泾河流域自然植被分布规律研究

泾河流域自然植被分布规律研究

受气候因素的影响，体表植被的分布呈现一定的规律性。在某些地区，植被的分布也受到地形、土壤等因素的影响。因此,特定的植被类型能反映特定的环境条件。在中国植被区划上,泾河流域处于中国温带草原区的暖温带森林草原地带和暖温带典型草原地带。很多学者在进行黄土高原地区植被研究时,也将泾河流域分划为暖温带森林草原带和暖温带典型草原带;但就黄土高原森林-草原生态过渡带的具体位置,不同学者存在不同的说法。从目前的实际状况看,由于各种自然因素作用和人类长期活动的影响,流域内地形支离破碎,植被十分稀疏,林草面积仅占流域面积的10%左右,其中原生植被丧失殆尽,现状植被主要是一些次生自然植被和栽培作物,且次生植被的破碎化程度高。若要揭示流域内现状自然植被的地理分布与气候条件的内在联系,最终确定其地带性特性,需要对流域内现存的自然植被进行深入的研究。本文在对泾河流域进行实地考察的基础上,采用植物群落传统的研究方法,从中国植被的水平地带性分布规律、泾河流域气候条件与植被的对应关系、泾河流域与鄂尔多斯高原典型草原区植被在植物区系地理成分上的对比分析等方面,确定流域内现有自然植被的性质及其分布规律。1流域自然概况及地貌类型泾河为渭河一级支流,黄河的二级支流,发源于宁夏泾源县六盘山东麓的老龙潭,在陕西高陵县陈家滩注入渭河。泾河流域西起六盘山,东界子午岭,南沿渭北高原,北临宁夏陕西交界的黄土丘陵区,地理位置东经106°14′~108°42′,北纬34°46′~37°19′,流域面积45421km2,涵盖甘肃、陕西和宁夏三省的32个县(市),约1066万人口,其中甘肃境内面积占流域总面积的三分之二。流域内气候属欧亚大陆东部温带季风气候,冬季降水少而寒冷,夏季盛行东南季风,降水多而气温高,且年降水量地域分布不均,东南多西北少,季节变化明显。全流域主要有黄土丘陵沟壑区、黄土高原沟壑区、黄土丘陵区、黄土阶地区和土石山区等5个地貌类型。土壤类型主要有地带性黑垆土以及山地褐土和耕作性黄绵土。流域内人类活动干扰强度大,地形破碎,水土流失严重,以栽培植被为主,自然植被次生性明显。2群落调查方法2005年7月对泾河流域进行了野外实地植被考察,考察路线主要有两条(图1):(1)马莲河上游西川线路(庆阳至甜水),共做植物群落样方31个。(2)马莲河下游九龙河线路(宁县县城至子午岭桂花林场),共做植物群落样方26个。考察内容包括植被调查、土壤调查和地形调查;植被调查主要采用样方法,每个样方重复3次,其中样方大小乔木10m×10m,灌木5m×5m,草本1m×1m。调查项目包括乔木的密度、胸径、高度和郁闭度,灌木和草本的盖度、高度、多度以及样方的总盖度。3结果与分析3.1从植被类型的角度分类在对泾河流域野外植被调查数据分析的基础上,根据泾河流域自然植被的群落外貌、结构与建群种的生态-生活型,结合有关黄土高原植被的研究,泾河流域的自然植被可以分为以下几个类型(图2)。3.1.1建群种植物种类及群落特性在流域内,各植被类型中以典型草原分布最广,具体分布范围为崇信、泾川、宁县等县及其以北地区,西边可分布到固原县南部的寨科、官厅、明川和彭阳县的川口、古城、新集以及平凉的崆峒、四十里铺等乡,东边则可到达宁县的平子镇、石鼓、湘乐镇,合水的固城、太莪、老城镇、倒钟寺以及华池的田沟门、华池县城、庙巷等地,海拔1350m以下的黄土丘陵区(图2)。该区域典型草原的主要建群种为旱生丛生禾草的本氏针茅(Stipabun-geana)、短花针茅(Stipabreviflora)和中旱生丛生禾草的白羊草(Bothriochloaischaemum),优势伴生种主要有禾本科的糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)、小尖隐子草(Cleistogenesmucronata)、硬质早熟禾(Poaochotensis)、冰草(Agropyroncristatum)、芨芨草(Achnatherumsplendens)、披碱草(Elymusdahuricus)、鹅观草(Roegneriaspp.)等,小半灌木、半灌木和灌木的百里香(Thymusmongolicus)、冷蒿(Artemisiafrigida)、茭蒿(A.giraldii)、白莲蒿(A.gmelinli)、达乌里胡枝子(Lespedezadavurica)、牛枝子(L.potaninii)、铁扫帚(L.juncea)、白刺花(Sophoraviccifolia)、棘豆(Oxytropisspp.)、黄芪(Astragalushoantchy)、红花锦鸡儿(Caraganarosea)等,以及漠蒿(Artemisiadesertorum)、猪毛蒿(A.scoparia)、阿尔泰狗哇花(Heteropappusaltaicus)、星毛委陵菜(Potentillaacaulis)、委陵菜(Potentillachinensis)、细叶远志(Polygalatenuifolia)、麻花头(Serratulacentauroides)、小蓟(Cirsiumsegetum)、苦荬菜(Ixerisdenticulate)、米口袋(Gueldenstaedtiamultiflora)等杂类草,同时还偶见有女蒌菜(Melandriumapetalum)、附地菜(Trigonotispeduncularis)、山丹(Liliumconcolor)、婆婆纳(Veronicaspp.)等。流域内典型草原植被的群落特性表现为:以针茅属植物(如本氏针茅、短花针茅)为主要建群种,优势伴生种以旱生禾本科植物、小半灌木的蒿类植物、豆科植物以及旱生杂类草等为主。这与《中国植被》关于“中国典型草原建群种由典型旱生或广旱生植物组成,其中以丛生禾草为主,针茅属(Stipa)植物最为典型;群落组成中旱生丛生禾草层片占最大优势,可伴生不同数量的中旱生杂类草以及旱生根茎苔草,有时还混生旱生灌木或小半灌木,中生杂类草层片不起什么作用”的描述一致,因此,泾河流域典型草原具有与中国典型草原植被相一致的性质。3.1.2林下乔木层植被类型流域内的疏林灌丛草原主要分布在子午岭西坡和六盘山东坡。子午岭主要分布于华池、合水、宁县等地海拔1350~1550m丘陵沟壑区的阳坡、半阳坡,土壤主要为碳酸盐褐色土和黑垆土。群落结构比较简单,层次分化明显,可分为2~3个层片。在海拔1350~1550m范围的疏林灌丛草原群落的种类组成为,乔木层优势树种主要有榆树(Ulmuspumila)、核桃(Juglansregia)、细裂槭(Acerstenolobum)、山杏(Prunusarreniaca)、山桃(Prunusdavidiana)等,林下灌木主要有白刺花、黄蔷薇(Rosahugonis)、酸枣(Ziziphusspinosa)、红丁香(Syringavillosa)、沙棘(Hippophaerhamnoides)、文冠果(Xanthocerassorbifolia)、茶条槭(Acerginnala)以及大果榆(Ulmusmacrocarpa)幼苗、山桃幼苗等,草本层植物主要有羊胡子苔草(Carexcallitrichos)、硬质早熟禾、野艾蒿(Artemisialavandulaefolia)、白莲蒿、三脉紫菀(Asterageratoides)、甘菊(Dendranthemalavandulaefolium)、细叶远志等。乔木树种稀疏分布在整个群落类型中。六盘山东麓,沿固原县南部的寨科、官厅、明川和彭阳县的川口、古城、新集乡等一线经平凉市的崆峒、四十里铺到华亭与崇信的交界处,此线以西至六盘山海拔1800m的范围主要分布着疏林灌丛草原(图2),土壤为褐土和棕壤。群落上层稀疏地分布着山杏与山桃乔木,灌木则以黄华(Thermopsisspp.)、欧李(Prunushumilis)为主要建群种,同时混生有小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)、达乌里胡枝子、黄蔷薇、柔毛绣线菊(Spiraeapubescens)、白刺花等;下层草本优势种主要有白羊草、羊胡子苔草、茭蒿、白莲蒿等。3.1.3落叶天然林生长山地落叶阔叶林在泾河流域主要分布于子午岭和六盘山,属于山地植被。子午岭主要见于海拔1500~1600m的阳坡以及1600m以上的阳坡、阴坡,土壤为碳酸盐褐色土和黑垆土。落叶阔叶林以辽东栎(Quercuswutaishanica)为主,同时还混生有白桦(Betulaplatyphylla)林、山杨(Populusdavidiana)林等以及少量人工油松(Pinustabulaeformis)林、侧柏(Platycladusorientalis)林。六盘山落叶阔叶林则主要见于海拔1900~2700m的阴坡,土壤为山地灰褐土及山地棕壤。多以辽东栎、白桦、红桦(Betulaalbo-sinensis)、山杨等组成的群落为主,林下生长有忍冬、五加等属的灌木植物以及多种中生杂类草。3.1.4后果类、混交林生杂类草种群落组成泾河流域中山杂类草草甸只分布在六盘山海拔2200~2600m的阳坡,亚高山杂类草草甸则主要分布在六盘山海拔2600m以上的阳坡和2700m以上的阴坡,土壤分别为草地灰褐土和山地草甸土。在六盘山实地植被调查发现,海拔1800m以上的阳坡、半阳坡分布着以羊胡子苔草、白羊草、羊草(Aneurolepidiumchinense)、早熟禾、龙牙草(Agrimoniapilosa)、地榆(Sanguisorbaofficinalis)、紫苞风毛菊(Saussureaiodostegia)、白莲蒿、南牡蒿、蓬子菜(Galiumverum)、红舌狗舌草(Seneciokirilowii)、蓝花棘豆(Oxytropiscoerulea)、花苜蓿(Trigonellaruthenica)等为主要优势种的中生杂类草草甸群落,同时伴生多种其它中生杂类草。3.1.5落叶林落叶阔叶林分布于泾河流域最南端,在正宁、长武、彬县、灵台一线及其以南地区(图2),为中国东部森林植被向西延伸部分。3.2黄陇流域、黄土塬区草原现状图1从现代泾河流域自然植被的分布格局来看,除六盘山与子午岭的山地植被外,该地区植被分布具有明显的水平地带性特性。黄土高原处于中国植被分布区的温带草原区,其中黄土高原中东部的陇东、宁南、陕北与鄂尔多斯高原中、东部地区(如东胜、乌审旗等)的地带性植被同属于中国温带草原区的暖温型典型草原带。泾河流域地处黄土高原中部,受局部地形影响,植被类型多样,在黄土丘陵区、黄土塬区主要发育着典型草原。以下从3个方面对泾河流域植被分布的水平地带性特性进行分析。3.2.1a.影响植物群落的种类组成及群落特征鄂尔多斯高原中、东部地区地貌类型上属黄土丘陵,由于北部阴山山脉天然屏障的作用,蒙古冷高压的影响在此减弱,大陆性气候增强,气温较内蒙古高原偏高,因此发育着暖温型的典型草原,其建群种主要为针茅属植物的本氏针茅和短花针茅,主要优势种有克氏针茅(Stipakrylovii)、大针茅(Stipagrandis)、糙隐子草、冰草、白莲蒿、茭蒿、茵陈蒿、达乌里胡枝子、中国委陵菜、阿尔泰狗哇花、百里香等。泾河流域位于鄂尔多斯高原以南的黄土高原中部,发育的地带性植被同样属暖温型典型草原。实地植被调查结果(表1)发现,流域内中上游地区的崇信、泾川和宁县等县及其以北地区,西至平凉、固原的部分地区,东到宁县、合水以及华池的部分地区,海拔1350m以下的黄土丘陵区,分布着以本氏针茅、短花针茅和白羊草为主要建群种的草原群落,其优势伴生种主要有旱生禾本科植物(如隐子草、硬质早熟禾、鹅观草等)、灌木或小半灌木的蒿类植物(如冷蒿、茭蒿、白莲蒿等)、豆科植物(如达乌里胡枝子、白刺花、铁扫帚等)以及各种杂类草(如阿尔泰狗哇花、委陵菜、细叶远志等)。尽管从西北到东南,随着海拔逐渐降低,地形上由黄土丘陵沟壑区逐渐更替为黄土丘陵、残塬区,但不论坡度、坡向的差别还是海拔高度的不同,该区域内植物群落的主要建群种都没有变化,以针茅属植物为主,只在优势伴生种的种类成分和群落的盖度、高度上有一定差别(表1),但这些差别并不构成对典型草原基本性质的影响。因此,典型草原构成了泾河流域中上游地区的主要自然植被类型,具有明显的水平地带性特征。3.2.2主要气候变化植被的地理分布受气候与土壤等因素的制约,其中最直接的因素是水、热条件,尤其是水热状况的组合。不同的气候条件下,所发育的植被类型不同。如果采用Walter气候图式的方法来表示某一地区的水、热条件,可以较好地反映出该地区水、热条件的综合特点,因而也可较好地解释该地区植被的分布规律。黄土高原与鄂尔多斯高原在中国气候区划上同属于半干旱区。其中,鄂尔多斯高原黄土丘陵区(如东胜、乌审旗等)位于黄土高原区的北部,由于北部阴山山脉天然屏障的作用,蒙古冷高压影响较弱,大陆性气候较强,其气候特点主要表现为:年均温5.0~8.0℃,最热月均温20~23℃,最冷月均温-15~-11℃之间,≥10℃积温2300~3200℃;年降水量350~450mm,且降水主要集中在夏、秋汛期的7、8两月,湿润度介于0.3~0.6之间。春秋两季都表现出一定程度的相对干旱,为热量较高、水分不足的半干旱气候(表2),因此发育着暖温型的典型草原。其主要的建群种和优势种有本氏针茅、短花针茅、克氏针茅、大针茅、白莲蒿、茭蒿、茵陈蒿、达乌里胡枝子、中国委陵菜等。随着纬度由西北向东南方向推移而进入黄土高原的中心地带,在降水增多的同时气温也升高。在泾河流域,其上游地区的环县、盐池、定边等县气候特点主要表现为:年均温8.0~8.9℃,年降水量293.5~408.2mm;夏、秋汛期的7、8两月降水占全年降水的40%~50%;湿润度介于0.25左右。从Walter生物气候图可以看出:春秋两季都表现一定程度的相对干旱,为热量较高、水分不足的半干旱气候(表2)。因此与鄂尔多斯高原暖温型典型草原区有非常类似的气候条件,在此发育的植被也应该属暖温型典型草原。泾河流域中游地区的固原县南部、平凉、彭阳、庆阳、西峰、镇原、华池、合水、宁县、崇信、泾川等县,年均温8.4~10.0℃,≥10℃积温2780~3390℃,年降水量介于478~566mm之间;夏、秋汛期的7、8、9三月降水占全年降水的52%~58%;湿润度介于0.3~0.4之间。从Walter生物气候图可以看出:春、夏季(4~7月)大部分县有半干旱期,但半干旱期不明显,为热量较高、水分较充足的半干旱-半湿润气候(表2)。尽管该区域的降水相对优于鄂尔多斯高原暖温型典型草原区,但在降水增多的同时,气温也较高,湿润度只有0.3~0.4左右,因此,在此发育的植被同样属于暖温型典型草原。3.2.3植被组成及区系根据表3可以看出,泾河流域与鄂尔多斯高原暖温型典型草原带在植物区系地理成分上具有一定的区别,更具有很高的相似性。首先,两地区都是以亚洲中部草原成分为主要建群种,如针茅属光芒组的本氏针茅和羽针组的短花针茅。其次,两地区植物区系地理组成成分丰富,都有泛北极、古北极、东古北极、黑海-哈萨克斯坦-蒙古成分以及东亚-华北成分都在植被类型中起重要作用或在草原中分布相当普遍,如冷蒿、百里香、硬质早熟禾、阿尔泰狗哇花、冰草、糙隐子草、星毛委陵菜、委陵菜、达乌里胡枝子、白莲蒿、茭蒿、茵陈蒿、白羊草、辽东栎、山杨、白桦、油松、山杏、酸枣、荆条(Vitexnegundo)、文冠果等。同时,在泾河流域还出现古地中海、世界广布种的甘草、骆驼蓬、芨芨草、补血草、黄芪等成分。鄂尔多斯高原,由于北临蒙古高原、西与荒漠区为邻,植被组成上具有荒漠向草原过渡、中温带草原向暖温带草原过渡的特性,因此在种类组成和区系成分上还与蒙古高原中温型草原带具有一定的相似性,如都有达乌里-蒙古种大针茅、亚洲中部草原种克氏针茅等的存在。因此,通过以上对比分析分析可以看出:泾河流域植被在植物区系地理成分上与鄂尔多斯高原植被具有很高的相似性,都是以亚洲中部草原成分为主要建群种,泾河流域的水平地带性植被应该属暖温型典型草原。3.3流域内稀疏林、灌木林和草地植被分布规律3.3.1阴坡下土壤条件分析在流域的西南部,六盘山近似南北走向,阻挡了东南暖湿气流的继续西进,在六盘山东坡形成多雨区,降水增多;但由于地形影响而使山地周围降水量增多的现象在六盘山东麓平凉地区的崆峒、新民以东逐渐消失,因此作为基带植被的典型草原只在六盘山东麓的彭阳、平凉崆峒、崇信一线及其以东地区得到较好的发育。根据六盘山相关资料可知,在海拔2200~2600m的阳坡发育着中山杂类草草甸带,海拔1900~2700m的阴坡发育着由辽东栎、白桦、红桦、山杨等组成的落叶阔叶林,林下主要有忍冬、五加等灌木以及多种杂类草。因此,根据以上植被特性可知:六盘山植被具有明显的垂直地带性。然而在六盘山东麓实地植被调查则发现,在海拔1400~1800m的范围,主要发育着以山杏、黄华、欧李、白羊草、羊胡子苔草等为主要建群种和优势伴生种的疏林灌丛草原,灌木层同时还混生有小叶锦鸡儿、达乌里胡枝子、黄蔷薇、白刺花、柔毛绣线菊,草本层混生有茭蒿、白莲蒿等。而在海拔1400m以下的区域,主要发育着以本氏针茅、白羊草、鹅观草、硬质早熟禾、披碱草、铁扫帚、茭蒿、白莲蒿、白刺花、补血草等为主要建群种或优势伴生种的典型草原植被。由此可以看出:在泾河流域黄土梁峁残塬低海拔上分布的典型草原带与分布在六盘山东坡高海拔的山地落叶阔叶林带之间出现了疏林灌丛草原植被带,这种疏林灌丛草原带既具有一定的水平地带性特性又具有一定山地植被特性,它是泾河流域呈水平地带性分布的典型草原植被,随着海拔升高,向山地垂直地带延伸时的过渡植被类型。因此构成了泾河流域水平地带性草原植被向六盘山山地森林植被更替的过渡带。3.3.2不同类型草原建群种设置对比子午岭位于流域的东部,略高出于其周围的高原平面,海拔约在1300~1900m之间,海拔的升高,引起了气温下降和降水增加,同时也有东南暖湿气流在此形成地形雨,因此,子午岭发育着茂密的森林群落,其主要群落类型有辽东栎林、山杨林、白桦林等落叶阔叶林。在对子午岭实地植被调查时发现,其落叶阔叶林主要分布于海拔1500~1600m的阳坡以及1600m以上的阳坡、阴坡,土壤为碳酸盐褐色土和黑垆土。辽东栎林中的混生树种有茶条槭、冻绿、红瑞木以及山里红等,林下则主要有毛樱桃、忍冬、五加、柔毛绣线菊、多花胡枝子等灌丛以及羊胡子苔草、白羊草、三脉紫菀等草本植物。在子午岭西坡海拔1350~1500m的丘陵区发育着疏林灌丛草原植被,乔木层优势树种主要有榆树、核桃、细裂槭、山杏、山桃等,林下灌木主要有白刺花、黄蔷薇、酸枣、红丁香、沙棘、文冠果、茶条槭、铁扫帚、山楂叶旋钩子以及大果榆幼苗、山桃幼苗等,草本层植物主要有白羊草、硬质早熟禾、羊胡子苔草、茭蒿、野艾蒿、白莲蒿、三脉紫菀、甘菊、细叶远志、茜草等,还不同程度的混生有委陵菜、阿尔泰狗哇花、柴胡、芦苇、茵陈蒿、南牡蒿、华北兰盆花、太阳花等各种杂类草。而在海拔1350m以下坡度较缓的阳坡、半阳坡、阴坡、半阴坡以及黄土梁峁残塬上发育着以本氏针茅、白羊草为建群种的典型草原植被,优势伴生成分有硬质早熟禾、鹅观草、披碱草、铁扫帚、白莲蒿、茭蒿、白刺花、补血草等,还混生有委陵菜、细叶远志、藓生马先蒿、苦买菜、太阳花等杂类草。对比分析子午岭西坡以上3种植被类型的种类组成与特性可知,随着海拔的递减,山地落叶阔叶林逐渐向疏林灌丛草原更替。其中,乔木层在群落中的优势层地位逐渐被灌木层所取代,即群落中作为主要建群种和优势成分的辽东栎、茶条槭、冻绿、红瑞木等逐渐被一些落叶小乔木如山杏、山桃、核桃、榆树、细裂槭等所替代,或者以幼苗形式出现;同时,还出现黄蔷薇、白刺花、酸枣、沙棘、铁扫帚、文冠果等一些高大灌木。草本层中羊胡子苔草逐渐减少而出现大量的白羊草、硬质早熟禾、茭蒿、白莲蒿和细叶远志等。与此同时,随着海拔的递增,水平地带性典型草原往山地逐渐向疏林灌丛草原更替,群落中草本层的优势地位逐渐被灌木层所取代,即作为典型草原建群种的旱生丛生禾草本氏针茅逐渐被中旱生丛生禾草的白羊草所取代,同时灌木成分大大增加,出现了大量的白刺花、黄蔷薇、酸枣、沙棘等,中生杂类草如南牡蒿、华北兰盆花、芦苇在群落中也逐渐增多。因此,从以上植被特性的更替规律可以看出:疏林灌丛草原也是泾河流域呈水平地带性分布的典型草原植被,随着海拔升高,向山地垂直地带延伸时的过渡植被类型。4对主要植被的基本认识泾河流域的植被类型主要包括典型草原、疏林灌丛草原、山地落叶阔叶林、中山亚高山杂类草草甸和落叶阔叶林五大类型。其中,典型草原是泾河流域分布面积最大的水平地带性植被;疏林灌丛草原则是呈水平地带分布的典型草原植被分别向位于东西两侧的子午岭和六盘山山地延伸的过渡型植被类型,即水平地带性植被向垂直地带性植被过渡的植被类型;位于泾河流域东