白龙江干旱河谷灌丛群落类型与土壤持水特性

摘要  通过对白龙江干旱河谷区不同灌丛种群调查研究表明，河朔荛花、川甘亚菊、小叶香茶菜、西南野丁香、荆条和胡枝子盖度在51.8%～62.1%，其中河朔荛花种群最小，荆条种群最大；植株含水率表现为川甘亚菊＞胡枝子＞西南野丁香＞荆条＞小叶香茶菜＞河朔荛花，川甘亚菊种群最大（58.8%），河朔荛花种群最小（47.1%）；土壤含水率在15.6%～21.8%，土壤含水率与植株含水率无显著相关性，土壤水分是该地区限制植物生长的主要因子之一。

关键词  干旱河谷；白龙江；不同灌丛；持水特性

中图分类号  S 718.5文献标识码  A

文章编号  0517-6611（2022）22-0111-03

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2022.22.027

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Main Shrub Community Types and Soil Water Holding Characteristics in Bailong River Arid Valley

CHEN Lin-sheng，ZHANG Lan-qi，SONG Zhan-bang et al

（Institute of Ecological Monitoring and Survey and Planning，Bailongjiang Forestry Administration，Lanzhou，Gansu 730070）

Abstract  The investigation of different shrub population in the arid valley area of Bailong River showed the coverage of Wikstroemia chamaedaphne Meisn，Ajania potaninii，Rabdosia parvifolia （Batalin） Hara，Leptodermis purdomii Hutch，Vitex negundo var.heterophylla and Lespedeza daurica  ranged from 51.8% to 62.1%.  Among them，the population of Wikstroemia chamaedaphne Meisn was the smallest，and the population of Vitex negundo var.heterophylla was the largest.

The natural water content of the plant was as follows：Ajania potaninii>Lespedeza daurica>Leptodermis purdomii Hutch>Vitex negundo var.heterophylla>Rabdosia parvifolia （Batalin） Hara>Wikstroemia chamaedaphne Meisn.

The population of Ajania potaninii was the largest （58.8%），and the natural water content of Wikstroemia chamaedaphne Meisn was the smallest （47.1%）. The soil water content was between 15.6% and 21.8%. There was no significant correlation between the soil water content and the natural water content of the plant. Soil water was one of the main factors limiting plant growth in this area.

Key words  Arid valley;Bailong River;Different shrubs;Water holding characteristics

干旱河谷是指在高山峡谷区下部出现的四周被相对湿润环境所包围的较干旱、温度较高、以灌丛和草丛植被为主的河谷生态系统或河谷景观［1］，该区域以高山峡谷地貌为主，地形破碎，植被稀疏，降雨量少，蒸发量大，气候干热，水热矛盾突出，水土流失严重，是在山区整治中最关键和最困难的特殊地域类型之一［2-3］。保护和合理利用这一地区的植物资源对于干旱河谷水源涵养、水土保持等生态环境建设有着重要作用［4-9］。

白龙江流域干旱河谷是长江水系北部的生态脆弱带和敏感区，其植被生态系统退化严重，泥石流和滑坡等地质灾害频发，水土流失严重，治理困难，具有向荒漠化发展的趋势。白龙江干旱河谷区域也是人口和城镇分布密集地带，其恶劣的生态环境和逐渐增多的自然灾害严重影响当地及下游的工农业生产和人民群众的生活，已成为制约该地区经济社会可持续发展的主要因素［10-11］。由于白龙江中下游地区地质构造较复杂，地形、地貌的差异引起了水、热的再分配，形成了不同的生物、气候带的自然景观［12］。笔者对白龙江干旱河谷区灌丛群落类型与土壤持水特性进行研究，旨在为今后该地区生态恢复、造林树种选择提供科学依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

白龙江干旱河谷脆弱生态区主要是指甘肃迭部县尼傲乡至文县口头坝乡长约400 km的白龙江干流及其支流流域，海拔700～2 200 m，面积约271 214 hm2［13］的河谷及浅山地带地区，大部分属于亚热带季风气候，还有部分属于温带大陆性气候，境内气候温暖湿润，光照充足，冬无严寒，夏无酷暑，主要包括舟曲、迭部、宕昌、武都和文县等行政单元［14］。该区域植被稀疏，部分地块裸露，土壤类型在上游宽谷盆地以山地棕褐土为主，中游及下中游则以棕色森林土为主［15］。

1.2 研究方法

采用典型抽样法，选择植物分布均匀、人为因素干扰较少，且以天然植被为主的区域，设置5 m×5 m的灌木调查样方，并在样方内设置5个1 m×1 m的小样方进行草本调查。调查因子包括植物的种类、基径、冠幅、株数、株高、盖度等，记录海拔、坐标、坡向、坡度等。根据不同的地形、海拔、坡向、土壤类型以及植物类型在白龙江干旱河谷地区共设置75个植物样方。该研究参考李玉等［16］的研究选取重要值前6的种群进行研究，河朔荛花（Wikstroemia chamaedaphne Meisn）、川甘亚菊（Ajania potaninii）、小叶香茶菜［Rabdosia parvifolia （Batalin） Hara］、西南野丁香（Leptodermis purdomii Hutch）、荆条（Vitex negundo var. heterophylla）和胡枝子（Lespedeza daurica）。

2 结果与分析

2.1 灌木种群类型

河朔荛花是瑞香科（Thymelaeaceae Juss）荛花属（Wikstroemia Endl）灌木，喜光，极耐干旱，耐瘠薄，不耐水湿，纤维可造纸，作人造棉，茎叶有毒杀害虫的作用，是白龙江干旱河谷主要植被建群种之一，其分布较广，在18个样地中出现，占总样地的24.0%（表1），海拔分布在965～2 019 m，平均盖度51.8%，主要伴生种有川甘亚菊、小叶香茶菜、西北栒子（Cotoneaster zabelii Schneid）、小檗（Berberis thunbergii）等。川甘亚菊是菊科（Asteraceae Bercht）亚菊属（Ajania Poljak）小灌木，也是我国特有植物，主要生长在河谷、山坡、山坡林下及丘陵地。与河朔荛花一样在研究区样地中出现18次，占总样地的24.0%，分布很广，研究区海拔内均有出现，样地盖度（54.6%）略大于河朔荛花，主要伴生种有小檗、华西小石积（Osteomeles schwerinae Schneid）、西南叶丁香、小叶香茶菜、小黄素馨（Jasminum humile L.）、红花锦鸡儿（Caragana rosea Turcz）、胡枝子和平枝荀子（Cotoneaster horizontalis Decne）等。小叶香茶菜是唇形科（Labiatae）香茶菜属［Rabdosia（Bl. ）Hassk］小灌木，在研究区出现的比例为22.7%，和前2种相差不大，但是样地的盖度大于河朔荛花和川甘亚菊，主要以河朔荛花、川甘亚菊、胡枝子、杭子梢（Campylotropis macrocarpa）等为伴生种。西南野丁香相比较前几种在研究区样方中出现的比例较小，为9.3%，主要伴生种有荆条、胡枝子和黄蔷薇（Rosa hugonis Hemsl）等。荆条是马鞭草科（Verbenaceae）牡荆属（Vitex）落叶灌木或小乔木，是黄荆的一个变种，其占总样地比例的21.3%，样地盖度和小叶香茶菜相差不大，主要伴生种有火棘（Pyracantha fortuneana）、小檗、胡枝子、小叶香茶菜等。胡枝子是豆科（Leguminosae）胡枝子属（Lespedeza）植物，其分布最广，在研究区出现的样地最多（24次），占总样地的32.0%，主要伴生种有荆条、川甘亚菊、小叶香茶菜、西北栒子（Cotoneaster zabelii Schneid）等。

研究区草本植物主要以菊科植物为主，其次是禾本科植物，主要的草本有山艾蒿（Artemisia argyi Levl）、苦苣菜（Sonchus oleraceus）、抱茎小苦荬（Ixeridium sonchifolia）、白茅（Imperata cylindrica）、芸香草（Cymbopogon distans）等。白龙江干旱河谷的乔木主要有岷江柏木（Cupressus chengiana）、小叶杨（Populus simonii）、文县杨（P.wenxianensis）、乌柳（Salix cheilophylla）等。

2.2 灌木种群植株含水率和土壤含水率

由表2可知，不同灌丛种群植株含水率不同，植株含水率最大的是川甘亚菊种群，为58.8%，河朔荛花种群植株含水率最小，为47.1%，各群落类型表现为川甘亚菊＞胡枝子＞西南野丁香＞荆条＞小叶香茶菜＞河朔荛花，西南野丁香、荆条、小叶香茶菜和河朔荛花植株含水率相差不大，可能是木质化程度相似的原因。各样地土壤含水率较低，西南野丁香种群0～10 cm土层土壤含水率最低，仅15.6%，土壤含水率最大是胡枝子种群20～40 cm土层和荆条种群0～10 cm土层土壤，均为21.8%，说明白龙江干旱河谷地区土壤含水率低。胡枝子和河朔荛花种群土壤含水率随着土壤深度的增加而增大，其余均随着土壤深度的增大而减小。

2.3 主要灌丛植株含水率和土壤含水率的相关性

由表3可知，河朔荛花0～10 cm土层和10～20 cm土层呈显著正相关（P＜0.05）；川甘亚菊和小叶香茶菜种群土壤0～10 cm土层和10～20 cm土层呈显著负相关（P＜0.05）；西南野丁香植株含水率与10～20和20～40 cm土层含水率呈显著负相关；荆条植株含水率与0～10 cm土层土壤含水率呈显著正相关。通过白龙江干旱河谷主要灌丛植株含水率和土壤含水率的相关性分析可知，研究区土壤水分是限制植物生长的最主要因素之一。

3 结论与讨论

白龙江干旱河谷脆弱生态环境退化严重，植被恢复困难，矮小灌丛植物是主要优势群落［17］，通过对该地区6种主要灌丛种群分析可知，该地区植被盖度较低，在51.8%～62.1%，其余地表裸露，导致土壤含水率低，植株含水率表现为川甘亚菊＞胡枝子＞西南野丁香＞荆条＞小叶香茶菜＞河朔荛花，川甘亚菊植株含水率为58.8%，河朔荛花种群植株含水率为47.1%。通过白龙江干旱河谷主要灌丛植株含水率和土壤含水率的相关性分析可知，研究区土壤水分是限制植物生长的最主要因素之一。