灵武白芨滩不同年限柠条固沙林林下草本群落演替规律及机制

doi:10.11686/cyxb2023150

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (3): 13-23.DOI: 10.11686/cyxb2023150

灵武白芨滩不同年限柠条固沙林林下草本群落演替规律及机制

于双¹(), 李小伟¹^,²(), 王瑞霞³, 杨君珑¹, 马龙¹

^1.宁夏大学林业与草业学院，宁夏银川 750021
^2.宁夏大学西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培养基地，宁夏银川 750021
^3.宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区管理局，宁夏灵武 750400

收稿日期:2023-05-08 修回日期:2023-06-08 出版日期:2024-03-20 发布日期:2023-12-27
通讯作者: 李小伟
作者简介:.E-mail： lxwbq@126.com
于双（1994-），女，蒙古族，内蒙古赤峰人，在读博士。E-mail： 1299878690@qq.com
基金资助:
宁夏自然科学基金(2022AAC03080);宁夏高等学校一流学科建设（草学学科）资助项目(NXYLXK2017A01);宁夏草原监测项目(2023)

Succession mechanism and dynamics in artificial Caragana korshinskii sand-fixing forests of different ages in Baijitan of Lingwu

Shuang YU¹(), Xiao-wei LI¹^,²(), Rui-xia WANG³, Jun-long YANG¹, Long MA¹

^1.College of Forestry and Prataculture，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^2.State Key Laboratory Breeding Base of Land Degradation and Ecological Restoration of Northwest China，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^3.Ningxia Lingwu Baijitan National Nature Reserve Administration，Lingwu 750400，China

Received:2023-05-08 Revised:2023-06-08 Online:2024-03-20 Published:2023-12-27
Contact: Xiao-wei LI

摘要/Abstract

摘要：

为探讨柠条固沙林林下草本群落演替序列与环境因子的关系，调查了灵武白芨滩不同种植年限（3、5、10、20、30、40、50、60和70年）柠条林下草本群落，测定了土壤理化性质，采用双向指示种分析（TWINSPAN）、除趋势对应分析（DCA）和冗余分析（RDA）的方法对群落进行数量分类和排序，并分析群落演替序列与环境因子间的关系。结果表明：1）应用TWINSPAN将9个样地的27个样方划分为4个群落类型：蒙古虫实+沙蓬群落→沙鞭+白沙蒿群落→狗尾草+藜群落→猪毛蒿+短花针茅群落。2）DCA 排序与TWINSPAN分类结果一致，DCA 排序进一步印证了TWINSPAN分类的合理性。3）通过冗余分析（RDA）显示，土壤有机质含量和土壤pH值是影响林下草本植物群落演替的主要环境因子，解释量分别为19.3%和13.6%，贡献率分别达37.5%和26.5%（P<0.05）。本研究对揭示白芨滩固沙林林下草本群落演替规律和驱动因素具有重要意义，结果可为荒漠化治理及白芨滩自然保护区的科学管理提供理论依据。

关键词: 白芨滩自然保护区, 林下植被, 排序, 演替序列, 环境因子

Abstract:

This research explored the relationship between the succession sequence of the understory plant community and environmental factors in Caragana korshinskii plantations. We investigated the herbaceous communities in C. korshinskii forests of different ages （3， 5， 10， 20， 30， 40， 50， 60 and 70 years） and determined the soil physical and chemical properties. Two-way indicator species analysis （TWINSPAN）， detrended correspondence analysis （DCA） and redundancy analysis （RDA） were used for quantitative classification and sequencing. The relationship between community distribution and environmental factors was analyzed. It was found that： 1） 27 quadrats in nine plots were divided into a series of four community types by TWINSPAN： Corispermum mongolicum+Agriophyllum squarrosum community→Psammochloa villosa+Artemisia sphaerocephala community→Setaria viridis+Chenopodium album community→Artemisia scoparia+Stipa breviflora community. 2） The results of TWINSPAN and DCA were consistent， and DCA further confirmed the rationality of the TWINSPAN classification. 3） According to the RDA， soil organic carbon and soil pH value were the environmental factors that significantly affected the distribution of the herbage community under the C. korshinskii forest， explaining 19.3% and 13.6% ， and contributing 37.5% and 26.5% （P<0.05）. This research identifies the species succession and its driving factors in the understory herbaceous community in the sand-fixing forest of Baijitan. The results provide a theoretical basis for desertification control and scientific management of the Baijitan nature reserve.

Key words: Baijitan nature reserve, understory vegetation, ordination, succession sequence, environmental factors

于双, 李小伟, 王瑞霞, 杨君珑, 马龙. 灵武白芨滩不同年限柠条固沙林林下草本群落演替规律及机制[J]. 草业学报, 2024, 33(3): 13-23.

Shuang YU, Xiao-wei LI, Rui-xia WANG, Jun-long YANG, Long MA. Succession mechanism and dynamics in artificial Caragana korshinskii sand-fixing forests of different ages in Baijitan of Lingwu[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2024, 33(3): 13-23.

图/表 8

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林龄 Forest age （yrs）	纬度 Latitude （N）	经度 Longitude （E）	海拔 Elevation （m）	郁闭度 Canopy density	林下草本植物 Understory herbs
3	37°40′	106°46′	1213.88	0.16	蒙古虫实Corispermum mongolicum、沙蓬Agriophyllum squarrosum、雾冰藜Bassia dasyphylla
5	38°03′	106°51′	1255.95	0.65	蒙古虫实C. mongolicum、猪毛蒿Artemisia scoparia、雾冰藜B. dasyphylla、香青兰Dracocephalum moldavica
10	38°02′	106°48′	1227.35	0.53	蒙古虫实C. mongolicum、画眉草Eragrostis pilosa
20	37°55′	106°50′	1308.89	0.82	沙鞭Psammochloa villosa、地锦Parthenocissus tricuspidata、砂蓝刺头Echinops gmelini、雾冰藜B. dasyphylla、白沙蒿Artemisia sphaerocephala、画眉草E. pilosa、狗尾草Setaria viridis、锋芒草Tragus racemosus、阿尔泰狗娃花Heteropappus altaicus
30	38°02′	106°33′	1307.64	0.54	蒙古虫实C. mongolicum、画眉草E. pilosa、狗尾草S. viridis、雾冰藜B. dasyphylla、地锦P. tricuspidata、藜Chenopodium album、砂蓝刺头E. gmelini、猪毛蒿A. scoparia、香青兰D. moldavica、地捎瓜Cynanchum thesioides、银柴胡Stellaria dichotoma var. lanceolata、草木樨状黄芪Astragalus melilotoides、阿尔泰狗娃花H. altaicus、叉枝鸦葱Scorzonera divaricata
40	38°10′	106°39′	1324.16	0.51	阿尔泰狗娃花H. altaicus、狗尾草S. viridis、画眉草E. pilosa、乳浆大戟Euphorbia esula、兴安胡枝子Lespedeza davurica、短花针茅Stipa breviflora、锋芒草T. racemosus、地锦P. tricuspidata、猪毛蒿A. scoparia、甘草Glycyrrhiza uralensis、香青兰D. moldavica、藜C. album、虎尾草Setaria viridis、条叶车前Plantago lessingii、丝叶山苦荬Ixeridium graminifolium、砂蓝刺头E. gmelini
50	38°11′	106°41′	1326.34	0.71	雾冰藜B. dasyphylla、猪毛蒿A. scoparia、地锦P. tricuspidata、画眉草E. pilosa、狗尾草S. viridis、藜C. album、蒙古虫实C. mongolicum、香青兰D. moldavica、蒺藜Tribulus terrestris、白沙蒿A. sphaerocephala、中华小苦荬Ixeridium chinense
60	38°10′	106°52′	1320.46	0.82	藜C. album、刺藜Teloxys aristata、香青兰D. moldavica、中华小苦荬I. chinense、雾冰藜B. dasyphylla、画眉草E. pilosa、狗尾草S. viridis、阿尔泰狗娃花H. altaicus、沙生大戟Euphorbia kozlovii、乳苣Mulgedium tataricu、白沙蒿A. sphaerocephala、短花针茅S. breviflora、九顶草Enneapogon desvauxii
70	38°08′	106°15′	1315.48	0.88	藜C. album、刺藜T. aristata、画眉草E. pilosa、砂蓝刺头E. gmelini、香青兰D. moldavica、地锦P. tricuspidata、青海天门冬Asparagus cochinchinensis、马齿苋Portulaca oleracea、赖草Leymus secalinus、草瑞香Diarthron linifolium、中华小苦荬I. chinense、鹅绒藤Cynanchum chinense、猪毛蒿A. scoparia

林龄 Forest age （yrs）	纬度 Latitude （N）	经度 Longitude （E）	海拔 Elevation （m）	郁闭度 Canopy density	林下草本植物 Understory herbs
3	37°40′	106°46′	1213.88	0.16	蒙古虫实Corispermum mongolicum、沙蓬Agriophyllum squarrosum、雾冰藜Bassia dasyphylla
5	38°03′	106°51′	1255.95	0.65	蒙古虫实C. mongolicum、猪毛蒿Artemisia scoparia、雾冰藜B. dasyphylla、香青兰Dracocephalum moldavica
10	38°02′	106°48′	1227.35	0.53	蒙古虫实C. mongolicum、画眉草Eragrostis pilosa
20	37°55′	106°50′	1308.89	0.82	沙鞭Psammochloa villosa、地锦Parthenocissus tricuspidata、砂蓝刺头Echinops gmelini、雾冰藜B. dasyphylla、白沙蒿Artemisia sphaerocephala、画眉草E. pilosa、狗尾草Setaria viridis、锋芒草Tragus racemosus、阿尔泰狗娃花Heteropappus altaicus
30	38°02′	106°33′	1307.64	0.54	蒙古虫实C. mongolicum、画眉草E. pilosa、狗尾草S. viridis、雾冰藜B. dasyphylla、地锦P. tricuspidata、藜Chenopodium album、砂蓝刺头E. gmelini、猪毛蒿A. scoparia、香青兰D. moldavica、地捎瓜Cynanchum thesioides、银柴胡Stellaria dichotoma var. lanceolata、草木樨状黄芪Astragalus melilotoides、阿尔泰狗娃花H. altaicus、叉枝鸦葱Scorzonera divaricata
40	38°10′	106°39′	1324.16	0.51	阿尔泰狗娃花H. altaicus、狗尾草S. viridis、画眉草E. pilosa、乳浆大戟Euphorbia esula、兴安胡枝子Lespedeza davurica、短花针茅Stipa breviflora、锋芒草T. racemosus、地锦P. tricuspidata、猪毛蒿A. scoparia、甘草Glycyrrhiza uralensis、香青兰D. moldavica、藜C. album、虎尾草Setaria viridis、条叶车前Plantago lessingii、丝叶山苦荬Ixeridium graminifolium、砂蓝刺头E. gmelini
50	38°11′	106°41′	1326.34	0.71	雾冰藜B. dasyphylla、猪毛蒿A. scoparia、地锦P. tricuspidata、画眉草E. pilosa、狗尾草S. viridis、藜C. album、蒙古虫实C. mongolicum、香青兰D. moldavica、蒺藜Tribulus terrestris、白沙蒿A. sphaerocephala、中华小苦荬Ixeridium chinense
60	38°10′	106°52′	1320.46	0.82	藜C. album、刺藜Teloxys aristata、香青兰D. moldavica、中华小苦荬I. chinense、雾冰藜B. dasyphylla、画眉草E. pilosa、狗尾草S. viridis、阿尔泰狗娃花H. altaicus、沙生大戟Euphorbia kozlovii、乳苣Mulgedium tataricu、白沙蒿A. sphaerocephala、短花针茅S. breviflora、九顶草Enneapogon desvauxii
70	38°08′	106°15′	1315.48	0.88	藜C. album、刺藜T. aristata、画眉草E. pilosa、砂蓝刺头E. gmelini、香青兰D. moldavica、地锦P. tricuspidata、青海天门冬Asparagus cochinchinensis、马齿苋Portulaca oleracea、赖草Leymus secalinus、草瑞香Diarthron linifolium、中华小苦荬I. chinense、鹅绒藤Cynanchum chinense、猪毛蒿A. scoparia

群丛 Association	林龄 Forest age （yrs）	盖度 Coverage （%）	土壤容重 Soil bulk density （g·cm^-3）	土壤含水量 Soil moisture （%）	pH	土壤有机质 Soil organic carbon （g·kg^-1）	土壤全氮 Soil total nitrogen （mg·g^-1）	土壤全磷 Soil total phosphorus （mg·g^-1）
Ⅰ	3	14.11±2.35b	1.52±0.02ab	5.53±0.63a	8.08±0.03b	2.74±0.45c	0.06±0.01g	0.11±0.01d
	5	11.56±2.94b	1.51±0.05ab	4.44±0.12abc	8.13±0.06b	2.22±0.38c	0.06±0.01g	0.12±0.01c
	10	10.40±1.33b	1.52±0.01ab	3.19±0.42bcd	8.06±0.05b	2.87±0.32c	0.11±0.01ef	0.13±0.01b
Ⅱ	20	11.53±2.90b	1.55±0.03a	4.77±0.63ab	8.18±0.04b	3.36±0.31c	0.11±0.01ef	0.13±0.01b
Ⅲ	30	34.05±3.12ab	1.50±0.08ab	5.87±1.18a	8.52±0.02a	7.45±0.63b	0.13±0.01de	0.13±0.01b
Ⅲ	40	36.62±6.06ab	1.44±0.05b	3.48±0.24bcd	8.49±0.02a	6.28±0.56b	0.15±0.01d	0.13±0.01b
Ⅳ	50	78.71±8.67a	1.52±0.03ab	3.11±0.18bcd	8.46±0.02a	6.45±0.30b	0.18±0.01c	0.13±0.01b
	60	60.56±5.24ab	1.54±0.02a	2.91±0.21cd	8.37±0.08a	6.71±1.84b	0.21±0.02b	0.14±0.01a
	70	70.81±6.56a	1.50±0.01ab	2.45±0.86d	8.40±0.06a	10.98±1.39a	0.27±0.01a	0.14±0.01a

群丛 Association	林龄 Forest age （yrs）	盖度 Coverage （%）	土壤容重 Soil bulk density （g·cm^-3）	土壤含水量 Soil moisture （%）	pH	土壤有机质 Soil organic carbon （g·kg^-1）	土壤全氮 Soil total nitrogen （mg·g^-1）	土壤全磷 Soil total phosphorus （mg·g^-1）
Ⅰ	3	14.11±2.35b	1.52±0.02ab	5.53±0.63a	8.08±0.03b	2.74±0.45c	0.06±0.01g	0.11±0.01d
	5	11.56±2.94b	1.51±0.05ab	4.44±0.12abc	8.13±0.06b	2.22±0.38c	0.06±0.01g	0.12±0.01c
	10	10.40±1.33b	1.52±0.01ab	3.19±0.42bcd	8.06±0.05b	2.87±0.32c	0.11±0.01ef	0.13±0.01b
Ⅱ	20	11.53±2.90b	1.55±0.03a	4.77±0.63ab	8.18±0.04b	3.36±0.31c	0.11±0.01ef	0.13±0.01b
Ⅲ	30	34.05±3.12ab	1.50±0.08ab	5.87±1.18a	8.52±0.02a	7.45±0.63b	0.13±0.01de	0.13±0.01b
Ⅲ	40	36.62±6.06ab	1.44±0.05b	3.48±0.24bcd	8.49±0.02a	6.28±0.56b	0.15±0.01d	0.13±0.01b
Ⅳ	50	78.71±8.67a	1.52±0.03ab	3.11±0.18bcd	8.46±0.02a	6.45±0.30b	0.18±0.01c	0.13±0.01b
	60	60.56±5.24ab	1.54±0.02a	2.91±0.21cd	8.37±0.08a	6.71±1.84b	0.21±0.02b	0.14±0.01a
	70	70.81±6.56a	1.50±0.01ab	2.45±0.86d	8.40±0.06a	10.98±1.39a	0.27±0.01a	0.14±0.01a

群丛 Association	林龄 Forest age （yrs）	丰富度指数 Richness index	Simpson指数 Simpson index	Shannon-Wiener指数 Shannon-Wiener index	Pielou指数 Pielou index
Ⅰ	3	3.44±0.11c	0.67±0.01c	1.16±0.05cd	0.94±0.01a
	5	3.00±0.19cd	0.51±0.02d	0.87±0.09d	0.81±0.02b
	10	1.11±0.11d	0.04±0.03e	0.06±0.02e	0.08±0.03c
Ⅱ	20	5.67±0.80b	0.70±0.06bc	1.44±0.11bc	0.85±0.04ab
Ⅲ	30	8.00±0.33a	0.82±0.01a	1.85±0.08a	0.90±0.02ab
Ⅲ	40	7.00±1.45ab	0.75±0.05abc	1.65±0.12ab	0.87±0.02ab
Ⅳ	50	7.56±0.48ab	0.77±0.02abc	1.76±0.06ab	0.88±0.02ab
	60	7.00±0.96ab	0.78±0.03ab	1.70±0.10ab	0.90±0.02ab
	70	6.11±0.40ab	0.76±0.01abc	1.56±0.06ab	0.87±0.01ab

灵武白芨滩不同年限柠条固沙林林下草本群落演替规律及机制

Succession mechanism and dynamics in artificial Caragana korshinskii sand-fixing forests of different ages in Baijitan of Lingwu

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编辑推荐

Metrics

环境因子 Environmental factors	解释量 Explains （%）	贡献率 Contribution （%）	F	P
所有典范轴的显著性检验 Test of significance of all canonical axes	0.044
土壤含水量Soil moisture	5.5	10.7	2.1	0.158
土壤容重Soil bulk density	0.1	0.2	0.1	0.890
pH	13.6	26.5	4.9	0.032*
有机质Soil organic carbon	19.3	37.5	6.0	0.010*
全氮Soil total nitrogen	1.5	3.0	0.6	0.458
全磷Soil total phosphorus	4.2	8.1	1.7	0.204
郁闭度Canopy density	7.2	14.1	2.9	0.096
特征参数Characteristic parameter	RDA1	RDA2	RDA3	RDA4
特征值Eigenvalues	0.5038	0.0098	0.0008	0.0001
累计解释变异Explained variation	50.38	51.37	51.41	51.41
多样性-环境因子相关系数 Diversity-environmental factor correlation coefficient	0.980	0.999	1.000	1.000

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