綠化灌溉對扎馬臺次生植被的影響

2005年6月至9月，甘肅省蘭州市西固區扎馬臺對2000年建成的三個森林點及其原生植被進行了植物群落研究。通過分析不同的群落現狀，在五年的綠化措施下，植物形態發生了變化，并為蘭州市南北兩山植被恢復和重建項目提供了報告。1植被區劃降水調查區處在黃河南側的坡地,坡度19~32°,海拔1850m,土壤為灰鈣土,植被區劃屬溫帶草原區域,西部草原亞區域,年均日照時數2608h,年均日照百分率59%,年均氣溫9.1℃,1月均溫-6.7℃,7月均溫22.6℃,≥0℃積溫3861℃,≥10℃積溫3315℃,年均降水量343mm。2測試方法2.1優勢種及建群種種從蘭州市南北兩山環境綠化工程指揮部所設計的西固區綠化林斑中,選擇3個林斑及其背景作為調查樣地,各樣地間植物優勢種和建群種差異明顯,故1個樣地為1個植物群落(表1)。綠化前各樣地基本同質。樣地Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ為陽坡,其中Ⅰ為原生植被,樣地Ⅱ、Ⅲ以魚鱗坑分別栽植檸條、檉柳;樣地Ⅲ為半陽坡,以水平溝栽植紫穗槐,側柏和刺槐。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ樣地均有上水工程,可實施灌溉。2.2林木層樣方采集于2005年7~8月采用分層抽樣進行一次性調查。首先沿坡從下到上在每一群落的林木層等距離抽取5個樣方,樣方面積為10m×20m;然后在每一林木層的樣方內沿對角線按等距離抽取4個灌木層樣方,樣方面積為2m×4m;最后在每個灌木層樣方內各抽取2個草本層樣方,樣方面積為0.5m×0.5m。2.3群落組成及發育狀況逐樣方計測植物種類組成,各層片平均高度及各種植物的高度、密度、蓋度、頻度及地上生物量,統計并分析各群落的種類組成、共同度、生活型與水分生態型結構、地上生物量差異及群落發育狀況等。3結果與分析從表2可知各群落之間的差異性比較大,說明綠化5年來原生植被已有較大變化。3.1不同群落種類組成調查結果表明,綠化改造的3個群落和原生植被群落之間科、屬、種數有明顯變化;群落Ⅳ和群落Ⅰ科數相同,群落Ⅱ、Ⅲ比群落Ⅰ分別增加了4科和5科;群落Ⅲ比群落Ⅰ減少了2屬,群落Ⅱ、Ⅳ比群落Ⅰ分別增加了9屬、4屬;群落Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ比群落Ⅰ分別增加了13種,11種和9種植物(圖1)。可以看出在綠化條件下各群落種類組成普遍有所增加,這主要是栽植的喬、灌木取代了原生植被的建群種,對植物群落種類組成產生了一定的調控作用。同時綠化灌溉條件改善了植物生境的水分狀況,使多數原有植物生長良好,同時有一些中旱生,中生和濕中生植物侵入,使種類組成更趨豐富。3.2群落組成與群落特征各群落種類成分發生了明顯變化。以種數較多的前4個科為例,并按種數自多至少排列,群落Ⅰ依次為菊科(Gompositae)11種、禾本科(Gramineae)10種、豆科(Leguminosae)4種,藜科(Chenopadiaceae)和十字花科(Cruciferae)各3種;群落Ⅱ依次為禾本科18種、菊科11種、蓼科(Polygonaceae)4種,豆科、莎草科、薔薇科(Rosaceae)和十字花科各3種;群落Ⅲ依次為禾本科16種、菊科9種、豆科和蓼科各4種、薔薇科和莎草科各3種;群落Ⅳ依次為菊科13種、禾本科12種、豆科5種、蓼科和十字花科各3種。其余均為單種科或寡種科。原生植被中的灰枝、紫菀、合頭草、小檗、茭蒿、冷蒿、蒙古黃芪、蒙古葶藶、戈壁針茅、金色補血草和落芒草在其他群落均未出現,而垂穗披堿草、走莖苔草等36種植物分別在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ群落中交替出現,卻未在原生植被群落中出現。這種量變過程表現出明顯的進展演替,并將導致原生植被發生質的變化。3.3群落間的共同度共同度是恒量兩種群落及其生境條件相似性的重要測度值。從圖2可以看出,科的共同度最大值出現在Ⅲ、Ⅳ兩群落間,最小值出現在Ⅰ、Ⅱ兩群落間;屬的共同度最大值出現在Ⅱ、Ⅲ兩群落間,最小值出現在Ⅰ、Ⅳ兩群落間;種的共同度最大值出現在Ⅱ、Ⅲ兩群落間,最小值出現在Ⅰ、Ⅲ兩群落間。觀察結果表明這種差異性主要與栽植的喬、灌木種類及其郁蔽度有關。3.4群落結構和群落結構組成4個群落層次結構差異明顯,其中群落Ⅰ結構性最簡單,分層明顯,由小、半灌木層和草本層構成,無明顯的亞層分化,各層的種類組成和個體數量均較少,群落Ⅱ和群落Ⅳ層次結構比較復雜,雖由灌木層和草本層組成,但亞層分化明顯,如灌木層由較為高大的檸條、檉柳與小、半灌木分別組成2個亞層,草本層亦有類似情況;群落Ⅲ層次結構最為復雜,由喬、灌、草組成3個差異明顯的層次,其中灌木層和草本層又都有明顯的亞層分化,各層或亞層的種類組成、個體數量變化亦較大,這是群落趨于穩定的重要標志。3.5群落基本成分生活型分析是認識群落層片結構的重要途徑。圖3表明各群落在生活型上的顯著差異主要反映在中高位芽等方面。其主要特點是:各群落均以地面芽植物占優勢,從群落Ⅰ~Ⅳ其比例依次為:31.71%、27.78%、26.92%和32.00%;中高位芽植物僅見于群落Ⅲ;地面芽和一年生植物是各群落植物生活型的基本成分,其比例依次為:在群落Ⅰ中占53.66%,群落Ⅱ中占50.00%,群落Ⅲ中占46.00%,群落Ⅳ中占50.00%;3種高位芽生活型在各群落中所占比例在0%~14.63%;地上芽植物為14.00%~17.31%;地上芽、地面芽、地下芽和一年生植物4個生活型的最大值都出現在Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ3個群落中。這些變化說明綠化和灌溉促使了各群落中植物生活型的多樣化。3.6群落結構特征調查區植物水分生態型由濕中生、中生、中旱生、旱生和強旱生5個類型組成(表2),其中群落Ⅰ以旱生和強旱生植物所占比例最大,依次占該群落植物總種數的56.10%和19.51%,缺乏濕中生植物;群落Ⅱ旱生和中旱生植物依次占該群落總種數的33.33%、22.22%,中生植物的比例明顯增加,所占比例高達33.33%,并出現了5.56%的濕中生植物;群落Ⅲ中生植物占該群落植物總數的34.62%,中旱生植物占28.85%,與前兩個群落比較旱生和強旱生植物明顯減少,其比例依次為25.00%和5.77%,濕中生植物占5.77%;群落Ⅳ盡管旱生植物比例高達40.00%,但和原生植被植物群落比較,中生植物比例都有較大幅度增加,其比例占26.00%,并有少量濕中生植物出現。各群落植物水分生態型的結構特點表明經過綠化和灌溉以后,原生植物水分生態型有中生化和濕中生化的演變趨勢,預示著植物生存環境逐漸良性化。在蘭州市西固區扎馬臺通過栽植喬、灌木和實施灌溉,使原生植被植物群落的科、屬、種數增加,種類成分變化表現出明顯的進展演替趨勢,群落Ⅱ和Ⅲ,Ⅱ和Ⅳ的科、屬、種共同度有很大的一致性,其余群落間科、屬、種共同度的一致性較差,主要受建群種和灌