青藏高原东北边缘云杉-冷杉林火烧迹地不同坡向植物群落结构与多样性研究

doi:10.11686/cyxb2021372

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (5): 144-155.DOI: 10.11686/cyxb2021372

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青藏高原东北边缘云杉-冷杉林火烧迹地不同坡向植物群落结构与多样性研究

周晓雷¹(), 闫月娥², 张婧³, 周旭姣⁴, 闫永琴⁵, 杨富强¹, 曹雪萍¹, 赵安¹, 赵艳丽¹, 苏静怡¹

^1.甘肃农业大学林学院，甘肃兰州 730070
^2.甘肃省林业调查规划院信息中心，甘肃兰州 730020
^3.甘肃农业大学理学院，甘肃兰州 730070
^4.甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州 730070
^5.白银市园林管理局，甘肃白银 730900

收稿日期:2021-10-09 修回日期:2021-10-29 出版日期:2022-05-20 发布日期:2022-03-30
通讯作者: 周晓雷
作者简介:Corresponding author.
周晓雷（1973-），男，甘肃通渭人，教授，博士。E-mail： zhouxl@gsau.edu.cn
基金资助:
甘肃省GEF/OP12项目“青藏高原东北边缘云杉-冷杉火烧迹地森林演替动态及演替机理研究”(03619078)

Vegetation community structure and diversity in a burned area of Picea asperata-Abies fabri forest on different aspects on the northeastern margin of the Qinghai-Tibetan Plateau

Xiao-lei ZHOU¹(), Yue-e YAN², Jing ZHANG³, Xu-jiao ZHOU⁴, Yong-qin YAN⁵, Fu-qiang YANG¹, Xue-ping CAO¹, An ZHAO¹, Yan-li ZHAO¹, Jing-yi SU¹

^1.College of Forestry，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China
^2.Information Center，Forestry Inventory and Planning Institute of Gansu Province，Lanzhou 730020，China
^3.College of Science，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China
^4.Pratacultural College，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China
^5.Garden Administration Bureau of Baiyin City，Baiyin 730900，China

Received:2021-10-09 Revised:2021-10-29 Online:2022-05-20 Published:2022-03-30
Contact: Xiao-lei ZHOU

摘要/Abstract

摘要：

采用野外调查与植物群落相似性分析，研究了青藏高原东北边缘云杉-冷杉林火烧迹地不同坡向植物群落组成和物种多样性特点，结果表明：经过火后15年恢复，云杉-冷杉火烧迹地有草本植物22科40属46种，其中优势科有菊科，种类数最多（11种），其次为毛茛科6种，伞形科4种，蓼科3种，茜草科、龙胆科、蔷薇科和忍冬科各2种；在草地北坡、西北坡、东北坡和东坡分别分布着高山冷蕨+密生薹草+总状橐吾群落、密生薹草+高山冷蕨+野草莓群落、密生薹草+野草莓+箭竹群落和密生薹草+野草莓+总状橐吾群落；北坡的Margarlef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数最高，东坡的Simpson优势度指数最高，而4个坡向草地的Pielou均匀度指数差异不显著；不同坡向植物群落存在一定的梯度格局，但是彼此分布之间存在一定的差异。通过研究分析可以得出：随着坡向由阴坡（北坡）到半阳坡（东坡）的变化，植被盖度逐渐减小；北坡的Margarlef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数均最大，其次是西北坡和东北坡，而东坡的最小；不同坡向植被类型分异现象较弱，植物群落存在相似性。

关键词: 火烧迹地, 云杉-冷杉林, 高山草甸, 群落结构, 多样性

Abstract:

In this study， we conducted field surveys to determine the composition and diversity of the plant community in a burned area of Picea asperata-Abies fabri forest on the northeastern margin of the Qinghai-Tibetan Plateau. Non-metric multidimensional scaling methods were used to analyze the data. Twenty-two families， 40 genera， and 46 species were identified in the burned areas. The dominant families were Compositae （11）， Ranunculaceae （6）， Apiaceae （4）， Polygonaceae （3）， Rubiaceae （2）， Gentianaceae （2）， Rosaceae （2）， and Caprifoliaceae （2）. Different communities were distributed on slopes with different aspects： a Cystopteris montana+Carex crebra+Ligularia botryodes community on the north-facing （N） slope， a C. crebra+C. montana+Fragaria vesca community on the northwest-facing slope， a C. crebra+ F. vesca+Fargesia spathacea community on the northeast-facing slope， and a C. crebra+F. vesca+L. botryodes community on the east-facing （E） slope. The community on the N slope had the highest Margalef’s richness index and Shannon-Wiener diversity values， while the community on E slopes had the highest Simpson’s dominance index. There were no significant differences in Pielou’s evenness index of vegetation among the four different slopes. A gradient distribution pattern of vegetation existed on the different slopes， and there was some overlap among community distributions. The extent of vegetation cover decreased from the cloudy slope （N） to the semi-sunny slope （E）. The slopes were ranked， from highest values of Margalef’s richness index and Shannon-Wiener diversity index to lowest， as follows： N>NW>NE>E.

Key words: burned area, Picea asperata-Abies fabri forest, alpine meadow, community structure, diversity

周晓雷, 闫月娥, 张婧, 周旭姣, 闫永琴, 杨富强, 曹雪萍, 赵安, 赵艳丽, 苏静怡. 青藏高原东北边缘云杉-冷杉林火烧迹地不同坡向植物群落结构与多样性研究[J]. 草业学报, 2022, 31(5): 144-155.

Xiao-lei ZHOU, Yue-e YAN, Jing ZHANG, Xu-jiao ZHOU, Yong-qin YAN, Fu-qiang YANG, Xue-ping CAO, An ZHAO, Yan-li ZHAO, Jing-yi SU. Vegetation community structure and diversity in a burned area of Picea asperata-Abies fabri forest on different aspects on the northeastern margin of the Qinghai-Tibetan Plateau[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(5): 144-155.

图/表 7

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样地编号Sample number	海拔Altitude （m）	坡度Declivity	坡向Slope	纬度Latitude	经度Longitude
NW₁	2975	22°	西北 294° Northwest 294°	34°10′40.66″	103°12′54.46″
NW₂	3045	38°	西北 308° Northwest 308°	34°10′43.38″	103°12′54.47″
NW₃	3187	52°	西北 332° Northwest 332°	34°10′45.33″	103°12′54.46″
NW₄	3285	43°	西北 326° Northwest 326°	34°10′46.26″	103°12′57.46″
NW₅	3390	28°	西北 314° Northwest 314°	34°10′47.30″	103°12′54.47″
N₁	2981	27°	北351° North 351°	34°10′40.66″	102°37′51.35″
N₂	3075	41°	北339° North 339°	34°10′43.38″	103°37′52.38″
N₃	3147	47°	北 12° North 12°	34°10′45.33″	103°37′51.36″
N₄	3286	32°	北 8° North 8°	34°10′46.26″	103°37′51.28″
NE₁	3045	30°	东北62° Northeast 62°	34°10′47.30″	103°37′52.62″
NE₂	3125	24°	东北 48° Northeast 48°	34°10′40.66″	102°12′56.38″
NE₃	3381	35°	东北 65° Northeast 65°	34°10′43.38″	102°12′57.43″
E₁	2895	60°	东 81° East 81°	34°10′45.33″	102°12′57.36″
E₂	3145	43°	东 68° East 68°	34°10′46.26″	102°12′57.44″
E₃	3298	28°	东 107° East 107°	34°10′47.30″	102°12′57.37″

样地编号Sample number	海拔Altitude （m）	坡度Declivity	坡向Slope	纬度Latitude	经度Longitude
NW₁	2975	22°	西北 294° Northwest 294°	34°10′40.66″	103°12′54.46″
NW₂	3045	38°	西北 308° Northwest 308°	34°10′43.38″	103°12′54.47″
NW₃	3187	52°	西北 332° Northwest 332°	34°10′45.33″	103°12′54.46″
NW₄	3285	43°	西北 326° Northwest 326°	34°10′46.26″	103°12′57.46″
NW₅	3390	28°	西北 314° Northwest 314°	34°10′47.30″	103°12′54.47″
N₁	2981	27°	北351° North 351°	34°10′40.66″	102°37′51.35″
N₂	3075	41°	北339° North 339°	34°10′43.38″	103°37′52.38″
N₃	3147	47°	北 12° North 12°	34°10′45.33″	103°37′51.36″
N₄	3286	32°	北 8° North 8°	34°10′46.26″	103°37′51.28″
NE₁	3045	30°	东北62° Northeast 62°	34°10′47.30″	103°37′52.62″
NE₂	3125	24°	东北 48° Northeast 48°	34°10′40.66″	102°12′56.38″
NE₃	3381	35°	东北 65° Northeast 65°	34°10′43.38″	102°12′57.43″
E₁	2895	60°	东 81° East 81°	34°10′45.33″	102°12′57.36″
E₂	3145	43°	东 68° East 68°	34°10′46.26″	102°12′57.44″
E₃	3298	28°	东 107° East 107°	34°10′47.30″	102°12′57.37″

科 Family	属 Genus	物种 Species	生活型 Life form	重要值Important value （%）
科 Family	属 Genus	物种 Species	生活型 Life form	北坡N	西北坡NW	东北坡NE	东坡E
菊科Compositae	蒿属Artemisia	艾Artemisia argyi	P	2.94±1.05	3.73±0.34	3.47±3.47	4.39±0.06
	蒿属Artemisia	青蒿Artemisia carvifolia	A	-	2.38±0.02	1.97±0.14	-
	风毛菊属Saussurea	大耳叶风毛菊Saussurea macrota	P	2.31±2.16	-	2.64±0.75	-
	毛连菜属Picris	毛连菜Picris hieracioides	P	0.37±0.24	1.14±0.07	0.39±0.13	-
	紫菀属Aster	三脉紫菀Aster ageratoides	P	-	0.41±0.38	0.87±0.87	1.23±1.00
	香青属Anaphalis	香青Anaphalis sinica	P	-	0.70±0.22	0.91±0.74	0.84±0.17
	天名精属Carpesium	烟管头草Carpesium cernuum	P	0.67±0.65	-	-	-
	蟹甲草属Parasenecio	蟹甲草Parasenecio forrestii	P	0.69±0.29	0.29±0.14	-	-
	蟹甲草属Parasenecio	蛛毛蟹甲草Parasenecio roborowskii	P	-	-	2.92±2.92	3.10±0.32
	橐吾属Ligularia	掌叶橐吾Ligularia przewalskii	P	1.21±0.73	-	-	-
	橐吾属Ligularia	总状橐吾L. botryodes	P	8.00±7.26	7.60±0.29	7.24±4.09	7.38±3.55
伞形科Apiaceae	变豆菜属Sanicula	变豆菜Sanicula chinensis	P	0.51±0.41	-	-	-
	窃衣属Torilis	小窃衣Torilis japonica	A	0.32±0.25	0.28±0.28	0.17±0.14	0.10±0.10
	独活属Heracleum	短毛独活Heracleum moellendorffii	P	5.89±2.02	2.44±0.59	-	-
	羌活属Notopterygium	宽叶羌活Notopterygium franchetii	P	-	-	0.85±0.43	-
大戟科Euphorbiaceae	大戟属Euphorbia	大戟Euphorbia pekinensis	P	1.11±0.55	2.43±0.07	-	2.52±1.49
唇形科Labiatae	鼠尾草属Salvia	丹参Salvia miltiorrhiza	P	0.94±0.18	0.45±0.23	0.38±0.38	0.19±0.16
灯心草科Juncaceae	灯心草属Juncus	灯心草Juncus effusus	P	-	0.17±0.04	-	-
冷蕨科 Cystopteridaceae	冷蕨属Cystopteris	高山冷蕨C. montana	A	13.96±6.67	10.93±8.44	7.45±6.60	6.13±6.13
毛茛科Ranunculaceae	毛茛属Ranunculus	高原毛茛Ranunculus tanguticus	P	-	1.88±0.97	-	2.69±0.57
	唐松草属Thalictrum	美花唐松草Thalictrum callianthum	P	1.02±0.50	-	-	-
	铁线莲属Clematis	铁线莲Clematis florida	V	2.30±1.47	2.18±0.47	1.54±1.54	0.86±0.52
	银莲花属Anemone	小银莲花Anemone exigua	P	0.52±0.30	0.63±0.41	0.77±0.30	0.82±0.30
	唐松草属Thalictrum	亚欧唐松草Thalictrum minus	P	1.67±0.73	-	-	-
	升麻属Cimicifuga	单穗升麻Cimicifuga simplex	P	-	0.64±0.35	0.59±0.04	0.52±0.44
禾本科Gramineae	箭竹属Fargesia	箭竹F. spathacea	P	-	-	8.32±6.03	5.84±1.30
忍冬科Caprifoliaceae	接骨木属Sambucus	接骨草Sambucus chinensis	P	0.79±0.79	0.65±0.14	0.51±0.27	-
忍冬科Caprifoliaceae	接骨木属Sambucus	血满草Sambucus adnata	P	2.01±1.99	3.25±0.71	-	3.22±0.20
牻牛儿苗科Geraniaceae	老鹳草属Geranium	老鹳草Geranium wilfordii	P	0.79±1.03	0.74±0.06	0.56±0.56	-
蔷薇科Rosaceae	路边青属Geum	路边青Geum aleppicum	P	-	-	3.29±0.23	3.06±1.25
蔷薇科Rosaceae	草莓属Fragaria	野草莓F. vesca	P	5.67±2.98	8.04±3.62	14.87±1.73	16.83±11.25
莎草科Cyperaceae	薹草属Carex	密生薹草C. crebra	P	13.34±10.72	26.21±5.51	30.57±7.07	33.27±2.73
蓼科Polygonaceae	蓼属Polygonum	尼泊尔蓼Polygonum nepalense	A	0.08±0.06	0.96±0.24	0.67±0.67	2.55±0.74
		腺点柔毛蓼Polygonum sparsipilosum	P	0.59±0.59	-	-	-
		珠芽蓼Polygonum viviparum	P	-	-	0.69±0.08	-
车前科Plantaginaceae	车前属Plantago	平车前Plantago depressa	A	1.41±0.25	0.85±0.24	0.80±0.75	1.90±0.80
茜草科Rubiaceae	茜草属Rubia	茜草Rubia cordifolia	V	0.40±0.13	-	-	0.43±0.43
茜草科Rubiaceae	拉拉藤属Galium	猪殃殃Galium spurium	A	2.36±1.77	1.51±0.26	1.38±1.27	1.11±0.12
龙胆科Gentianaceae	龙胆属Gentiana	秦艽Gentiana macrophylla	P	-	0.25±0.02	-	0.26±0.06
龙胆科Gentianaceae	花锚属Halenia	椭圆叶花锚Halenia elliptica	A	1.21±1.07	-	1.70±1.31	-
玄参科Scrophulariaceae	婆婆纳属Veronica	唐古拉婆婆纳Veronica vandellioides	A	1.24±1.24	1.15±0.47	1.95±1.46	1.35±1.12
景天科Crassulaceae	八宝属Hylotelephium	狭穗八宝Hylotelephium angustum	P	1.96±0.22	-	-	-
柳叶菜科 Onagraceae	柳叶菜属Epilobium	长籽柳叶菜Epilobium pyrricholophum	P	-	-	-	2.59±1.59
花荵科Polemoniaceae	花荵属Polemonium	中华花荵Polemonium chinense	P	-	-	0.33±0.14	0.86±0.53
五加科Araliaceae	人参属Panax	珠子参Panax japonicus var. major	P	-	-	0.51±0.21	0.78±0.39
酢浆草科 Oxalidaceae	酢浆草属Oxalis	酢浆草Oxalis corniculata	P	0.32±0.25	0.26±0.17	-	-
植物种数Number of plant species		46		31	27	30	27

科 Family	属 Genus	物种 Species	生活型 Life form	重要值Important value （%）
科 Family	属 Genus	物种 Species	生活型 Life form	北坡N	西北坡NW	东北坡NE	东坡E
菊科Compositae	蒿属Artemisia	艾Artemisia argyi	P	2.94±1.05	3.73±0.34	3.47±3.47	4.39±0.06
	蒿属Artemisia	青蒿Artemisia carvifolia	A	-	2.38±0.02	1.97±0.14	-
	风毛菊属Saussurea	大耳叶风毛菊Saussurea macrota	P	2.31±2.16	-	2.64±0.75	-
	毛连菜属Picris	毛连菜Picris hieracioides	P	0.37±0.24	1.14±0.07	0.39±0.13	-
	紫菀属Aster	三脉紫菀Aster ageratoides	P	-	0.41±0.38	0.87±0.87	1.23±1.00
	香青属Anaphalis	香青Anaphalis sinica	P	-	0.70±0.22	0.91±0.74	0.84±0.17
	天名精属Carpesium	烟管头草Carpesium cernuum	P	0.67±0.65	-	-	-
	蟹甲草属Parasenecio	蟹甲草Parasenecio forrestii	P	0.69±0.29	0.29±0.14	-	-
	蟹甲草属Parasenecio	蛛毛蟹甲草Parasenecio roborowskii	P	-	-	2.92±2.92	3.10±0.32
	橐吾属Ligularia	掌叶橐吾Ligularia przewalskii	P	1.21±0.73	-	-	-
	橐吾属Ligularia	总状橐吾L. botryodes	P	8.00±7.26	7.60±0.29	7.24±4.09	7.38±3.55
伞形科Apiaceae	变豆菜属Sanicula	变豆菜Sanicula chinensis	P	0.51±0.41	-	-	-
	窃衣属Torilis	小窃衣Torilis japonica	A	0.32±0.25	0.28±0.28	0.17±0.14	0.10±0.10
	独活属Heracleum	短毛独活Heracleum moellendorffii	P	5.89±2.02	2.44±0.59	-	-
	羌活属Notopterygium	宽叶羌活Notopterygium franchetii	P	-	-	0.85±0.43	-
大戟科Euphorbiaceae	大戟属Euphorbia	大戟Euphorbia pekinensis	P	1.11±0.55	2.43±0.07	-	2.52±1.49
唇形科Labiatae	鼠尾草属Salvia	丹参Salvia miltiorrhiza	P	0.94±0.18	0.45±0.23	0.38±0.38	0.19±0.16
灯心草科Juncaceae	灯心草属Juncus	灯心草Juncus effusus	P	-	0.17±0.04	-	-
冷蕨科 Cystopteridaceae	冷蕨属Cystopteris	高山冷蕨C. montana	A	13.96±6.67	10.93±8.44	7.45±6.60	6.13±6.13
毛茛科Ranunculaceae	毛茛属Ranunculus	高原毛茛Ranunculus tanguticus	P	-	1.88±0.97	-	2.69±0.57
	唐松草属Thalictrum	美花唐松草Thalictrum callianthum	P	1.02±0.50	-	-	-
	铁线莲属Clematis	铁线莲Clematis florida	V	2.30±1.47	2.18±0.47	1.54±1.54	0.86±0.52
	银莲花属Anemone	小银莲花Anemone exigua	P	0.52±0.30	0.63±0.41	0.77±0.30	0.82±0.30
	唐松草属Thalictrum	亚欧唐松草Thalictrum minus	P	1.67±0.73	-	-	-
	升麻属Cimicifuga	单穗升麻Cimicifuga simplex	P	-	0.64±0.35	0.59±0.04	0.52±0.44
禾本科Gramineae	箭竹属Fargesia	箭竹F. spathacea	P	-	-	8.32±6.03	5.84±1.30
忍冬科Caprifoliaceae	接骨木属Sambucus	接骨草Sambucus chinensis	P	0.79±0.79	0.65±0.14	0.51±0.27	-
忍冬科Caprifoliaceae	接骨木属Sambucus	血满草Sambucus adnata	P	2.01±1.99	3.25±0.71	-	3.22±0.20
牻牛儿苗科Geraniaceae	老鹳草属Geranium	老鹳草Geranium wilfordii	P	0.79±1.03	0.74±0.06	0.56±0.56	-
蔷薇科Rosaceae	路边青属Geum	路边青Geum aleppicum	P	-	-	3.29±0.23	3.06±1.25
蔷薇科Rosaceae	草莓属Fragaria	野草莓F. vesca	P	5.67±2.98	8.04±3.62	14.87±1.73	16.83±11.25
莎草科Cyperaceae	薹草属Carex	密生薹草C. crebra	P	13.34±10.72	26.21±5.51	30.57±7.07	33.27±2.73
蓼科Polygonaceae	蓼属Polygonum	尼泊尔蓼Polygonum nepalense	A	0.08±0.06	0.96±0.24	0.67±0.67	2.55±0.74
		腺点柔毛蓼Polygonum sparsipilosum	P	0.59±0.59	-	-	-
		珠芽蓼Polygonum viviparum	P	-	-	0.69±0.08	-
车前科Plantaginaceae	车前属Plantago	平车前Plantago depressa	A	1.41±0.25	0.85±0.24	0.80±0.75	1.90±0.80
茜草科Rubiaceae	茜草属Rubia	茜草Rubia cordifolia	V	0.40±0.13	-	-	0.43±0.43
茜草科Rubiaceae	拉拉藤属Galium	猪殃殃Galium spurium	A	2.36±1.77	1.51±0.26	1.38±1.27	1.11±0.12
龙胆科Gentianaceae	龙胆属Gentiana	秦艽Gentiana macrophylla	P	-	0.25±0.02	-	0.26±0.06
龙胆科Gentianaceae	花锚属Halenia	椭圆叶花锚Halenia elliptica	A	1.21±1.07	-	1.70±1.31	-
玄参科Scrophulariaceae	婆婆纳属Veronica	唐古拉婆婆纳Veronica vandellioides	A	1.24±1.24	1.15±0.47	1.95±1.46	1.35±1.12
景天科Crassulaceae	八宝属Hylotelephium	狭穗八宝Hylotelephium angustum	P	1.96±0.22	-	-	-
柳叶菜科 Onagraceae	柳叶菜属Epilobium	长籽柳叶菜Epilobium pyrricholophum	P	-	-	-	2.59±1.59
花荵科Polemoniaceae	花荵属Polemonium	中华花荵Polemonium chinense	P	-	-	0.33±0.14	0.86±0.53
五加科Araliaceae	人参属Panax	珠子参Panax japonicus var. major	P	-	-	0.51±0.21	0.78±0.39
酢浆草科 Oxalidaceae	酢浆草属Oxalis	酢浆草Oxalis corniculata	P	0.32±0.25	0.26±0.17	-	-
植物种数Number of plant species		46		31	27	30	27

群落优势种 Community dominant species	盖度 Coverage （%）	平均高度 Mean height （cm）
高山冷蕨C. montana	100	15.67
密生薹草C. crebra		29.36
总状橐吾L. botryodes		7.33
密生薹草C. crebra	92	24.67
高山冷蕨C. montana		14.82
野草莓F. vesca		7.41
密生薹草C. crebra	90	18.15
野草莓F. vesca		7.38
箭竹F. spathacea		75.38
密生薹草C. crebra	87	22.52
野草莓F. vesca		7.45
总状橐吾L. botryodes		8.26

青藏高原东北边缘云杉-冷杉林火烧迹地不同坡向植物群落结构与多样性研究

Vegetation community structure and diversity in a burned area of Picea asperata-Abies fabri forest on different aspects on the northeastern margin of the Qinghai-Tibetan Plateau

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图/表 7

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