Change in plant community characteristics along altitudinal gradients in the main browsing areas of Pseudois nayaur in the Helan Mountains

doi:10.11686/cyxb2021186

Abstract

Abstract:

In this research a vegetation survey was conducted to evaluate the changes in plant community composition and species diversity along altitudinal gradients in the main browsing areas of Pseudois nayaur （blue sheep） in the Helan Mountains. Such data is important for the successful management and protection of P. nayaur. One way ANOVA and regression analyses were performed for data from different altitudes. Changes in plant species composition and species diversity were elucidated for four altitudes （1100-1500 m， 1500-2000 m， 2000-2500 m， and above 2500 m） in the main browsing areas of P. nayaur. The influence of altitude on plant species diversity and the relationships between vegetation and herbivores such as P. nayaur are discussed. There were found to be 87 plant species， 62 genera， and 30 families in total， mainly Poaceae， Rosaceae， and Asteraceae in the P. nayaur browsing areas. Meanwhile， there were differences between altitudes in the number and composition of families， genera， and species. With increasing altitude， the species richness of herbaceous plants also increased， while other indices including the Pielou evenness index， Shannon-Wiener diversity index， and Simpson dominance index all initially decreased and then increased. For shrubs， the species richness and Pielou evenness index decreased with increasing altitude； While the Shannon-Wiener diversity index and the Simpson dominance index both peaked at intermediate altitudes. Therefore， in view of the different plant species diversity patterns at different altitudes， it is suggested that different measures should be taken at different altitudes to prevent vegetation degradation and promote the sustainable conservation of the P. nayaur population.

Key words: Helan Mountains, blue sheep （Pseudois nayaur）, plant community characteristic, altitudinal gradient

Peng-bo ZHAO, Kai-yang QIU, Ying-zhong XIE, Wang-suo LIU, Xiao-wei LI, Lin CHEN, Ji-fei WANG, Wen-fen MENG, Ye-yun HUANG, Xiao-cong LI, Hao-nan YANG. Change in plant community characteristics along altitudinal gradients in the main browsing areas of Pseudois nayaur in the Helan Mountains[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(6): 79-90.

Figures/Tables 8

References 50

1	Jia L， Zhang J Y， Ren G D. Spatial distribution pattern of Tenebrionidae and its relationships with meteorological factors in Alxa Plateau， China. Chinese Journal of Applied Ecology， 2019， 30（10）： 3316-3326.
	贾龙，张建英，任国栋. 阿拉善高原拟步甲空间分布格局及其与气象因子的关系. 应用生态学报， 2019， 30（10）： 3316-3326.
2	Liang C Z， Zhu Z Y， Wang W， et al. The diversity and spatial distribution of plant communities in the Helan Mountains. Acta Phytoecologica Sinica， 2004， 28（3）： 361-368.
	梁存柱，朱宗元，王炜，等. 贺兰山植物群落类型多样性及其空间分异. 植物生态学报， 2004， 28（3）： 361-368.
3	Zheng J G， Chen Y W， Wu G X. Association of vegetation patterns and environmental factors on the arid western slopes of the Helan Mountains， China. Mountain Research and Development， 2013， 33（3）： 323-331.
4	Jiang Y， Kang M Y， Zhu Y， et al. Plant biodiversity patterns on Helan Mountain， China. Acta Oecologica， 2007， 32（2）：125-133.
5	Hu T H， Li Y G， Wang Z D. Status of the national key protected wildlife in Helan Mountain. Journal of Agricultural Sciences， 2012， 33（2）： 40-45.
	胡天华，李元刚，王兆锭. 贺兰山国家重点保护野生动物的现状及分析. 农业科学研究， 2012， 33（2）： 40-45.
6	Liu Z S， Wang X M， Li Z G， et al. Distribution and abundance of blue sheep in Helan Mountains， China. Chinese Journal of Zoology， 2007（3）： 1-8.
	刘振生，王小明，李志刚，等. 贺兰山岩羊的数量与分布. 动物学杂志， 2007（3）： 1-8.
7	Zhu L H， Cui C Y， Zhang J G. Helan Mountain， the paradise of blue sheep. Forest & Humankind， 2011（11）： 58-69.
	朱莉华，崔承佑，张金国. 岩羊天堂贺兰山. 森林与人类， 2011（11）： 58-69.
8	Liu C G， Wang Y. Survey on quantity changes of blue sheep population in Helanshan nature preserve of Ningxia. Journal of Shaanxi Normal University （Natural Science Edition）， 2006（S1）： 159-162.
	刘楚光，王艳. 宁夏贺兰山自然保护区岩羊种群数量变化调查. 陕西师范大学学报（自然科学版）， 2006（S1）： 159-162.
9	Jiang Y Y， Ma Z Q， Teng L W， et al. Advance of the population and ecology of Pseudois nayaur. Journal of Economic Animal， 2017， 21（3）： 181-183.
	姜莹莹，马忠其，滕丽微，等. 中国岩羊（Pseudois nayaur）种群和生态学研究进展. 经济动物学报， 2017， 21（3）： 181-183.
10	Zheng J G， Zhang J G. Characteristics of vegetation diversity in Helan Mountain. Arid Land Geography， 2005， 28（4）： 526-530.
	郑敬刚，张景光. 试论贺兰山植物多样性的若干特点. 干旱区地理， 2005， 28（4）： 526-530.
11	Liu B R， Zhang X Z， Hu T H， et al. Soil microbial diversity under typical vegetation zones along an elevation gradient in Helan Mountains. Acta Ecologica Sinica， 2013， 33（22）： 7211-7220.
	刘秉儒，张秀珍，胡天华，等. 贺兰山不同海拔典型植被带土壤微生物多样性. 生态学报， 2013， 33（22）： 7211-7220.
12	Liu Z S， Wang X M， Li Z G， et al. Summer feeding and bedding habitat selection by blue sheep （Pseudois nayaur） in Helan Mountains. Acta Ecologica Sinica， 2008（9）： 4277-4285.
	刘振生，王小明，李志刚，等. 贺兰山岩羊（Pseudois nayaur）夏季取食和卧息生境选择. 生态学报， 2008（9）： 4277-4285.
13	Shen D J， Zheng H X， Wang Y， et al. Winter habitats of dwarf blue sheep （Pseudois schaeferi） and goral （Naemorhedus goral） in Batang County， Sichuan， China. Acta Ecologica Sinica， 2009， 29（5）： 2320-2330.
	申定健，郑合勋，王淯，等. 四川省巴塘县矮岩羊与斑羚冬季生境比较. 生态学报， 2009， 29（5）： 2320-2330.
14	Cao L R， Liu Z S， Wang X M， et al. Winter group size and composition of blue sheep （Pseudois nayaur） in the Helan Mountains， China. Acta Theriologica Sinica， 2005， 25（2）： 200-204.
	曹丽荣，刘振生，王小明，等. 贺兰山保护区冬季岩羊集群特征的初步分析. 兽类学报， 2005， 25（2）： 200-204.
15	Cao L R， Liu Z S， Wang X M， et al. Preliminary study on group characteristics of blue sheep （Pseudois nayaur） in spring and early winter in Helan Mountain， China. Chinese Journal of Zoology， 2005， 40（2）： 28-33.
	曹丽荣，刘振生，王小明，等. 春冬两季贺兰山岩羊集群特征的比较. 动物学杂志， 2005， 40（2）： 28-33.
16	Deng Q Y， Zhang X L， Niu J J， et al. Species diversity of plant communities along an altitude gradient in Yinmachi Mountain， northwestern Shanxi， China. Ecology and Environmental Sciences， 2019， 28（5）： 865-872.
	邓清月，张晓龙，牛俊杰，等. 晋西北饮马池山植物群落物种多样性沿海拔梯度的变化. 生态环境学报， 2019， 28（5）： 865-872.
17	He Y Z， Huang W D， Zhao X， et al. Review on the impact of climate change on plant diversity. Journal of Desert Research， 2021， 41（1）： 59-66.
	何远政，黄文达，赵昕，等. 气候变化对植物多样性的影响研究综述. 中国沙漠， 2021， 41（1）： 59-66.
18	Guo Y R， Lei P， Yan Y H， et al. Plant species diversity changes along altitudinal gradient on the northwest slope of Huang-gang Mountain of Jiangxi Wuyi Mountain. Chinese Journal of Ecology， 2015， 34（11）： 3002-3008.
	郭英荣，雷平，晏雨鸿，等. 江西武夷山黄岗山西北坡植物物种多样性沿海拔梯度的变化. 生态学杂志， 2015， 34（11）： 3002-3008.
19	Zhu Y， Kang M Y， Jiang Y， et al. Altitudinal pattern of species diversity in woody plant communities of mountain Helan， Northwestern China. Journal of Plant Ecology， 2008， 32（3）： 574-581.
	朱源，康慕谊，江源，等. 贺兰山木本植物群落物种多样性的海拔格局. 植物生态学报， 2008， 32（3）： 574-581.
20	Duan M J， Gao Q Z， Guo Y Q， et al. Species diversity distribution pattern of alpine grassland communities along an altitudinal gradient in the Northern Tibet. Pratacultural Science， 2011， 28（10）： 1845-1850.
	段敏杰，高清竹，郭亚奇，等. 藏北高寒草地植物群落物种多样性沿海拔梯度的分布格局. 草业科学， 2011， 28（10）： 1845-1850.
21	Liang C Z， Zhu Z Y， Li Z G. The vegetation of Helan Mountain. Yinchuan： Sunshine Press， 2012.
	梁存柱，朱宗元，李志刚. 贺兰山植被. 银川：阳光出版社， 2012.
22	Zheng G Q， Zhang L， Yang J. Field practice instruction in botany. Yinchuan： Sunshine Press， 2013.
	郑国琦，张磊，杨涓. 植物学野外实习指导. 银川：阳光出版社， 2013.
23	Hu T H. Vegetation regionalization and floristic composition of Helan Mountain nature reserve in Ningxia. Ningxia Journal of Agriculture and Forestry Science and Technology， 2003（6）： 10-11.
	胡天华. 宁夏贺兰山自然保护区植被区划及植物区系组成. 宁夏农林科技， 2003（6）： 10-11.
24	Du Q， Yan X F. Diversity of vegetation types and the characteristics of spatial distribution in Helan Mountain. Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2010， 38（7）： 3666-3667.
	杜茜，闫兴富. 贺兰山植被类型多样性及空间分布特征. 安徽农业科学， 2010， 38（7）： 3666-3667.
25	Yang Y， Niu D C， Wen H Y， et al. Responses of soil particulate organic carbon and nitrogen along an altitudinal gradient on the Helan Mountain， Inner Mongolia. Acta Prataculturae Sinica， 2012， 21（3）： 54-60.
	杨益，牛得草，文海燕，等. 贺兰山不同海拔土壤颗粒有机碳、氮特征. 草业学报， 2012， 21（3）： 54-60.
26	Duan H， Zhang Y X， Zhang J B. Study on vegetation and plant diversity in west Helan Mountains. Forest Resources Management， 2019（1）： 146-152.
	段河，张煜星，张建波. 贺兰山西麓植被与植物多样性研究. 林业资源管理， 2019（1）： 146-152.
27	Gu Y S， Ding J J， Ge J W. Survey on the vegetation types and their coverage changes in the middle Helan Mountain. Journal of Huazhong Normal University （Natural Sciences）， 2016， 50（4）： 579-587.
	顾延生，丁俊傑，葛继稳. 贺兰山中段植被类型及其覆盖变化研究. 华中师范大学学报（自然科学版）， 2016， 50（4）： 579-587.
28	Luo Y. Comparing the diet and habitat selection of sympatric blue sheep （Pseudois nayaur） and red deer （Cervus elaphus alxaieus） in Helan Mountains， China. Harbin： Northeast Forestry University， 2011.
	骆颖. 贺兰山岩羊（Pseudois nayaur）和马鹿（Cervus elaphus alxaicus）的食性及生境选择比较研究. 哈尔滨：东北林业大学， 2011.
29	Chang Y， Zhang M M， Liu Z S， et al. Summer diets of sympatric blue sheep （Pseudois nayaur） and red deer （Cervus elaphus alxaicus） in the Helan Mountains， China. Acta Ecologica Sinica， 2010， 30（6）： 1486-1493.
	昶野，张明明，刘振生，等. 贺兰山同域分布岩羊和马鹿的夏季食性. 生态学报， 2010， 30（6）： 1486-1493.
30	Lesser M R， Dovciak M， Wheat R， et al. Modelling white-tailed deer impacts on forest regeneration to inform deer management options at landscape scales. Forest Ecology and Management， 2019， 448： 395-408.
31	Whyte H D， Lusk C H. Woody debris in tree fall gaps shelters palatable plant species from deer browsing， in an old-growth temperate forest. Forest Ecology and Management， 2019， 448： 198-207.
32	Zhang X L， Zhai H， Zhang T S， et al. Studies on the spring population ecology of blue sheep of Helan Mountain in Ningxia. Journal of Ningxia University （Natural Science Edition）， 2007（3）： 268-270.
	张显理，翟浩，张铁师，等. 宁夏贺兰山岩羊春季种群生态研究. 宁夏大学学报（自然科学版）， 2007（3）： 268-270.
33	Lu W H， Wan J J， Yang J J， et al. Review of endozoochory of plant seeds by herbivores. Acta Prataculturae Sinica， 2013， 22（3）： 306-313.
	鲁为华，万娟娟，杨洁晶，等. 草食动物对植物种子的消化道传播研究进展. 草业学报， 2013， 22（3）： 306-313.
34	Sekar N， Sukumar R. The Asian elephant is amongst the top three frugivores of two tree species with easily edible fruit. Journal of Tropical Ecology， 2015， 31（5）： 385-394.
35	Guernsey N C， Lohse K A， Bowyer R T. Rates of decomposition and nutrient release of herbivore inputs are driven by habitat microsite characteristics. Ecological Research， 2015， 30（5）： 951-961.
36	Walters M B， Farinosi E J， Willis J L. Deer browsing and shrub competition set sapling recruitment height and interact with light to shape recruitment niches for temperate forest tree species. Forest Ecology and Management， 2020， 467： e118134.
37	Liu W T， Wei Z J， Lv S J， et al. Response mechanism of plant diversity to herbivore foraging in desert grassland. Chinese Journal of Plant Ecology， 2016， 40（6）： 564-573.
	刘文亭，卫智军，吕世杰，等. 荒漠草地植物多样性对草食动物采食的响应机制. 植物生态学报， 2016， 40（6）： 564-573.
38	Pollier A， Guillomo L， Tricault Y， et al. Effects of spontaneous field margin vegetation on the regulation of herbivores in two winter crops. Basic and Applied Ecology， 2018， 27： 71-82.
39	Dassou A G， Tixier P. Response of pest control by generalist predators to local-scale plant diversity： A meta-analysis. Ecology and Evolution， 2016， 6（4）： 1143-1153.
40	Bhattacharya A， Chatterjee N， Rawat G S， et al. Blue sheep resource selection in alpine grasslands of a western Himalayan landscape-a point process approach. Zoological Studies， 2020， 59： e11.
41	Zhu Y， Jiang Y， Liu Q R， et al. Elevational trends of biodiversity and plant traits do not converge-a test in the Helan Range， NW China. Plant Ecology， 2009， 205（2）： 273-283.
42	Li W H， Ganjurjav H， Cao X J， et al. Effects of altitude on plant productivity and species diversity in alpine meadows of northern Tibet. Acta Prataculturae Sinica， 2017， 26（9）： 200-207.
	栗文瀚，干珠扎布，曹旭娟，等. 海拔梯度对藏北高寒草地生产力和物种多样性的影响. 草业学报， 2017， 26（9）： 200-207.
43	Wang D J， Han G J， Gao Z H， et al. Response of community species diversity to elevation gradient in the Lianhuashan Nature Reserve. Journal of Northwest Forestry University， 2020， 35（6）： 96-102.
	王德君，韩国君，高智辉，等. 甘肃莲花山植物群落物种多样性对海拔梯度的响应. 西北林学院学报， 2020， 35（6）： 96-102.
44	Zhang D J， Xu X， Zeng X Q， et al. Altitudinal patterns of seed plants floristic composition and their climatic explanation in Helan Mountain Nature Reserve， Ningxia Province. Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2016， 44（32）： 53-56.
	张东杰，徐翔，曾小强，等. 宁夏贺兰山种子植物区系垂直分布格局及其气候解释. 安徽农业科学， 2016， 44（32）： 53-56.
45	Su C， Zhang X Y， Ma W H， et al. Altitudinal pattern and environmental interpretation of species diversity of scrub community in the Helan Mountains， China. Mountain Research， 2018， 36（5）： 699-708.
	苏闯，张芯毓，马文红，等. 贺兰山灌丛群落物种多样性海拔格局及环境解释. 山地学报， 2018， 36（5）： 699-708.
46	Qiao Y L， Liu Z H， Hao W F， et al. Species diversity of the medicinal plant community in the Qin-Ba Mountainous area of southern Shaanxi. Plant Science Journal， 2016， 34（2）： 200-210.
	乔亚玲，刘政鸿，郝文芳，等. 陕南秦巴山区药用植物群落物种多样性研究. 植物科学学报， 2016， 34（2）： 200-210.
47	Ren X M， Cui Z P， Zhu Y， et al. Effect of environmental factors on understory herbaceous composition and diversity in oak forests in Taibai Mountain. Journal of Northwest A&F University （Natural Science Edition）， 2020， 48（3）： 64-74.
	任学敏，崔志鹏，朱雅，等. 环境因子对太白山锐齿槲栎林林下草本植物组成和多样性的影响. 西北农林科技大学学报（自然科学版）， 2020， 48（3）： 64-74.
48	Yuan W J， Lu X L， Zhang W R， et al. Plant’s diversity of different vegetation types. Acta Ecologica Sinica， 2015， 35（14）： 4651-4657.
	袁王俊，卢训令，张维瑞，等. 不同植被类型植物物种多样性. 生态学报， 2015， 35（14）： 4651-4657.
49	Qin J R， Ma H B， Shen Y， et al. Plant community species diversity of desert steppe in sandy area of eastern Ningxia. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica， 2015， 35（9）： 1891-1898.
	秦建蓉，马红彬，沈艳，等. 宁夏东部风沙区荒漠草原植物群落物种多样性研究. 西北植物学报， 2015， 35（9）： 1891-1898.
50	Liu Z S， Wang X M， Teng L W， et al. Food habits of blue sheep， Pseudois nayaur in the Helan Mountains， China. Folia Zoologica， 2007， 56 （1）： 13-22.

研究区编号 Research area number	植被类型 Vegetation types	海拔 Altitude
A	荒漠草原Desert steppe	1100~1500 m
B	山地疏林草原Mountain sparse forest grassland	1500~2000 m
C	山地针叶林Mountain coniferous forest	2000~2500 m
D	高山-亚高山灌丛草甸Alpine-subalpine shrub meadow	>2500 m

研究区编号 Research area number	植被类型 Vegetation types	海拔 Altitude
A	荒漠草原Desert steppe	1100~1500 m
B	山地疏林草原Mountain sparse forest grassland	1500~2000 m
C	山地针叶林Mountain coniferous forest	2000~2500 m
D	高山-亚高山灌丛草甸Alpine-subalpine shrub meadow	>2500 m

单科所含种数范围 Range of number of species in each families	科数 Number of families	占总科数比例 Percentage of total families （%）	属数 Number of genera	占总属数比例 Percentage of total genera （%）	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species （%）
≥20	1	3.33	10	16.13	20	22.98
10~19	2	6.67	12	19.35	21	24.14
6~9	1	3.33	4	6.45	7	8.05
2~5	8	26.67	18	29.03	21	24.14
1	18	60.00	18	29.03	18	20.69
总计Total	30	100.00	62	100.00	87	100.00

单科所含种数范围 Range of number of species in each families	科数 Number of families	占总科数比例 Percentage of total families （%）	属数 Number of genera	占总属数比例 Percentage of total genera （%）	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species （%）
≥20	1	3.33	10	16.13	20	22.98
10~19	2	6.67	12	19.35	21	24.14
6~9	1	3.33	4	6.45	7	8.05
2~5	8	26.67	18	29.03	21	24.14
1	18	60.00	18	29.03	18	20.69
总计Total	30	100.00	62	100.00	87	100.00

研究区 Research area	科数 Number of families	属数 Number of genera	种数 Number of species
A	9b	16c	20c
B	16a	29a	35b
C	15a	21b	24c
D	16a	32a	40a