Vegetation community characteristics and spatial differentiation in mountain grassland in Luoshan， Ningxia

doi:10.11686/cyxb2024148

Abstract

Abstract:

The Ningxia Luoshan National Nature Reserve is the only water conservation forest area and regional green ecological protection barrier in the arid zone of central Ningxia. This reserve plays an important role in the protection of biodiversity， the prevention of soil erosion， and in ecological security. However， few studies have focused on the characteristics of the grassland plant community in Luoshan， or on the relationship between the characteristics of the grassland vegetation community and environmental factors. In this study， we analyzed the grassland plant community in the Luoshan Nature Reserve. We analyzed the composition of the plant community and its spatial differentiation， and the diversity characteristics of different types of grasslands and those at different altitudes. We also explored the relationship between the characteristics of the vegetation community and environmental factors. The results showed that： 1） The grassland plant community in Luoshan Nature Reserve was composed of annual and biennial herbs， perennial herbs， shrubs， and semi-shrubs， and perennial herbs accounted for the largest proportion of the community. The plant communities of desert steppe and typical grassland were dominated by grasses and weeds， while meadow steppe plant communities were dominated by weeds. As the altitude increased， except for the above-ground biomass of the community， the quantitative characteristics of the surveyed vegetation conformed to the ‘intermediate height expansion’ theory， and showed maximum values in the altitude range of 1600-2100 m. 2） As the altitude increased， the Margarlef richness index and the Shannon-Wiener diversity index of grassland plants increased to a certain point， reaching the highest values in the grassland sample plots at 2000-2100 m. This trend was unimodal， with the initial increase followed by a decrease （P<0.05）. Simpson’s dominance index and Pielou’s evenness index did not change significantly with increasing altitude （P>0.05）. There was no significant difference in species diversity among the meadow steppe， the typical steppe， and the desert steppe. 3） Annual precipitation， altitude， total soil nitrogen content， total soil phosphorus content， and average daily air temperature were important environmental factors that affected grassland vegetation characteristics in the study area. Among the environmental factors， annual precipitation and altitude were the main environmental factors affecting grassland vegetation， whereas total soil nitrogen content， total soil phosphorus content， and average daily air temperature were secondary environmental factors. The results of this study provide a basis for a deeper understanding of the distribution characteristics of grassland vegetation in the Luoshan Nature Reserve.

Key words: vegetation community characteristics, species diversity, altitude, spatial differentiation law, environmental factor

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Figures/Tables 8

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草原类型 Grassland type	重要值排名前10的物种The top ten species in terms of importance value		重要值 Importance value （%）
草原类型 Grassland type	生活型Life style	物种名Species name	重要值 Importance value （%）
荒漠草原 Desert steppe	多年生草本 Perennial herb	短花针茅 Stipa breviflora	28.72
	多年生草本 Perennial herb	银灰旋花 Convolvulus ammannii	5.40
	半灌木 Subshrub	蓍状亚菊 Ajania achilleoides	4.85
	多年生草本 Perennial herb	隐子草 Cleistogenes serotina	4.45
	多年生草本 Perennial herb	阿尔泰狗娃花 Aster altaicus	4.31
	多年生草本 Perennial herb	冷蒿 Artemisia frigida	4.11
	灌木 Shrub	胡枝子 Lespedeza bicolor	3.49
	半灌木 Subshrub	牛枝子 Lespedeza potaninii	3.31
	多年生草本 Perennial herb	长芒草 Stipa bungeana	3.13
	半灌木 Subshrub	二裂委陵菜 Sibbaldianthe bifurca	2.06
典型草原 Typical steppe	多年生草本 Perennial herb	大针茅 Stipa grandis	21.82
	多年生草本 Perennial herb	长芒草 S. bungeana	9.92
	多年生草本 Perennial herb	冷蒿 A. frigida	6.14
	多年生草本 Perennial herb	短花针茅 S. breviflora	6.09
	多年生草本 Perennial herb	短翼岩黄芪 Hedysarum brachypterum	5.88
	多年生草本 Perennial herb	阿尔泰狗娃花 A. altaicus	3.95
	多年生草本 Perennial herb	草原石头花 Gypsophila davurica	3.55
	多年生草本 Perennial herb	星毛委陵菜 Potentilla acaulis	2.56
	多年生草本 Perennial herb	隐子草 C. serotina	2.22
	多年生草本 Perennial herb	针枝芸香 Haplophyllum tragacanthoides	2.06
草甸草原 Meadow steppe	多年生草本 Perennial herb	干生薹草 Carex aridula	25.92
	多年生草本 Perennial herb	冷蒿 A. frigida	8.95
	多年生草本 Perennial herb	黑柴胡 Bupleurum smithii	8.08
	多年生草本 Perennial herb	花苜蓿 Medicago ruthenica	7.13
	多年生草本 Perennial herb	串铃草 Phlomoides mongolica	4.99
	多年生草本 Perennial herb	多序岩黄芪 Hedysarum polybotrys	4.29
	多年生草本 Perennial herb	双花堇菜 Viola biflora	3.21
	多年生草本Perennial herb	洽草 Koeleria macrantha	3.00
	多年生草本 Perennial herb	草原石头花 G. davurica	2.92
	多年生草本 Perennial herb	黄花棘豆 Oxytropis ochrocephala	2.89

草原类型 Grassland type	重要值排名前10的物种The top ten species in terms of importance value		重要值 Importance value （%）
草原类型 Grassland type	生活型Life style	物种名Species name	重要值 Importance value （%）
荒漠草原 Desert steppe	多年生草本 Perennial herb	短花针茅 Stipa breviflora	28.72
	多年生草本 Perennial herb	银灰旋花 Convolvulus ammannii	5.40
	半灌木 Subshrub	蓍状亚菊 Ajania achilleoides	4.85
	多年生草本 Perennial herb	隐子草 Cleistogenes serotina	4.45
	多年生草本 Perennial herb	阿尔泰狗娃花 Aster altaicus	4.31
	多年生草本 Perennial herb	冷蒿 Artemisia frigida	4.11
	灌木 Shrub	胡枝子 Lespedeza bicolor	3.49
	半灌木 Subshrub	牛枝子 Lespedeza potaninii	3.31
	多年生草本 Perennial herb	长芒草 Stipa bungeana	3.13
	半灌木 Subshrub	二裂委陵菜 Sibbaldianthe bifurca	2.06
典型草原 Typical steppe	多年生草本 Perennial herb	大针茅 Stipa grandis	21.82
	多年生草本 Perennial herb	长芒草 S. bungeana	9.92
	多年生草本 Perennial herb	冷蒿 A. frigida	6.14
	多年生草本 Perennial herb	短花针茅 S. breviflora	6.09
	多年生草本 Perennial herb	短翼岩黄芪 Hedysarum brachypterum	5.88
	多年生草本 Perennial herb	阿尔泰狗娃花 A. altaicus	3.95
	多年生草本 Perennial herb	草原石头花 Gypsophila davurica	3.55
	多年生草本 Perennial herb	星毛委陵菜 Potentilla acaulis	2.56
	多年生草本 Perennial herb	隐子草 C. serotina	2.22
	多年生草本 Perennial herb	针枝芸香 Haplophyllum tragacanthoides	2.06
草甸草原 Meadow steppe	多年生草本 Perennial herb	干生薹草 Carex aridula	25.92
	多年生草本 Perennial herb	冷蒿 A. frigida	8.95
	多年生草本 Perennial herb	黑柴胡 Bupleurum smithii	8.08
	多年生草本 Perennial herb	花苜蓿 Medicago ruthenica	7.13
	多年生草本 Perennial herb	串铃草 Phlomoides mongolica	4.99
	多年生草本 Perennial herb	多序岩黄芪 Hedysarum polybotrys	4.29
	多年生草本 Perennial herb	双花堇菜 Viola biflora	3.21
	多年生草本Perennial herb	洽草 Koeleria macrantha	3.00
	多年生草本 Perennial herb	草原石头花 G. davurica	2.92
	多年生草本 Perennial herb	黄花棘豆 Oxytropis ochrocephala	2.89

植物功能群 Plant functional group	荒漠草原Desert steppe			典型草原Typical steppe			草甸草原Meadow steppe
植物功能群 Plant functional group	物种数 Number of species	物种比例 Species ratio （%）	重要值 Importance value （%）	物种数 Number of species	物种比例 Species ratio （%）	重要值 Importance value （%）	物种数 Number of species	物种比例 Species ratio （%）	重要值 Importance value （%）
灌木、半灌木Shrub，subshrub	11	12.64	18.22	12	18.75	11.75	1	3.33	2.28
多年生草本Perennial herb	64	73.56	76.80	51	79.69	66.43	27	90.00	96.97
一、二年生草本Annual，biennial herb	12	13.80	4.98	1	1.56	21.82	2	6.67	0.75
禾本科Poaceae	17	19.54	42.62	10	15.63	45.44	3	10.00	4.78
豆科Leguminosae	20	22.99	13.19	11	17.19	10.55	4	13.33	16.14
菊科Compositae	14	16.09	19.06	13	20.31	16.57	5	16.67	15.52
杂类草Forb	36	41.38	25.13	30	46.88	27.44	18	60.00	63.56

植物功能群 Plant functional group	荒漠草原Desert steppe			典型草原Typical steppe			草甸草原Meadow steppe
植物功能群 Plant functional group	物种数 Number of species	物种比例 Species ratio （%）	重要值 Importance value （%）	物种数 Number of species	物种比例 Species ratio （%）	重要值 Importance value （%）	物种数 Number of species	物种比例 Species ratio （%）	重要值 Importance value （%）
灌木、半灌木Shrub，subshrub	11	12.64	18.22	12	18.75	11.75	1	3.33	2.28
多年生草本Perennial herb	64	73.56	76.80	51	79.69	66.43	27	90.00	96.97
一、二年生草本Annual，biennial herb	12	13.80	4.98	1	1.56	21.82	2	6.67	0.75
禾本科Poaceae	17	19.54	42.62	10	15.63	45.44	3	10.00	4.78
豆科Leguminosae	20	22.99	13.19	11	17.19	10.55	4	13.33	16.14
菊科Compositae	14	16.09	19.06	13	20.31	16.57	5	16.67	15.52
杂类草Forb	36	41.38	25.13	30	46.88	27.44	18	60.00	63.56

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