干旱砾漠区防护绿地植物群落配置模式研究

doi:10.13866/j.azr.2021.03.23

干旱区研究 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (3): 812-820.doi: 10.13866/j.azr.2021.03.23

干旱砾漠区防护绿地植物群落配置模式研究

周静^1,²(),严成^1,³(),郭瑞增^1,²,闫紫烟⁴

1.中国科学院新疆生态与地理研究所,荒漠与绿洲生态国家重点实验室,新疆乌鲁木齐830011
2.中国科学院大学,北京100049
3.中国科学院新疆生态与地理研究所,国家荒漠-绿洲生态建设工程技术研究中心,新疆乌鲁木齐830011
4.新疆农业大学草业与环境科学学院,新疆乌鲁木齐830011

收稿日期:2020-10-08 修回日期:2020-12-05 出版日期:2021-05-15 发布日期:2021-06-17
通讯作者: 严成
作者简介:周静（1993-）,女,硕士研究生,研究方向植物生态学. E-mail: zhoujing1437@126.com
基金资助:
乌鲁木齐市科学技术计划项目(Y141320004);“荒漠与绿洲生态保育及生态屏障建设技术”中国科学院关键技术人才项目资助

Plant community allocation modes of protection greenbelt in an arid gravel desert region

ZHOU Jing^1,²(),YAN Cheng^1,³(),GUO Ruizeng^1,²,YAN Ziyan⁴

1. State Key Laboratory of Desert and Oasis Ecology, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, Xinjiang, China
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3. National Engineering Technology Research Center for Desert-Oasis Ecological Construction, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, Xinjiang, China
4. College of Prataculture and Environmental Science, Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830011, Xinjiang, China

Received:2020-10-08 Revised:2020-12-05 Online:2021-05-15 Published:2021-06-17
Contact: Cheng YAN

摘要/Abstract

摘要：

以乌鲁木齐南部冲积扇砾漠区防护绿地的27个植物群落配置模式为研究对象,结合层次分析法与模糊综合评价,对不同植物群落配置模式的生态效果进行综合评价并排序。结果表明：樟子松-白滨藜-粉苞菊+伊犁绢蒿、白榆-中亚沙棘-粉苞菊+准噶尔铁线莲、裂叶榆-中亚沙棘-粉苞菊+顶羽菊、沙枣-白滨藜-粉苞菊的配置模式生态效果表现良好;基于植物群落生态效果相似性和景观功能需求,对优化配置模式进行多样化扩展分析,提出了三维绿量大、盖度高、适应性强的乔灌木和自然草本组成的植物群落优化配置模式,为干旱砾漠区防护绿地建设提供理论依据和技术支撑。

关键词: 植物群落, 生态效果, 优化配置模式, 砾漠区, 乌鲁木齐

Abstract:

We investigated 27 different plant community allocation modes for a protection greenbelt in the alluvial fan gravel desert area in southern Urumqi. The ecological effects of different plant community allocation modes were evaluated and ranked using the analytic hierarchy process and fuzzy comprehensive evaluation model. We found that the allocation of several species was beneficial: Pinus sylvestris var. mongolica-Atriplex cana-Chondrilla piptocoma+Seriphidium transiliense, Ulmus pumila-Hippophae rhamnoides-Chondrilla piptocoma+Clematis songorica, Ulmus laciniata-Hippophae rhamnoides-Chondrilla piptocoma+Acroptilon repens, and Elaeagnus angustifolia-Atriplex cana-Chondrilla piptocoma. The expansion of these optimal allocation modes was analyzed based on the similarity of ecological effects of plant communities and landscapes. The allocation modes composed of high tridimensional green biomass, high coverage, and strong adaptability are proposed as being optimal. This study provides a theoretical basis and technical support for the construction of a protection greenbelt in an arid gravel desert region.

Key words: plant community, ecological effect, optimized allocation mode, gravel desert region, Urumqi

周静,严成,郭瑞增,闫紫烟. 干旱砾漠区防护绿地植物群落配置模式研究[J]. 干旱区研究, 2021, 38(3): 812-820.

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图/表 5

表1

不同植物群落配置样地概况"

群落结构	样地号	群落主要种类
乔灌草	1	白榆+大叶榆（Ulmus laevis）-紫枝玫瑰（Rose rugose ‘purple branch’）-准噶尔铁线莲（Clematis songorica）+粉苞菊
	2	白榆+大叶榆-金露梅（Potentilla fruticosa）-粉苞菊
	3	白榆+沙枣-榆叶梅（Amygdalus triloba）-粉苞菊+伊犁绢蒿
	4	白榆+中华金叶榆（Ulmus pumila ‘jinye’）-紫穗槐+白滨藜-粉苞菊+囊果薹草（Carex physodes）
	5	白榆+裂叶榆（Ulmus laciniata）-毛樱桃（Cerasus tomentosa）-囊果臺草+顶羽菊（Rhaponticum repens）
	6	白榆+大叶白蜡（Fraxinus rhynchophylla）-毛樱桃-蓝亚麻（Linum perenne）+伊犁绢蒿
	7	红叶海棠（Malus yunnanensis var. veitchii）+黄果山楂（Crataegus chlorocarpa）-月季（Rosa chinensis）-马蔺（Iris lactea）+蓝亚麻
	8	小叶白蜡（Fraxinus sogdiana）-紫枝玫瑰-粉苞菊+顶羽菊
	9	大叶榆-紫枝玫瑰+白滨藜-粉苞菊
	10	白榆-黄刺玫（Rosa xanthina）-蓝亚麻+粉苞菊
	11	白柳（Salix alba）-珍珠梅（Sorbaria sorbifolia）-顶羽菊+准噶尔铁线莲
	12	白榆-紫穗槐+白滨藜-伊犁绢蒿
	13	大叶榆-红瑞木（Cornus alba）+白滨藜-伊犁绢蒿
	14	裂叶榆-中亚沙棘（Hippophae rhamnoides subsp. turkestanica）-粉苞菊+顶羽菊
	15	白榆-中亚沙棘-粉苞菊+铁线莲
	16	白榆-紫丁香+白滨藜-伊犁绢蒿+准噶尔铁线莲
	17	樟子松-白滨藜-粉苞菊+伊犁绢蒿
	18	苹果-白滨藜-粉苞菊+顶羽菊
	19	沙枣-白滨藜-粉苞菊
	20	复叶槭（Acer negundo）-白滨藜—伊犁绢蒿
乔草	21	五角枫-拂子茅（Calamagrostis epigeios）
	22	白榆-粉苞菊+伊犁绢蒿
	23	山桃（Amygdalus davidiana）-粉苞菊+铁线莲+盐生假木贼
	24	火炬树（Rhus typhina）-粉苞菊+盐生假木贼
	25	卫矛（Euonymus alatus）-粉苞菊
灌草	26	紫穗槐+白滨藜-顶羽菊+伊犁绢蒿
灌草	27	中亚沙棘+荒漠锦鸡儿-伊犁绢蒿+大籽蒿（Artemisia sieversiana）

表1

表2

表3

植物群落生态效果综合评价隶属度矩阵"

样地号	准则层	隶属度			样地号	准则层	隶属度			样地号	准则层	隶属度
样地号	准则层	良好	一般	差	样地号	准则层	良好	一般	差	样地号	准则层	良好	一般	差
1	B₁	0.85	0.15	0.00	10	B₁	0.85	0.15	0.00	19	B₁	0.78	0.23	0.00
	B₂	0.26	0.56	0.18		B₂	0.33	0.50	0.17		B₂	0.26	0.53	0.21
	B₃	0.02	0.75	0.24		B₃	0.00	0.71	0.29		B₃	0.50	0.50	0.00
	B₄	1.00	0.00	0.00		B₄	0.60	0.40	0.00		B₄	0.60	0.40	0.00
	B₅	0.25	0.75	0.00		B₅	0.25	0.75	0.00		B₅	0.00	1.00	0.00
2	B₁	0.73	0.28	0.00	11	B₁	0.33	0.68	0.00	20	B₁	0.00	1.00	0.00
	B₂	0.26	0.56	0.18		B₂	0.02	0.44	0.53		B₂	0.16	0.70	0.15
	B₃	0.00	0.65	0.35		B₃	0.00	0.36	0.64		B₃	0.00	0.50	0.50
	B₄	0.72	0.28	0.00		B₄	0.60	0.40	0.00		B₄	0.60	0.00	0.40
	B₅	0.25	0.75	0.00		B₅	0.00	1.00	0.00		B₅	0.00	1.00	0.00
3	B₁	0.80	0.20	0.00	12	B₁	0.40	0.60	0.00	21	B₁	0.00	0.85	0.15
	B₂	0.36	0.58	0.06		B₂	0.12	0.59	0.29		B₂	0.16	0.64	0.20
	B₃	0.17	0.69	0.14		B₃	0.00	1.00	0.00		B₃	0.00	0.14	0.86
	B₄	0.80	0.20	0.00		B₄	0.60	0.40	0.00		B₄	0.60	0.20	0.20
	B₅	0.20	0.80	0.00		B₅	0.25	0.75	0.00		B₅	0.00	1.00	0.00
4	B₁	0.15	0.63	0.23	13	B₁	0.78	0.23	0.00	22	B₁	0.93	0.08	0.00
	B₂	0.19	0.40	0.41		B₂	0.09	0.58	0.34		B₂	0.37	0.58	0.05
	B₃	0.00	0.60	0.40		B₃	0.00	1.00	0.00		B₃	0.00	1.00	0.00
	B₄	0.60	0.40	0.00		B₄	0.60	0.40	0.00		B₄	0.60	0.40	0.00
	B₅	0.25	0.75	0.00		B₅	0.25	0.75	0.00		B₅	0.25	0.75	0.00
5	B₁	0.55	0.45	0.00	14	B₁	0.78	0.23	0.00	23	B₁	0.00	1.00	0.00
	B₂	0.16	0.77	0.08		B₂	0.75	0.20	0.05		B₂	0.16	0.11	0.73
	B₃	0.00	0.86	0.14		B₃	0.14	0.86	0.00		B₃	0.00	0.29	0.71
	B₄	0.80	0.20	0.00		B₄	0.80	0.20	0.00		B₄	0.60	0.40	0.00
	B₅	0.25	0.75	0.00		B₅	0.00	1.00	0.00		B₅	1.00	0.00	0.00
6	B₁	0.40	0.60	0.00	15	B₁	0.85	0.15	0.00	24	B₁	0.00	0.85	0.15
	B₂	0.10	0.57	0.34		B₂	0.79	0.19	0.02		B₂	0.06	0.31	0.63
	B₃	0.00	0.71	0.29		B₃	0.14	0.86	0.00		B₃	0.00	0.00	1.00
	B₄	0.80	0.20	0.00		B₄	0.80	0.20	0.00		B₄	0.60	0.40	0.00
	B₅	0.00	1.00	0.00		B₅	0.00	1.00	0.00		B₅	0.00	1.00	0.00
7	B₁	0.00	0.55	0.45	16	B₁	1.00	0.00	0.00	25	B₁	0.00	0.78	0.23
	B₂	0.18	0.50	0.32		B₂	0.16	0.79	0.05		B₂	0.16	0.11	0.73
	B₃	0.00	0.29	0.71		B₃	0.00	1.00	0.00		B₃	0.00	0.29	0.71
	B₄	0.80	0.20	0.00		B₄	0.80	0.20	0.00		B₄	0.60	0.40	0.00
	B₅	0.00	1.00	0.00		B₅	0.25	0.75	0.00		B₅	1.00	0.00	0.00
8	B₁	0.40	0.60	0.00	17	B₁	1.00	0.00	0.00	26	B₁	0.00	0.78	0.23
	B₂	0.00	0.73	0.27		B₂	0.68	0.08	0.23		B₂	0.32	0.52	0.17
	B₃	0.00	0.71	0.29		B₃	0.86	0.14	0.00		B₃	0.00	0.36	0.64
	B₄	0.60	0.40	0.00		B₄	0.80	0.00	0.20		B₄	0.60	0.20	0.20
	B₅	0.00	1.00	0.00		B₅	0.00	0.75	0.25		B₅	0.00	1.00	0.00
9	B₁	0.40	0.60	0.00	18	B₁	0.00	0.63	0.38	27	B₁	0.37	0.63	0.00
	B₂	0.08	0.59	0.34		B₂	0.16	0.15	0.69		B₂	0.00	0.75	0.25
	B₃	0.21	0.79	0.00		B₃	0.00	0.29	0.71		B₃	0.00	0.64	0.36
	B₄	0.80	0.20	0.00		B₄	0.60	0.20	0.20		B₄	0.60	0.40	0.00
	B₅	0.25	0.75	0.00		B₅	1.00	0.00	0.00		B₅	0.00	1.00	0.00

表3

表4

表5

参考文献 39

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目标层	准则层及权重	指标层	指标分级标准			指标层权重
目标层	准则层及权重	指标层	良好	一般	差	指标层权重
植物群落生态效果综合评价A	植物适应性B₁ 0.27	植物生长状况C₁	树冠没有缺损,叶色正常	部分树冠缺损,叶色基本正常	树冠缺损较大,叶色不正常	0.20
	植物适应性B₁ 0.27	病虫害发生状况C₂	零星发生	局部发生	严重发生	0.07
	群落结构B₂ 0.22	植被覆盖率C₃	≥0.4	0.2~0.4	≤0.2	0.11
		群落密度C₄/（株·hm^-2）	500~1500,均匀分布	≥1500 群落纷杂	≤500, 群落稀疏	0.03
		乔灌比例C₅	乔灌草三层,乔灌比≥1:1.5	乔灌草二层, 1:1~1:1.5	乔灌草二层, ≤1:1	0.02
		乔灌木更替幼苗数C₆^[21] /（株·hm^-2）	≥5000	2000~5000	≤2000	0.05
	生态功能B₃ 0.37	三维绿量C₇^[22]/（m³·m^-2）	≥2	0.5~2	≤0.5	0.27
		植物群落多样性C₈	≥2	1~2	≤1	0.05
		群落物种丰富度C₉/种	≥20	10~20	≤10	0.05
	景观功能B₄ 0.09	景观地域性C₁₀	乡土物种比例≥60%	30%~60%	≤30%	0.06
		植被观赏特性C₁₁	有4种及以上观赏类型	有2~3种	有1种	0.02
		色调对比状况C₁₂	浓绿,层次分明,季相变化明显	淡绿,不分明, 有季相变化	暗绿,不分明, 无季相变化	0.02
	经济成本B₅ 0.05	种植成本C₁₃/（元·m^-2）	≤40	40~100	≥100	0.01
	经济成本B₅ 0.05	管护成本C₁₄/（元·m^-2）	≤30	30~60	≥60	0.04

序号	样地号	模糊综合评价			综合评分	序号	样地号	模糊综合评价			综合评分
序号	样地号	良好	一般	差	综合评分	序号	样地号	良好	一般	差	综合评分
1	样地17	0.81	0.11	0.08	4.46	15	样地6	0.20	0.62	0.18	3.05
2	样地15	0.53	0.47	0.00	4.04	16	样地8	0.16	0.67	0.16	3.00
3	样地14	0.50	0.49	0.01	3.98	17	样地27	0.16	0.66	0.19	2.94
4	样地19	0.51	0.45	0.05	3.92	18	样地20	0.09	0.65	0.26	2.67
5	样地22	0.40	0.59	0.01	3.77	19	样地11	0.15	0.50	0.36	2.58
6	样地16	0.39	0.60	0.01	3.75	20	样地26	0.12	0.52	0.35	2.54
7	样地3	0.44	0.49	0.07	3.75	21	样地4	0.10	0.58	0.33	2.54
8	样地1	0.40	0.48	0.13	3.57	22	样地23	0.14	0.48	0.38	2.52
9	样地10	0.37	0.49	0.14	3.45	23	样地21	0.09	0.49	0.42	2.34
10	样地13	0.29	0.63	0.07	3.44	24	样地7	0.11	0.43	0.46	2.31
11	样地9	0.29	0.64	0.07	3.43	25	样地25	0.14	0.37	0.49	2.31
12	样地5	0.27	0.66	0.07	3.39	26	样地18	0.14	0.32	0.54	2.21
13	样地2	0.33	0.50	0.17	3.33	27	样地24	0.07	0.38	0.55	2.04
14	样地12	0.20	0.74	0.06	3.28

样地号	植物群落优化配置类型	优化配置种植模式
样地17	樟子松-白滨藜-粉苞菊+伊犁绢蒿	纯林种植,株行距3 m×3 m
样地15	白榆-中亚沙棘-粉苞菊+准噶尔铁线莲	行列式混交,白榆与中亚沙棘1:1种植,株行距3 m×4 m
样地14	裂叶榆-中亚沙棘-粉苞菊+顶羽菊	行列式混交,裂叶榆与中亚沙棘1:1种植,株行距3 m×4 m
样地19	沙枣-白滨藜-粉苞菊	纯林种植,株行距3 m×4 m

干旱砾漠区防护绿地植物群落配置模式研究

Plant community allocation modes of protection greenbelt in an arid gravel desert region

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