Relationship between plant diversity and soil factors in public welfare forests in Minqin County
Received date: 2024-09-04
Revised date: 2024-11-10
Online published: 2025-08-13
The five typical plant communities in the ecological public welfare forest in the desert area of Minqin County, namely, Phragmites communis+Achnatherum splendens, Suaeda glauca+Nitraria tangutorum, Sarcozygium xanthoxylon+Nitraria tangutorum, Salsola passerine+Haloxylon ammodendron, Reaumuria songarica+Haloxylon ammodendron as research objects, through the field plant community survey and soil sampling, studied the plant community structure, plant species diversity and its relationship with soil factors, the results show that: (1) Minqin County desert area ecological public welfare forests plant species composition is relatively simple, there are only 10 families, 19 genera and 22 species, and the Reaumuria songarica+Haloxylon ammodendron community is relatively rich in species composition. The Margalef richness index (R), Simpson’s dominance index(D), and Shannon-Wiener diversity index (H') of the Reaumuria songarica+Haloxylon ammodendron community were the largest among the five plant communities, and the Pielou evenness index (Jsw) of the five communities ranged from 0.55 to 0.99 with no significant difference among the five communities. (2) In terms of soil physicochemical properties of the five communities, the Reaumuria songarica+Haloxylon ammodendron community had the smallest soil bulk density and the highest soil organic carbon content. (3) The relationship between the α-diversity index and soil factors was found by Redundancy Analysis (RDA) that the soil bulk density (SBD) and soil organic carbon (SOC) content explained a higher percentage of α-diversity, which were 56% and 14.3%, respectively. Therefore, the Reaumuria songarica+Haloxylon ammodendron community has relatively high species richness and relatively good soil physicochemical properties, which can improve the vegetation ecology in the desert area of Minqin County, and is of positive significance for the protection and enhancement of plant community diversity in the ecological public welfare forests in the desert area of Minqin County.
Key words: desert plants; species diversity; soil factors; Minqin County
ZHAO Xuemei , MA Weiwei , ZHANG Shihu , CHANG Wenhua , LI Guang , ZHAO Weijun , ZHANG Yu . Relationship between plant diversity and soil factors in public welfare forests in Minqin County[J]. Arid Zone Research, 2025 , 42(1) : 108 -117 . DOI: 10.13866/j.azr.2025.01.10
表1 植物群落基本概况Tab. 1 Basic overview of plant communities |
植物群落 | 纬度 | 经度 | 海拔/m | 土壤容重 | pH | 年降水量/mm | 盖度/% |
---|---|---|---|---|---|---|---|
沙丘芦苇+芨芨草 | 38°12′36.88″N | 103°17′48.37″E | 1455 | 1.34 | 7.46 | 204.70 | 25.36 |
碱蓬+白刺 | 39°09′33.18″N | 103°50′01.85″E | 1343 | 1.66 | 8.31 | 158.77 | 15.80 |
霸王+白刺 | 39°26′33.32″N | 103°47′13.91″E | 1292 | 1.47 | 8.06 | 144.67 | 32.93 |
珍珠猪毛菜+梭梭 | 38°56′10.17″N | 102°42′07.61″E | 1382 | 1.05 | 7.62 | 147.53 | 27.98 |
红砂+梭梭 | 39°00′22.42″N | 103°20′55.67″E | 1319 | 0.30 | 7.84 | 163.77 | 22.96 |
表2 植物群落物种组成和重要值Tab. 2 Plant community species composition and importance values |
植物群落 | 生活型 | 植物种 | 科属 | 重要值 |
---|---|---|---|---|
沙丘芦苇+芨芨草群落 | 灌木 | 白刺Nitraria tangutorum | 蒺藜科白刺属 | 0.078 |
灌木 | 红砂Reaumuria songarica | 柽柳科红砂属 | 0.054 | |
小乔木 | 柽柳Tamarix chinensis | 柽柳科柽柳属 | 0.091 | |
小乔木 | 梭梭Haloxylon ammodendron | 藜科梭梭属 | 0.086 | |
半灌木 | 珍珠猪毛菜Salsola passerina | 藜科猪毛菜属 | 0.147 | |
多年生草本 | 大籽蒿Artemisia sieversiana | 菊科蒿属 | 0.053 | |
多年生草本 | 黄花补血草Limonium aureum | 白花丹科补血属 | 0.022 | |
多年生草本 | 芨芨草Achnatherum splendens | 禾本科芨芨草属 | 0.180 | |
多年生草本 | 沙丘芦苇Phragmites communis | 禾本科芦苇属 | 0.238 | |
多年生草本 | 骆驼蒿Peganum nigellastrum | 白刺科骆驼蒿属 | 0.050 | |
碱蓬+白刺群落 | 灌木 | 白刺Nitraria tangutorum | 蒺藜科白刺属 | 0.261 |
灌木 | 黑沙蒿Artemisia ordosica | 菊科蒿属 | 0.050 | |
小乔木 | 梭梭Haloxylon ammodendron | 藜科梭梭属 | 0.091 | |
灌木 | 沙冬青Ammopiptanthus mongolicus | 豆科沙冬青属 | 0.029 | |
半灌木 | 珍珠猪毛菜Salsola passerina | 藜科猪毛菜属 | 0.103 | |
多年生草本 | 蓝刺头Echinops davuricus | 菊科蓝刺头属 | 0.016 | |
多年生草本 | 骆驼蒿Peganum nigellastrum | 白刺科骆驼蒿属 | 0.064 | |
一年生草本 | 碱蓬Suaeda glauca | 苋科碱蓬属 | 0.314 | |
一年生草本 | 雾冰藜Grubovia dasyphylla | 苋科雾冰藜属 | 0.074 | |
霸王+白刺群落 | 灌木 | 白刺Nitraria tangutorum | 蒺藜科白刺属 | 0.276 |
灌木 | 黑沙蒿Artemisia ordosica | 菊科蒿属 | 0.063 | |
灌木 | 红砂Reaumuria songarica | 柽柳科红砂属 | 0.117 | |
灌木 | 霸王Sarcozygium xanthoxylum | 蒺藜科霸王属 | 0.423 | |
多年生草本 | 蓝刺头Echinops davuricus | 菊科蓝刺头属 | 0.035 | |
多年生草本 | 骆驼蒿Peganum nigellastrum | 白刺科骆驼蒿属 | 0.074 | |
珍珠猪毛菜+梭梭群落 | 灌木 | 白刺Nitraria tangutorum | 蒺藜科白刺属 | 0.108 |
灌木 | 大白刺Nitraria roborowskii | 蒺藜科白刺属 | 0.104 | |
灌木 | 红砂Reaumuria songarica | 柽柳科红砂属 | 0.152 | |
小乔木 | 梭梭Haloxylon ammodendron | 藜科梭梭属 | 0.181 | |
灌木 | 小果白刺Nitraria sibirica | 蒺藜科白刺属 | 0.117 | |
半灌木 | 珍珠猪毛菜Salsola passerina | 藜科猪毛菜属 | 0.244 | |
多年生草本 | 骆驼蒿Peganum nigellastrum | 白刺科骆驼蒿属 | 0.094 | |
红砂+梭梭群落 | 灌木 | 白刺Nitraria tangutorum | 蒺藜科白刺属 | 0.099 |
灌木 | 黑果枸杞Lycium ruthenicum | 茄科枸杞属 | 0.021 | |
灌木 | 红砂Reaumuria songarica | 柽柳科红砂属 | 0.273 | |
小乔木 | 柽柳Tamarix chinensis | 柽柳科柽柳属 | 0.118 | |
小乔木 | 梭梭Haloxylon ammodendron | 藜科梭梭属 | 0.254 | |
草本或亚灌木 | 苦豆子Sophora alopecuroides | 豆科槐属 | 0.022 | |
多年生草本 | 骆驼蓬Peganum harmala | 白刺科骆驼蓬属 | 0.035 | |
多年生草本 | 黄花补血草Limonium aureum | 白花丹科补血属 | 0.069 | |
一年生草本 | 沙蓬Agriophyllum pungens | 苋科沙蓬属 | 0.029 | |
一年生草本 | 雾冰藜Grubovia dasyphylla | 苋科雾冰藜属 | 0.059 |
表3 不同植物群落土壤有机碳、全氮、全磷含量及化学计量比Tab. 3 Soil organic carbon, total nitrogen, total phosphorus contents and stoichiometric ratios in different plant communities |
土壤指标 | 沙丘芦苇+芨芨草群落 | 碱蓬+白刺群落 | 霸王+白刺群落 | 珍珠猪毛菜+梭梭群落 | 红砂+梭梭群落 |
---|---|---|---|---|---|
SOC/(g·kg-1) | 5.88±1.96c | 3.86±1.81c | 14.48±1.71ab | 8.54±4.19bc | 15.32±1.41a |
TN/(g·kg-1) | 0.16±0.01b | 0.40±0.00a | 0.11±0.05b | 0.17±0.14b | 0.11±0.05b |
TP/(g·kg-1) | 0.10±0.00b | 0.08±0.00c | 0.31±0.00a | 0.31±0.00a | 0.31±0.00a |
C:N | 36.40±13.54c | 9.70±4.45c | 142.04±51.77ab | 58.91±22.92bc | 155.37±52.85a |
C:P | 57.78±16.60a | 48.88±21.69a | 47.01±5.58a | 27.72±13.61a | 50.04±4.94a |
N:P | 1.61±0.14b | 5.06±0.08a | 0.36±0.17c | 0.56±0.45c | 0.35±0.15c |
表4 土壤相关因子解释量和贡献率Tab. 4 Explained volume and contribution of soil related factors |
解释变量 | 解释率/% | 贡献率/% | F | P |
---|---|---|---|---|
SBD | 56.0 | 64.1 | 16.5 | 0.002 |
SOC | 14.3 | 16.4 | 6.6 | 0.012 |
MAP | 5.9 | 6.7 | 3.2 | 0.070 |
C:N | 5.8 | 6.6 | 1.8 | 0.170 |
N/P | 2.6 | 2.9 | 1.2 | 0.290 |
pH | 1.0 | 1.2 | 0.5 | 0.620 |
TP | 0.9 | 1.0 | 0.4 | 0.676 |
C:P | 0.5 | 0.5 | 0.2 | 0.840 |
TN | 0.4 | 0.5 | 0.2 | 0.876 |
[1] |
郑璐, 王世忠, 卢国珍, 等. 生态公益林经营类型划分体系研究概述[J]. 陕西林业科技, 2014(6): 23-27.
[
|
[2] |
孙千惠, 吴霞, 姚小兰, 等. 林分密度对生态公益林群落结构和物种多样性的影响——以新津文峰山马尾松为例[J]. 四川农业大学学报, 2018, 36(3): 315-322.
[
|
[3] |
杨凯. 基于森林资源二类调查数据的生态公益林健康评价[D]. 南昌: 江西农业大学, 2023.
[
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
鲁延芳, 占玉芳, 钱万建, 等. 河西走廊中部人工沙漠植被典型群落物种的多样性[J]. 水土保持通报, 2018, 38(4): 14-18.
[
|
[7] |
|
[8] |
李亚萍, 蒋进, 宋春武, 等. 莫索湾地区典型沙丘土壤因子与短命植物物种多样性的关系[J]. 干旱区研究, 2018, 35(4): 912-919.
[
|
[9] |
|
[10] |
焦鹏华, 牛健植, 苗禹博, 等. 2001—2020年全球植被对极端气候的响应[J]. 应用生态学报, 2024, 35(11): 1-15.
[
|
[11] |
汤萃文, 王瑛瑛, 李春霖, 等. 民勤荒漠区不同植物群落土壤微生物生物量碳氮及生态化学计量特征[J]. 林业与生态科学, 2024, 39(2): 190-196.
[
|
[12] |
李媛媛. 土壤容重对植烟土壤特性和烤烟生长发育的影响[D]. 郑州: 河南农业大学, 2024.
[
|
[13] |
李善家, 王兴敏, 刘海锋, 等. 河西走廊荒漠植物多样性及其对环境因子的响应[J]. 生态环境学报, 2023, 32(3): 429-438.
[
|
[14] |
马雄忠, 王新平. 阿拉善高原2种荒漠植物根系构型及生态适应性特征[J]. 生态学报, 2020, 40(17): 6001-6008.
[
|
[15] |
王園博, 赵锐锋, 张丽华, 等. 黑河中游湿地不同植物群落土壤有机碳分布及影响因素[J]. 草业科学, 2020, 37(5): 833-844.
[
|
[16] |
李军豪, 陈勇, 杨国靖, 等. 1975—2018年民勤绿洲沙漠化过程及其驱动机制[J]. 中国沙漠, 2021, 41(3): 44-55.
[
|
[17] |
文侠, 贾筱昕, 董丽杰, 等. 沙区在黄河流域生态保护中的作用探讨——以民勤县为例[J]. 森林防火, 2023, 41(2): 86-90.
[
|
[18] |
戴晟懋, 邱国玉, 赵明. 甘肃民勤绿洲荒漠化防治研究[J]. 干旱区研究, 2008, 25(3): 319-324.
[
|
[19] |
郭方君, 马全林, 张锦春, 等. 石羊河流域荒漠区植被类型、分布和数量特征[J]. 干旱区地理, 2023, 46(11): 1848-1857.
[
|
[20] |
柴成武, 王理德, 尉秋实, 等. 民勤青土湖区不同年限退耕地土壤颗粒组成和养分变化特征[J]. 水土保持研究, 2020, 27(4): 99-104.
[
|
[21] |
鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 第三版. 北京: 中国农业出版社, 2000.
[
|
[22] |
毛毛, 蒙仲举, 党晓宏, 等. 巴丹吉林沙漠东缘天然梭梭种群结构与动态特征[J]. 干旱区研究, 2023, 40(6): 971-978.
[
|
[23] |
单立山, 苏铭, 张正中, 等. 不同生境下荒漠植物红砂-珍珠猪毛菜混生根系的垂直分布规律[J]. 植物生态学报, 2018, 42(4): 475-486.
[
|
[24] |
李文静, 吕光辉, 张磊, 等. 干旱区荒漠植物体内潜在水源差异及利用策略分析[J]. 生态环境学报, 2019, 28(8): 1557-1566.
[
|
[25] |
依里帆·艾克拜尔江, 李进, 庄伟伟. 两种荒漠豆科植物化学计量特征与生境土壤因子的关系[J]. 西北植物学报, 2022, 42(8): 1384-1395.
[
|
[26] |
牧仁, 李新乐, 徐光甫, 等. 乌兰布和沙漠不同生境土壤养分分布[J/OL]. 生态学杂志, [2024-08-21]. 1-12. http://kns.cnki.net/kcms/detail/21.1148.Q.20240821.1042.005.html.
[
|
[27] |
罗雨溪, 孔德兵, 王永欣, 等. 喀斯特槽谷区植被演替对土壤有机碳储量及固碳潜力的影响研究[J]. 绿色科技, 2022, 24(4): 131-135.
[
|
[28] |
游郭虹, 刘丹, 王艳丽, 等. 高寒草甸植物叶片生态化学计量特征对长期氮肥添加的响应[J]. 草业学报, 2022, 31(9): 50-62.
[
|
[29] |
|
[30] |
孙雪, 龙永丽, 刘乐, 等. 河西走廊中段荒漠绿洲土壤生态化学计量特征[J]. 环境科学, 2023, 44(6): 3353-3363.
[
|
[31] |
马雅莉, 高荣, 刘喜东, 等. 白于山区不同植物群落土壤碳氮磷空间分布及化学计量特征[J]. 中南林业科技大学学报, 2023, 43(9): 116-125.
[
|
[32] |
陶冶, 吴甘霖, 刘耀斌, 等. 古尔班通古特沙漠典型灌木群落土壤化学计量特征及其影响因素[J]. 中国沙漠, 2017, 37(2): 305-314.
[
|
[33] |
|
[34] |
何欣月, 王宁, 刘均阳, 等. 黄土丘陵区植物群落多样性及生物量随土壤水分梯度变化特征[J]. 生态学杂志, 2021, 40(1): 31-40.
[
|
[35] |
|
[36] |
王加旭. 关中农田土壤物理质量退化特征[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2016.
[
|
[37] |
李湘. 土壤容重对白花泡桐生长的影响[D]. 郑州: 河南农业大学, 2024.
[
|
[38] |
马骏杰, 陈银萍, 牟晓明, 等. 植物多样性对青藏高原东北部高寒草甸土壤有机碳的影响[J]. 高原气象, 2025, 44(1): 56-66.
[
|
[39] |
彭方成, 汤安民, 边华林, 等. 不同水位梯度和植被类型对洞庭湖湿地土壤有机碳储量的影响[J]. 湿地科学, 2023, 21(6): 868-875.
[
|
/
〈 |
|
〉 |