中国戈壁针茅(Stipa gobica)草原植物群落特征及其地理分布

摘要

戈壁针茅（Stipa gobica）为多年生旱生丛生小型草本，属针茅属（Stipa）羽针组（Sect.Smirnovia），区系地理成分为亚洲中部分布种。戈壁针茅草原是一种小型针茅为建群种的草原，主要分布于荒漠草原区的石质丘陵或石质山坡，向东可以分布在典型草原区的石质丘陵或山地，向西也可以分布在荒漠区的石质山坡上。由于戈壁针茅与石生针茅（Stipa klemenzii）在分布区上近重合，在形态上又相似，在我国及蒙古国主要著作中记载的由二者分别建群构成的草原类型出现完全颠倒（主要是由于学名的颠倒造成的），导致群落学上的描述与实际不相符。所以，系统深入地研究中国戈壁针茅草原植物群落基本特征及其地理分布有助于区别戈壁针茅草原和石生针茅草原的群落特征，订正主要植被著作中的混乱，拓展草原植被生态学研究领域，可为中国草原的植被区划，合理地制定综合自然区划方案提供科学依据，并对荒漠草原区植被保育和合理的安排放牧及畜牧生产具有重要的实践指导意义。
　　本研究主要内容包括：⑴建群种戈壁针茅虽然与石生针茅的分布区相似，但形态特征与天山针茅更相近，与石生针茅在形态特征上存在较大的差异。戈壁针茅与近缘种天山针茅在颖片长、外稃长度、芒长、芒针长度、外稃先端是否具毛环等特征上均具有明显差别，在地理分布上戈壁针茅与天山针茅（Stipa tianschanica）的分布中心也相对独立，因此可得出结论:天山针茅和戈壁针茅在种间存在多个独立的、变异间断的形态性状，且两个物种具有各自独立的多度分布中心，符合“形态-生物学物种Morphology-biology pecies”的概念，是形态鲜明有别，地理分布独立的两个物种。⑵根据已有样方资料统计中国戈壁针茅草原共有维管植物303种，隶属于40科，139属。其中裸子植物5种，隶属于2科，2属;被子植物298种，隶属于38科，137属，含物种数大于10种的科分别为:菊科(Compositae)、禾本科（Gramineae）、豆科(Leguminosae)、蔷薇科(Rosaceae)、百合科(Liliaceae)、藜科(Chenopodiaceae)、石竹科（Caryophyllaceae）;戈壁针茅草原植物区系的生活型谱以地面芽植物为主，共189种植物、占总种数的62.38％;水分生态类型以旱生植物为主，共127种，占总种数的41.91％;植物区系地理成分上以亚洲中部分布种（含其变型）最多，共95种，占总种数的31.35％;盖度等级划分上以0.1％-1％的盖度最多，占总种数的64.1％;恒有度等级划分上以Ⅰ级（0％-20％）的物种数最多，共259种植物，占所有植物种数的94.87％。⑶基于群落调查数据、按照群落-外貌分类原则，将戈壁针茅群系划分为8个群丛组、106个群丛，并对每个群丛的分布区、群落特征进行了描述，以及对戈壁针茅草原植物群落的生态演替关系进行了分析。⑷中国戈壁针茅草原群落多样性沿海拔和经度梯度表现出有规律的变化，随着经度的升高，群落的α多样性整体水平呈直线或波动性上升趋势，随着海拔的升高，α多样性中物种丰富度呈先增后减的趋势，其他多样性指数呈整体上升的趋势;而β多样性指数随经度的升高，呈现波动性的上升趋势，在108-109°E处，Cody多样性指数达到最高值，而Jaccard相似性系数达到最低值;β多样性指数随海拔的增大呈现出先增后减的趋势，在海拔1700m左右处达到最大值。⑸通过戈壁针茅草原与地带性群落石生针茅草原、短花针茅（Stipa breviflora）草原和克氏针茅（Stipa krylovii)草原的土壤微量元素和土壤pH值的对比研究，得出土壤微量元素中对戈壁针茅草原群落的分布影响最大的两个微量元素分别为Cr元素和Cu元素含量，其原因可概括为以下几点:第一，戈壁针茅草原的土壤pH值要显著低于其他草原类型的土壤，而有研究表明土壤pH值与Cr元素和Cu元素的含量是呈显著负相关的;第二，有可能是戈壁针茅物种本身对于这两种元素的选择性吸收能力要强于对其他土壤微量元素，因此戈壁针茅的根从砾石质化严重的岩石风化物中吸取这两种元素，随着植株体的死亡，将植株内吸收的这两种元素又归还到土壤当中，使得群落土壤中这两种元素的含量显著高于其他草原类型的土壤;第三，戈壁针茅草原所处的生境砾石质化明显高于其地带性草原类型，所受风蚀的程度也明显高于其他草原类型，使得土壤中矿物的风化和分解的速度也自然显著快于其他草原类型的土壤，而随着土壤中矿物的风化和分解，其中的土壤微量元素含量自然升高，这也可能成为戈壁针茅草原的土壤微量元素整体水平高于其他草原类型且Cr元素和Cu元素的含量显著高于其他草原类型的一个原因。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景

1．2 相关研究进展

1．2．1 戈壁针茅草原群落类型与植物区系的研究进展

1．2．2 荒漠草原物种多样性的研究进展

1．2．3 戈壁针茅形态特征及其相似相近物种的研究进展

1．2．4 土壤微量元素的研究进展

1．2．5 植物群落的排序(DCA、CCA)研究进展

第二章 研究区域与研究方法

2．1 样地及样方调查

2．2 研究区概况

2．2．1 研究区的地貌特征

2．2．2 研究区的气候、水文特征

2．3 土壤微量元素及土壤pH值的测定

2．3．1 实验仪器

2．3．2 仪器工作条件

2．3．3 实验试剂

2．3．4 实验方法

2．4 群落数据处理及分析

2．4．1 排序的方法

2．4．2 物种多样性计算公式

2．4．3 盖度等级及恒有度等级划分方法

2．4．4 群落的命名方式

2．5 物种形态学特征的观测

第三章 戈壁针茅的生物学特性及其地理分布

3．1 戈壁针茅物种形态学特征

3．2 戈壁针茅物种微形态学特征

3．3 戈壁针茅的地理分布

第四章 中国戈壁针茅草原植物区系分析

4．1 中国戈壁针茅草原植物区系的科、属组成

4．2 中国戈壁针茅草原植物区系的生活型谱

4．3 中国戈壁针茅草原植物区系的水分生态类型谱

4．4 物种的区系地理成分

4．5 中国戈壁针茅草原群落内物种盖度等级及恒有度等级

第五章 中国戈壁针茅草原植物群落类型及其基本特征

5．1 中国戈壁针茅草原植被类型的划分

5．2 中国戈壁针茅草原群丛特征

第六章 中国戈壁针茅草原植物群落多样性特征

6．1．2 中国戈壁针茅草原群落α多样性与海拔的关系

6．2 中国戈壁针茅草原群落β多样性分析

6．2．2 中国戈壁针茅草原群落β多样性与海拔的关系

第七章 影响中国戈壁针茅草原地理分布的土壤环境因素

7．1 土壤环境因子对荒漠草原地带性植被的影响

7．1．1 荒漠草原地带性植被的DCA排序分析

7．1．2 土壤环境因子对荒漠草原地带性植被的CCA排序分析

7．1．3 土壤环境因子对荒漠草原地带性植被的单因素方差分析

7．2 戈壁针茅草原土壤微量元素沿海拔梯度的变化特征

7．3 戈壁针茅草原土壤微量元素沿经度梯度的变化特征

第八章 讨论与结论

8．1 戈壁针茅符合“形态-生物学物种”要求，作为独立的种更合适

8．2 戈壁针茅草原与石生针茅草原在区系特征上具有明显的差异

8．2．1 中国戈壁针茅草原与石生针茅草原植物类群比较

8．2．2 中国戈壁针茅草原与石生针茅草原水分生态类型和生活型的比较

8．2．3 中国戈壁针茅草原与石生针茅草原植物区系地理成分的比较

8．3 戈壁针茅草原植物群落特征及生态演替在地带性因子的作用下，受局部生境的显著影响

8．4 中国戈壁针茅草原植物群落多样性特征的讨论

8．5 戈壁针茅草原土壤Cr、Cu元素含量显著高于其他草原群落

参考文献

致谢

硕士期间发表论文

毕业论文支撑项目