呼伦贝尔草甸草原区主要植物种群生态位特征与物种多样性对封育年限响应

doi:10.11686/cyxb2021127

草业学报 ›› 2021, Vol. 30 ›› Issue (10): 15-25.DOI: 10.11686/cyxb2021127

呼伦贝尔草甸草原区主要植物种群生态位特征与物种多样性对封育年限响应

聂莹莹(), 陈金强, 辛晓平, 徐丽君(), 杨桂霞, 王旭

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站，北京 100081

收稿日期:2021-04-06 修回日期:2021-05-12 出版日期:2021-09-16 发布日期:2021-09-16
通讯作者: 徐丽君
作者简介:Corresponding author. E-mail： xulijun@caas.cn
聂莹莹（1990-），女，辽宁鞍山人，研究实习员，硕士。E-mail： 547105832@qq.com
基金资助:
国家重点研发计划项目草地碳收支监测评估技术合作研究(2017YFE0104500);农田草地生态质量监测技术集成与应用示范(2017YFC0503805);呼伦贝尔退化草甸草原综合治理技术与模式(2016YFC0500603);国家自然基金开垦对温性草甸草原土壤氮转化与平衡的影响微生物学机制(41703081)

Responses of niche characteristics and species diversity of main plant populations to duration of enclosure in the Hulun Buir meadow steppe

Ying-ying NIE(), Jin-qiang CHEN, Xiao-ping XIN, Li-jun XU(), Gui-xia YANG, Xu WANG

Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Hulun Buir Grassland Ecosystem Research Station，Beijing 100081，China

Received:2021-04-06 Revised:2021-05-12 Online:2021-09-16 Published:2021-09-16
Contact: Li-jun XU

摘要/Abstract

摘要：

采用Levins生态位指数、Pianka生态位重叠指数和物种多样性指数，分析草甸草原区主要植物种群生态位对封育年限的响应特征。结果表明：退化草地实施封育措施后，群落中主要植物种群生态位宽度发生变化，未封育（对照区）样地以多年生草本植物蒲公英生态位宽度最大；封育年限为4和13年时，生态位宽度最大的物种均为展枝唐松草；封育年限为5、6、8和10年时，生态位宽度最高的物种依次是羊草、麻花头、囊花鸢尾和贝加尔针茅；退化草地实施封育后，物种间生态位重叠指数值集中在0.6~0.9，而未封育样地物种生态位重叠指数值在0.0~0.3；随着封育年限的增加，生态位重叠指数总平均值表现出先增加后降低的变化趋势，其中未封育（对照区）样地主要植物种群生态位重叠指数总平均值最低，封育5年时，主要植物种群生态位重叠指数总平均值最大，为0.68；封育草地的主要植物种群的生态位重叠指数平均值较未封育（对照区）样地增加了40.76%~93.68%；封育年限为5年时，Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数最大，分别比未封育（对照区）增加了45.46%、16.51%、45.80%和23.38%。封育后，群落多样性、丰富度和均匀度显著增加，并且植物种间竞争加剧，但在封育5年后，随着封育年限的增加，多样性、丰富度以及均匀度逐渐降低，导致生态位分化，种间竞争减缓，群落趋于稳定。因此，从物种多样性角度出发，该区封育时间不宜过长，在封育5年后，可采取适当利用，保护群落多样性。

关键词: 草甸草原, 围栏封育, 生态位, 物种多样性

Abstract:

In this study， we determined the responses of main plant populations in the meadow steppe area to enclosure for various periods of time. Levin’s niche index， Pianka’s niche overlap index， and species diversity indexes were calculated to analyze the niche response characteristics of the main plant populations. The results showed that the niche breadth of main plant populations in degraded grassland changed after enclosure. The largest niche breadth of the perennial herb Taraxacum mongolicum was in the unenclosed （control） plot. At 4 and 13 years of enclosure， pinegrass had the largest niche breadth. At 5， 6， 8， and 10 years of enclosure， the species with the largest niche breadth were Leymus chinensis， Serratula komarovii， Iris ventricosa， and Stipa baicalensis. After the enclosure of degraded grassland， the niche overlap index between species was concentrated in the range of 0.6-0.9， while the niche overlap index between species in the unenclosed plot was in the range of 0.0-0.3. As the period of enclosure increased， the total average value of the niche overlap index tended to first increase and then decrease. The lowest total average value of the niche overlap index of main plant populations was in the unenclosed （control） plot. The highest total average value of the niche overlap index of the main plant populations was 0.68 at 5 years of enclosure. The total average value of the niche overlap index of main plant populations in enclosed grassland was 40.76%-93.68% higher than that in unenclosed grassland. The highest values of the Shannon-Wiener diversity index， Simpson’s diversity index， Margalef’s richness index， Pielou’s evenness index were obtained at 5 years of enclosure， and were 45.46%， 16.51%， 45.80% and 23.38% higher than their respective values in the control （unenclosed） site. Enclosure significantly increased community diversity， richness， and evenness， and intensified interspecific competition. However， as the period of enclosure extended beyond 5 years， the diversity， richness and uniformity gradually decreased. This led to niche differentiation， the slowing of inter-species competition， and stabilization of the community. Therefore， from the perspective of species diversity alone， the enclosure time should not be too long. After 5 years of enclosure， appropriate measures may be implemented to protect community diversity.

Key words: meadow steppe, enclosure, niche, species diversity

聂莹莹, 陈金强, 辛晓平, 徐丽君, 杨桂霞, 王旭. 呼伦贝尔草甸草原区主要植物种群生态位特征与物种多样性对封育年限响应[J]. 草业学报, 2021, 30(10): 15-25.

Ying-ying NIE, Jin-qiang CHEN, Xiao-ping XIN, Li-jun XU, Gui-xia YANG, Xu WANG. Responses of niche characteristics and species diversity of main plant populations to duration of enclosure in the Hulun Buir meadow steppe[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2021, 30(10): 15-25.

图/表 5

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编号 NO.	植物种 Species	未封育 F₀	封育4年 F₄	封育5年 F₅	封育6年 F₆	封育8年 F₈	封育10年 F₁₀	封育13年 F₁₃
S1	展枝唐松草 T. squarrosum		2.13	3.29	2.82	4.64	7.52	4.60
S2	早熟禾 P. sphondylodes		1.71	3.53	8.23
S3	羽茅 A. sibiricum	1.61	6.68	1.02	2.96	1.15	4.50	2.05
S4	羊草 L. chinensis	8.90	20.44	20.40	22.20	27.92	37.88	18.08
S5	细叶白头翁 P. turczaninovii		3.05	11.35	4.08	3.29	2.44	8.62
S6	双齿葱 Allium bidentatum		1.37	1.24
S7	沙参 A. stricta		1.81	2.13	13.24	5.61	2.59	1.38
S8	日阴菅 C. pediformis		7.64	9.72	3.01	13.94	4.84	13.88
S9	洽草 Koeleria cristata		1.70	3.44
S10	蓬子菜 Galium verum		2.22	1.51	2.07	1.80	1.81	2.52
S11	囊花鸢尾 Iris ventricosa	1.91	2.04	1.08	2.07	4.99	3.46	1.38
S12	麻花头 S. komarovii	1.65	4.79	5.02	5.62	3.93	5.07	3.54
S13	裂叶荆芥 Schizonepeta multifida		1.94	2.03
S14	裂叶蒿 A. laciniata	2.83	9.37	7.12	8.96	11.72	6.43	13.89
S15	二裂委陵菜 Potentilla bifurca		1.07	1.67	1.03	1.28	1.14	2.46
S16	寸草苔 C. duriuscula	36.28	8.86	10.78	1.94	4.56	3.61	5.95
S17	糙隐子草 A. sibiricum	5.98	2.54	2.68
S18	扁蓿豆 M. ruthenica	1.63	2.68
S19	贝加尔针茅 S. baicalensis	6.09	6.04	3.69	5.41	3.03	4.37	5.71
S20	瓣蕊唐松草 Thalictrum petaloideum		1.30	2.70	1.22
S21	狭叶青蒿 Artemisia dracunculus				1.65	1.63	2.53	1.36
S22	山野豌豆 Vicia amoena					1.46		2.83
S23	披针叶黄华 Thermopsis lanceolata	1.65				1.27	3.18	3.51
S24	柴胡 Bupleurum scorzonerifolium			1.44			1.17
S25	冷蒿 Artemisia frigida	1.69
S26	独行菜 Lepidium apetalum	3.86
S27	车前 Plantago asiatica	3.15
S28	蒲公英 Taraxacum mongolicum	2.81
S29	斜茎黄芪 Astragalus adsurgens	4.23

编号 NO.	植物种 Species	未封育 F₀	封育4年 F₄	封育5年 F₅	封育6年 F₆	封育8年 F₈	封育10年 F₁₀	封育13年 F₁₃
S1	展枝唐松草 T. squarrosum		2.13	3.29	2.82	4.64	7.52	4.60
S2	早熟禾 P. sphondylodes		1.71	3.53	8.23
S3	羽茅 A. sibiricum	1.61	6.68	1.02	2.96	1.15	4.50	2.05
S4	羊草 L. chinensis	8.90	20.44	20.40	22.20	27.92	37.88	18.08
S5	细叶白头翁 P. turczaninovii		3.05	11.35	4.08	3.29	2.44	8.62
S6	双齿葱 Allium bidentatum		1.37	1.24
S7	沙参 A. stricta		1.81	2.13	13.24	5.61	2.59	1.38
S8	日阴菅 C. pediformis		7.64	9.72	3.01	13.94	4.84	13.88
S9	洽草 Koeleria cristata		1.70	3.44
S10	蓬子菜 Galium verum		2.22	1.51	2.07	1.80	1.81	2.52
S11	囊花鸢尾 Iris ventricosa	1.91	2.04	1.08	2.07	4.99	3.46	1.38
S12	麻花头 S. komarovii	1.65	4.79	5.02	5.62	3.93	5.07	3.54
S13	裂叶荆芥 Schizonepeta multifida		1.94	2.03
S14	裂叶蒿 A. laciniata	2.83	9.37	7.12	8.96	11.72	6.43	13.89
S15	二裂委陵菜 Potentilla bifurca		1.07	1.67	1.03	1.28	1.14	2.46
S16	寸草苔 C. duriuscula	36.28	8.86	10.78	1.94	4.56	3.61	5.95
S17	糙隐子草 A. sibiricum	5.98	2.54	2.68
S18	扁蓿豆 M. ruthenica	1.63	2.68
S19	贝加尔针茅 S. baicalensis	6.09	6.04	3.69	5.41	3.03	4.37	5.71
S20	瓣蕊唐松草 Thalictrum petaloideum		1.30	2.70	1.22
S21	狭叶青蒿 Artemisia dracunculus				1.65	1.63	2.53	1.36
S22	山野豌豆 Vicia amoena					1.46		2.83
S23	披针叶黄华 Thermopsis lanceolata	1.65				1.27	3.18	3.51
S24	柴胡 Bupleurum scorzonerifolium			1.44			1.17
S25	冷蒿 Artemisia frigida	1.69
S26	独行菜 Lepidium apetalum	3.86
S27	车前 Plantago asiatica	3.15
S28	蒲公英 Taraxacum mongolicum	2.81
S29	斜茎黄芪 Astragalus adsurgens	4.23

编号 NO.	植物种 Species	未封育 F₀	封育4年 F₄	封育5年 F₅	封育6年 F₆	封育8年 F₈	封育10年 F₁₀	封育13年 F₁₃
S1	展枝唐松草T. squarrosum		0.93	0.65	0.71	0.72	0.77	0.85
S2	早熟禾P. sphondylodes		0.64	0.55	0.33
S3	羽茅A. sibiricum	0.34	0.70	0.61	0.85	0.20	0.51	0.49
S4	羊草L. chinensis	0.53	0.57	0.96	0.78	0.87	0.87	0.58
S5	细叶白头翁P. turczaninovii		0.59	0.89	0.83	0.66	0.52	0.53
S6	双齿葱A. bidentatum		0.69	0.77
S7	沙参A. stricta		0.66	0.82	0.75	0.78	0.50	0.37
S8	日阴菅C. pediformis		0.76	0.75	0.75	0.85	0.57	0.65
S9	洽草K. cristata		0.82	0.60
S10	蓬子菜G. verum		0.60	0.63	0.38	0.42	0.63	0.59
S11	囊花鸢尾I. ventricosa	0.32	0.67	0.68	0.88	0.92	0.63	0.57
S12	麻花头S. komarovii	0.59	0.89	0.85	0.89	0.76	0.68	0.62
S13	裂叶荆芥S. multifida		0.37	0.34
S14	裂叶蒿A. laciniata	0.50	0.78	0.77	0.82	0.68	0.85	0.74
S15	二裂委陵菜P. bifurca		0.50	0.30	0.83	0.42	0.26	0.30
S16	寸草苔C. duriuscula	0.79	0.77	0.66	0.58	0.23	0.55	0.41
S17	糙隐子草A. sibiricum	0.43	0.65	0.82
S18	扁蓿豆M. ruthenica	0.22	0.12
S19	贝加尔针茅S. baicalensis	0.51	0.70	0.86	0.84	0.53	0.89	0.54
S20	瓣蕊唐松草T. petaloideum		0.33	0.37	0.45
S21	狭叶青蒿A. dracunculus				0.34	0.37	0.36	0.31
S22	山野豌豆V. amoena					0.33		0.37
S23	披针叶黄华T. lanceolata	0.15				0.16	0.67	0.47
S24	柴胡B. scorzonerifolium			0.57			0.36
S25	冷蒿A. frigida	0.10
S26	独行菜L. apetalum	0.61
S27	车前P. asiatica	0.17
S28	蒲公英T. mongolicum	0.91
S29	斜茎黄芪A. adsurgens	0.62

编号 NO.	植物种 Species	未封育 F₀	封育4年 F₄	封育5年 F₅	封育6年 F₆	封育8年 F₈	封育10年 F₁₀	封育13年 F₁₃
S1	展枝唐松草T. squarrosum		0.93	0.65	0.71	0.72	0.77	0.85
S2	早熟禾P. sphondylodes		0.64	0.55	0.33
S3	羽茅A. sibiricum	0.34	0.70	0.61	0.85	0.20	0.51	0.49
S4	羊草L. chinensis	0.53	0.57	0.96	0.78	0.87	0.87	0.58
S5	细叶白头翁P. turczaninovii		0.59	0.89	0.83	0.66	0.52	0.53
S6	双齿葱A. bidentatum		0.69	0.77
S7	沙参A. stricta		0.66	0.82	0.75	0.78	0.50	0.37
S8	日阴菅C. pediformis		0.76	0.75	0.75	0.85	0.57	0.65
S9	洽草K. cristata		0.82	0.60
S10	蓬子菜G. verum		0.60	0.63	0.38	0.42	0.63	0.59
S11	囊花鸢尾I. ventricosa	0.32	0.67	0.68	0.88	0.92	0.63	0.57
S12	麻花头S. komarovii	0.59	0.89	0.85	0.89	0.76	0.68	0.62
S13	裂叶荆芥S. multifida		0.37	0.34
S14	裂叶蒿A. laciniata	0.50	0.78	0.77	0.82	0.68	0.85	0.74
S15	二裂委陵菜P. bifurca		0.50	0.30	0.83	0.42	0.26	0.30
S16	寸草苔C. duriuscula	0.79	0.77	0.66	0.58	0.23	0.55	0.41
S17	糙隐子草A. sibiricum	0.43	0.65	0.82
S18	扁蓿豆M. ruthenica	0.22	0.12
S19	贝加尔针茅S. baicalensis	0.51	0.70	0.86	0.84	0.53	0.89	0.54
S20	瓣蕊唐松草T. petaloideum		0.33	0.37	0.45
S21	狭叶青蒿A. dracunculus				0.34	0.37	0.36	0.31
S22	山野豌豆V. amoena					0.33		0.37
S23	披针叶黄华T. lanceolata	0.15				0.16	0.67	0.47
S24	柴胡B. scorzonerifolium			0.57			0.36
S25	冷蒿A. frigida	0.10
S26	独行菜L. apetalum	0.61
S27	车前P. asiatica	0.17
S28	蒲公英T. mongolicum	0.91
S29	斜茎黄芪A. adsurgens	0.62

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呼伦贝尔草甸草原区主要植物种群生态位特征与物种多样性对封育年限响应

Responses of niche characteristics and species diversity of main plant populations to duration of enclosure in the Hulun Buir meadow steppe

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图/表 5

参考文献 36

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