同沙漠差异显著，不同小写字母表示不同植被类型差异显著（α=0.05）

Fig.3 Species abundance （A）， richness （B）， Shannon-Wiener Index （C）， Simpson Index （D） and coverage （E） of woody species in different desert and vegetation types

2.2　乌兰布和沙漠和库布齐沙漠植被指标效应值

为了对比两个沙漠建植人工植被后植被的恢复情况，对效应值分析发现，在乌兰布和沙漠，人工植被群落与天然植被群落相比，草本多度、丰富度及Shannon-Wiener指数显著提升，但草本生物量与木本丰富度却显著降低。然而，与流动沙区相比，人工植被种植后草本多度、丰富度、盖度及生物量均得到极显著提升。在库布齐沙漠，人工植被群落与天然植被群落相比，草本多度、丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、盖度及生物量均出现显著下降，唯独木本多度显著增加。与流动沙区相比，草本多度、丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及木本多度、丰富度均显著提高（图4）。

图4

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图4 乌兰布和沙漠和库布齐沙漠植被指标的效应值

Fig.4 The effect values of vegetation indicators in the Ulan Buh Desert and the Kubuqi Desert

2.3　乌兰布和沙漠和库布齐沙漠植被特征与环境因子的关系

为阐明两沙漠植被格局的驱动因素，本研究采用冗余分析（RDA）定量解析植被与环境的关系。结果表明，两沙漠的驱动因子存在显著差异：乌兰布和沙漠的植被变异主要受土壤容重、年平均气压、经度及气候因子（气温、湿度）影响，其前两排序轴共解释65.60%的总变异。库布齐沙漠的植被变异则主要由土壤有机碳含量、纬度、年平均气温和土壤电导率驱动，前两排序轴共解释45.41%的总变异（图5）。

图5

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图5 乌兰布和沙漠（A）与库布齐沙漠（B）植被特征与环境因子的冗余分析

注：LON为经度；LAT为纬度；ALT为海拔（m）；EVP为年蒸发量（mm）；GST为年平均地温（℃）；PRE为年降水量（mm）；PRS为年平均气压（hPa）；RHU为年平均相对湿度（%）；SSD为年日照时数（h）；TEM为年平均气温（℃）；WIN为年平均风速（m·s^-1）；SOC为土壤有机碳（%）；OC为有机碳（g·kg^-1）；TN为总氮（g·kg^-1）；TC为总碳（g·kg^-1）；TP为全磷（g·kg^-1）；Cond为电导率（μS·cm^-1）；SAN为砂粒（%）；POW为粉粒（%）；CLA为黏粒（%）；BUD为容重（g·cm^-3）；SWS为土壤饱和含水量（%）；HA为草本多度；HR为草本丰富度；HSH为草本Shannon-Wiener指数；HSI为草本Simpson指数；HC为草本盖度（%）；HB为草本生物量（g·m^-2）；SA为木本多度；SR为木本丰富度；SSH为木本Shannon-Wiener指数；SSI为木本Simpson指数；SC为木本盖度（%）

Fig.5 Redundancy analysis（RDA）of vegetation characteristics and environmental factors in Ulan Buh Desert （A） and Kubuqi Desert （B）

相关性分析显示，土壤有机碳含量与草本多度、盖度呈显著正相关，年平均气温、气压、降水量、相对湿度和经度也与草本指标普遍呈正相关关系（图6）。

图6

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图6 乌兰布和沙漠与库布齐沙漠植被特征与环境因子的相关系数矩阵热图

注：LON为经度；LAT为纬度；PRE为年降水量（mm）；PRS为年平均气压（hPa）；RHU为年平均相对湿度（%）；TEM为年平均气温（℃）；OC为有机碳（g·kg^-1）；Cond为电导率（μS·cm^-1）；BUD为容重（g·cm^-3）；HA为草本多度；HR为草本丰富度；HSH为草本Shannon-Wiener指数；HSI为草本Simpson指数；HC为草本盖度（%）；HB为草本生物量（g·m^-2）；SA为木本多度；SR为木本丰富度；SSH为木本Shannon-Wiener指数；SSI为木本Simpson指数；SC为木本盖度（%）

Fig.6 Correlation coefficient matrix heatmap of vegetation characteristics and environmental factors in Ulan Buh Desert and Kubuqi Desert

3 讨论

3.1　乌兰布和沙漠和库布齐沙漠植被特征差异

乌兰布和沙漠与库布齐沙漠在人工与天然植被类型上存在显著差异，具体表现在人工木本种类、草本组成及优势种不同。这种差异主要源于两地地理位置和气象条件所导致的土壤理化性质及水分状况的差异，进而影响植被分布格局。已有研究指出，乌兰布和沙漠草本以菊科、禾本科和藜科为主，木本以梭梭、白刺、盐爪爪等为优势种，适应其干旱气候^［18-19］。本研究也发现该区草本以禾本科、藜科为主，木本中油蒿、梭梭、白刺等出现频率较高。库布齐沙漠则以多年生禾本科为优势，不同区域建群种有所不同，如狭叶锦鸡儿、红砂、油蒿等^［20-21］。本研究同样发现其草本中禾本科占比最高，木本豆科比例较高，常见种有油蒿、柠条、沙柳等。两沙漠物种组成差异主要由其各自的环境与气候条件所决定。

乌兰布和沙漠与库布齐沙漠的草本物种相似性指数（62.8%）高于木本，这与两区环境条件相对一致有关^［22］。草本相似性较高可能源于其自然生长特性，而木本相似性较低可能与人工灌木引入的干扰有关。此外，两沙漠在草本多样性、盖度、生物量及木本盖度上差异极显著，但木本多样性无显著差异，这可能因草本对环境变化和种间竞争更为敏感^［23］，而木本抗逆性强、适应性稳定。物种多样性随演替上升，在固定沙丘阶段达峰值^{［21，24］}。整体上，乌兰布和沙漠物种多样性、丰富度、多度、盖度和生物量指标普遍低于库布齐沙漠，可能与其水分条件差、土壤及地形水文不利有关。

3.2　乌兰布和沙漠与库布齐沙漠植被及土壤指标效应值

人工植被的引入对两沙漠植被特征的影响也有所不同。在乌兰布和沙漠，人工植被与天然植被相比，草本多度、丰富度和Shannon-Wiener指数显著增加，但草本生物量、木本丰富度及深层与浅层土壤含水量显著减小，可能是由于人工木本植被为草本植物提供了更多生境和资源，促进了其生长和繁殖^［25-26］，但同时竞争了土壤养分和水分，限制了草本生物量并减少了木本丰富度。在库布齐沙漠，人工植被与天然植被相比，草本多度、丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、盖度及生物量均显著降低，而木本多度显著增加，可能因人工木本植被增加了木本多度，但竞争了草本的养分和水分资源^［27］。与流动沙区相比，两个沙漠的人工植被均使草本多度、丰富度、盖度及生物量显著增加，说明人工植被通过改善土壤结构、提高肥力和减少风沙侵蚀，有效促进了生态系统恢复^［28-29］。

尽管人工植被群落在物种多样性和群落盖度方面尚未达到天然植被群落的水平；但与流动沙区相比，人工植被的建植在两个沙漠均显著促进了植被的恢复进程，有效提升了物种多样性和群落盖度。这表明人工植被建植在遏制沙漠化、改善区域植被状况方面发挥了显著且积极的作用。

3.3　基于植被差异与环境关系的区域生态恢复策略

两沙漠植被变异的主要驱动因子存在明显差异，乌兰布和沙漠植被格局受土壤容重、气压、经度等因子主导，而库布齐沙漠则受土壤有机碳、纬度、气温等影响。这可能是由于土壤有机碳通过提升土壤肥力与保水能力，显著促进了草本植被的生长，与干旱区生态恢复的普遍规律相符。同时，气温、湿度及降水梯度（经度）等气候因子通过延长生长期共同驱动了植被格局^［30］，而乌兰布和沙漠特有的高土壤容重可能通过限制根系发育成为影响植被分布的关键制约因素。

空气湿度与降水量共同影响沙漠地区物种组成及多样性，年平均气温则主要通过影响植物物候间接作用于物种组成。土壤中丰富的全氮和有机碳含量有助于促进植物生长和生产力，提高物种多样性^［31］，这与本研究中土壤有机碳含量与草本多度及生物量呈正相关的结果相符。年平均气温、年降水量、年平均相对湿度、经度及年平均气压与草本指标的正相关关系，共同反映了水热条件对干旱区植被格局的决定性作用。其中，气温、降水和湿度可能是通过延长生长期和缓解水分胁迫促进植物生长^［32-33］；经度则作为关键的空间梯度变量，指示了自西向东递增的水分格局；而年平均气压可能与有利的水汽输送条件相关。

4 结论

乌兰布和沙漠与库布齐沙漠在物种组成、物种多样性、植被生产力上存在显著分异。库布齐沙漠整体植被与土壤状况优于乌兰布和沙漠。乌兰布和沙漠植被格局受土壤容重、气压、经度等因子主导，而库布齐沙漠则受土壤有机碳、纬度、气温等影响。研究结果强调了在未来恢复策略应因地制宜：在水肥条件较好区域优先选用高耗水、高生物量物种以提升生态服务功能；在干旱贫瘠区域则应选育耐旱、高效资源利用的深根系灌木或多年生草本，并适当降低种植密度，以增强系统稳定性。这种基于环境异质性的分区恢复策略，有助于提升恢复效率与生态系统长期稳定性，为区域生态可持续发展提供支撑。

参考文献

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被引期刊影响因子

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张建香，张多勇，刘万锋，等.

基于ESAI的黄土高原荒漠化风险评估

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