天山中段南坡巴伦台地区不同海拔植物群落物种多样性与土壤因子的关系

作者：马紫荆，张云玲，刘彬 来源：《广西植物》2022年第07期

摘要： 为探讨天山中段南坡巴伦台植物群落物种多样性随海拔梯度的分布特征及其与土壤环境因子的关系，该研究采用野外调查的方法，在和静县巴伦台地区海拔范围内设置34个样地进行了植物多样性和土壤因子的调查及室内指标的统计分析。结果表明： （1）研究区共调查到30科75属134种植物，草本层为主要优势层。不同海拔高度上土壤理化指标具有异质性，土壤含水量、全盐、有机质、全氮、全钾、有效氮和有效钾差异性显著（P<0.05），其中除全钾以外，其他土壤因子的含量均表现为中海拔大于低、高海拔区域。随海拔的升高，植物群落在低、高海拔段Pielou均匀度指数较高;灌木层物种Patrick丰富度指数较低;草本层物种

Shannon-Wiener指数、Simpson指数随海拔升高先增加后减小。（2）RDA分析表明，影响植物群落物种多样性的主要环境因子是海拔、土壤含水量、全盐、有机质、全氮和有效氮。海拔作为主导因子，与草本层各物种多样性指数呈正相关，与灌木层各物种多样性指数呈负相关关系;全盐是抑制植物群落总体物种Simpson指数的主要土壤因子;氮元素一定程度上限制灌木、半灌木物种的生长。该研究结果表明土壤因子对不同生活型物种多样性的形成具有一定的筛选作用及不同物种对环境变化的适应策略不同。

关键词： 植物群落， 物种多样性， 海拔梯度， 土壤理化指标， 巴伦台 中图分类号： Q948文献标识码： A文章编号： 1000-3142（2022）07-1116-10 Relationship between species diversity of plant communities and soil factors at different elevations in Baluntai area， the southern slope of Mid-Tianshan Mountains

MA Zijing1，2，3， ZHANG Yunling4， LIU Bin1，2，3*

（ 1. College of Life Sciences， Xinjiang Normal University， Urumqi 830054， China; 2. Key Laboratory of Plant Stress Biology in Arid Land， Urumqi

830054， China; 3. Xinjiang Key Laboratory of Special Environmental Species Conservation and Regulatory Biology， Urumqi

830054， China; 4. Grassland Station of Uygur Autonomous Region， Urumqi 830049， China ）

Abstract： In order to investigate the distribution characteristics of plant community species diversity with elevation gradient and its relationship with soil environmental factors on the southern slope of the middle part of Tianshan Mountains. We set up 34 sample plots in the elevation range of Baluntai area of Hejing County for statistical analysis and indoor indexes of plant diversity and soil factors by using field survey method. The results were as follows： （1） A total of 134 species in 75 genera of 30 families were recorded in the study area， and the herbaceous layer was the dominant layer. Soil physicochemical indexes were heterogeneous at different elevations， with significant differences （P<0.05） in soil water content， total salt， organic matter， total nitrogen， total potassium， available nitrogen and available potassium， among which all soil factors except total potassium were higher at middle elevations than at low and high elevation zones. With the increase of elevation， the plant communities had higher Pielou evenness index in the low and high elevation zones; the Patrick richness index of shrub layer species was lower; Shannon-Wiener index and

Simpson index of herbaceous layer species increased and then decreased with elevation. （2） RDA analysis showed that the main factors affecting the species diversity of plant communities were altitude， soil water content， total salt， organic matter， total nitrogen and available nitrogen. Elevation， as the dominant factor， was positively correlated with the diversity indexes of each species in the herbaceous layer， and was negatively correlated with the diversity indexes of each species in the shrub layer; Total salt was the main soil factor that suppressed the Simpson index of the plant community as a whole; Nitrogen limited the growth of shrub and semi-shrub species to a certain extent. The results of this study indicate that soil factors have a screening effect on the formation of diversity of different living species and different adaptation strategies of different species to environmental changes.

Key words： plant community， species diversity， elevation gradient， soil physicochemical index， Baluntai

植物群落物种多样性是物种丰富度、优势度、均匀度和变化程度的综合反映，是研究生态系统结构、功能及其稳定性的基础（王健铭等，2016）。海拔梯度的改变可以综合地反映影响植物生长的生态环境因子规律性地变化，如温度、光照、湿度和土壤理化性质等（刘娜等，2018）。不同海拔高度上，局部微气候环境的改变使土壤理化性质具有明显的垂直分布特征（任启文等，2019），进而影响植物群落物种多样性及其垂直分布格局。近年来，很多学者对于海拔梯度上植物群落物种多样性与土壤因子的关系做了一定的研究。钟娇娇等（2019）、贺静雯等（2020）和高辉等（2020）分别对秦岭山地天然次生林、干热河谷蒋家沟流域和西藏色季拉山的群落多样性沿海拔梯度对环境因子的响应进行研究，综合结果表明，不同生活型植物群落物种多样性的影响环境因子不同，沿海拔梯度垂直分布格局也不尽相同。目前，这些研究主要集中在暖温带大陆性季风气候、亚热带和半温润地区等，无法代表西北干旱地区植物群落分布格局，因此，探究巴伦台地区海拔梯度上植物群落物种多样性及其影响土壤因子，可为研究我国西北干旱地区植物群落结构类型、组成及科学评估物种多样性与环境因子的耦合作用提供理论依据（刘冠成等，2018），对维持和恢复西北干旱地区生态系统生物多样性具有重要意义。

新疆巴伦台地区位于天山中段南坡，为新疆天山山脉的重要区段，该地区生物多样性分布对于区域生态环境稳定性起着重要的作用，且该区域山脊线（4 500 ～ 5 000 m）与山脚（700 ～ 800 m）的相对高度差较大（Liu， 2017），为植物区系与天然植被的垂直分异分布提供了较大的空间，是研究干旱山区物种多样性沿海拔分布格局的理想区域。近年来，宫珂等（2019）许多学者研究了天山北坡植物群落类型和空间分布特征，而对于天山中段南坡的植物多样性研究主要集中在巴音布鲁克高寒草地及库车山区（刘彬等，2018） ，目前对于巴伦台地区的研究主要集中在复杂的地质研究（高丽娟等，2018），对植物群落多样性与环境因子间的相关性研究较少，同时在全球气候多变及放牧等因素的驱动影响下，植物多样性在逐渐减少（王靓等，2020）。因此，本文以巴伦台地区不同海拔高度上植物群落作为研究对象，依托样方中植物群落物种多样性指数与土壤因子指标为数据基础，对二者间的相互关系进行了系统分

析，以期探讨如下科学问题：（1）巴伦台地区土壤因子海拔梯度上的变化规律及其原因;（2）巴伦台地区植物群落物种多样性在不同海拔高度上的垂直分布特征如何;（3）海拔和土壤因子对该地区植物群落物种多样性有何影响。期望通过解答这些科学问题为该地区及天山植物资源的保护及合理利用提供理论基础，同时丰富干旱山区物种多样性分布格局的理论研究。 1材料与方法 1.1 研究区概况

巴伦台位于新疆巴州和静县北部山区，天山中段南坡的峡谷地带，地处腾格尔峰南侧，42°05′—43°30′ E、82°06′—87°55′ N之间，区域总面积5 002.67 km2，温带大陆性气候，光热资源丰富，气温年较差大，日照充足，无霜期长，蒸发旺盛，风沙浮尘天气比较多;多年平均气温7.0 ℃;无霜期年平均178 d，最多达244 d;年平均日照时数2 400～2 700 h;年平均降水量150～350.7 mm，降雨集中在每年5—8月（李立国等，2016）。 1.2 样地设置与调查

2017年7月和2019年8月在和静县巴伦台，莫托萨拉和古仁沟区域范围内（海拔1 500 m至3 700 m）设置样带，海拔每升高200 m布设3～4个20 m × 20 m的样地，沿样地对角线设3个5 m × 5 m的灌木样方和3个1 m × 1 m的草本样方，同时记录每个样方中植物种类、数量、高度、盖度、密度、频度，其中草本植物数量分蘖性植物以丛计数，并拍摄植物及其周围生态环境照片;每个样地内梅花五点状去除地表枯落物后采集0～20 cm地表土壤各100 g混合作为一个土样放入自封袋，带回实验室进行处理。共设34个样地，54个灌木样方，102个草本样方。 1.3 样品处理

参照土样指标常规方法（李敏菲等，2020），用重铬酸钾滴定法测定土壤有机质（soil organic matter，SOM），高氯酸-硫酸消化法测定全氮（total nitrogen，TN），酸溶-钼锑抗比色法测定全磷（total phosphorous，TP），酸溶-原子吸收法测定全钾（total potassium，TK），碱解蒸馏法测定有效氮（碱解氮）（available nitrogen，AN），碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定土壤中有效磷（available phosphorous，AP），乙酸銨浸提-火焰光度计法来测定有效钾（available potassium，AK），干渣法测定全盐（total salt，TS），烘干称重法测定土壤含水量（soil water，SW），雷磁pH计测定pH。 1.4 数据处理与分析

由于研究区乔木物种组成较为单一，高大难以测量，本文只考虑灌草层植物的重要值。计算公式如下（Park et al.， 2008）：灌木=（相对密度+相对盖度+相对高度）/3，草本=（相对密度+相对盖度+相对高度+相对频度）/4。

选取Patrick丰富度指数（R）、Pielou均匀度指数（E）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）对不同海拔34个样方的植物群落α多样性进行分析。以物种的重要值作为运算单位，计算公式如下（罗清虎等，2018）。Patrick丰富度指数：R=（S-1）/lnN;Pielou均匀度指数：E=H/lnS;Shannon-Wiener指数：H=-∑PilnPi;Simpson指数：D=1-∑P2i。

Key words： plant community， species diversity， elevation gradient， soil physicochemical index， Baluntai

植物群落物种多样性是物种丰富度、优势度、均匀度和变化程度的综合反映，是研究生态系统结构、功能及其稳定性的基础（王健铭等，2016）。海拔梯度的改变可以综合地反映影响植物生长的生态环境因子规律性地变化，如温度、光照、湿度和土壤理化性质等（刘娜等，2018）。不同海拔高度上，局部微气候环境的改变使土壤理化性质具有明显的垂直分布特征（任启文等，2019），进而影响植物群落物种多样性及其垂直分布格局。近年来，很多学者对于海拔梯度上植物群落物种多样性与土壤因子的关系做了一定的研究。钟娇娇等（2019）、贺静雯等（2020）和高辉等（2020）分别对秦岭山地天然次生林、干热河谷蒋家沟流域和西藏色季拉山的群落多样性沿海拔梯度对环境因子的响应进行研究，综合结果表明，不同生活型植物群落物种多样性的影响环境因子不同，沿海拔梯度垂直分布格局也不尽相同。目前，这些研究主要集中在暖温带大陆性季风气候、亚热带和半温润地区等，无法代表西北干旱地区植物群落分布格局，因此，探究巴伦台地区海拔梯度上植物群落物种多样性及其影响土壤因子，可为研究我国西北干旱地区植物群落结构类型、组成及科学评估物种多样性与环境因子的耦合作用提供理论依据（刘冠成等，2018），对维持和恢复西北干旱地区生态系统生物多样性具有重要意义。

新疆巴伦台地区位于天山中段南坡，为新疆天山山脉的重要区段，该地区生物多样性分布对于区域生态环境稳定性起着重要的作用，且该区域山脊线（4 500 ～ 5 000 m）与山脚（700 ～ 800 m）的相对高度差较大（Liu， 2017），为植物区系与天然植被的垂直分异分布提供了较大的空间，是研究干旱山区物种多样性沿海拔分布格局的理想区域。近年来，宫珂等（2019）许多学者研究了天山北坡植物群落类型和空间分布特征，而对于天山中段南坡的植物多样性研究主要集中在巴音布鲁克高寒草地及库车山区（刘彬等，2018） ，目前对于巴伦台地区的研究主要集中在复杂的地质研究（高丽娟等，2018），对植物群落多样性与环境因子间的相关性研究较少，同时在全球气候多变及放牧等因素的驱动影响下，植物多样性在逐渐减少（王靓等，2020）。因此，本文以巴伦台地区不同海拔高度上植物群落作为研究对象，依托样方中植物群落物种多样性指数与土壤因子指标为数据基础，对二者间的相互关系进行了系统分析，以期探讨如下科学问题：（1）巴伦台地区土壤因子海拔梯度上的变化规律及其原因;

（2）巴伦台地区植物群落物种多样性在不同海拔高度上的垂直分布特征如何;（3）海拔和土壤因子对该地区植物群落物种多样性有何影响。期望通过解答这些科学问题为该地区及天山植物资源的保护及合理利用提供理论基础，同时丰富干旱山区物种多样性分布格局的理论研究。 1材料与方法 1.1 研究区概况

巴伦台位于新疆巴州和静县北部山区，天山中段南坡的峡谷地带，地处腾格尔峰南侧，42°05′—43°30′ E、82°06′—87°55′ N之间，区域总面积5 002.67 km2，温带大陆性气候，光热资源丰富，气温年较差大，日照充足，无霜期长，蒸发旺盛，风沙浮尘天气比较多;多年平均气温7.0 ℃;无霜期年平均178 d，最多达244 d;年平均日照时数2 400～2 700 h;年平均降水量150～350.7 mm，降雨集中在每年5—8月（李立国等，2016）。 1.2 样地设置与调查

2017年7月和2019年8月在和静县巴伦台，莫托萨拉和古仁沟区域范围内（海拔1 500 m至3 700 m）设置样带，海拔每升高200 m布设3～4个20 m × 20 m的样地，沿样地对角线设3个5 m × 5 m的灌木样方和3个1 m × 1 m的草本样方，同时记录每个样方中植物种类、数量、高度、盖度、密度、频度，其中草本植物数量分蘖性植物以丛计数，并拍摄植物及其周围生态环境照片;每个样地内梅花五点状去除地表枯落物后采集0～20 cm地表土壤各100 g混合作为一个土样放入自封袋，带回实验室进行处理。共设34个样地，54个灌木样方，102个草本樣方。 1.3 样品处理

参照土样指标常规方法（李敏菲等，2020），用重铬酸钾滴定法测定土壤有机质（soil organic matter，SOM），高氯酸-硫酸消化法测定全氮（total nitrogen，TN），酸溶-钼锑抗比色法测定全磷（total phosphorous，TP），酸溶-原子吸收法测定全钾（total potassium，TK），碱解蒸馏法测定有效氮（碱解氮）（available nitrogen，AN），碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定土壤中有效磷（available phosphorous，AP），乙酸铵浸提-火焰光度计法来测定有效钾（available potassium，AK），干渣法测定全盐（total salt，TS），烘干称重法测定土壤含水量（soil water，SW），雷磁pH计测定pH。 1.4 数据处理与分析

由于研究区乔木物种组成较为单一，高大难以测量，本文只考虑灌草层植物的重要值。计算公式如下（Park et al.， 2008）：灌木=（相对密度+相对盖度+相对高度）/3，草本=（相对密度+相对盖度+相对高度+相对频度）/4。

选取Patrick丰富度指数（R）、Pielou均匀度指数（E）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）对不同海拔34个样方的植物群落α多样性进行分析。以物种的重要值作为运算单位，计算公式如下（罗清虎等，2018）。Patrick丰富度指数：R=（S-1）/lnN;Pielou均匀度指数：E=H/lnS;Shannon-Wiener指数：H=-∑PilnPi;Simpson指数：D=1-∑P2i。

Key words： plant community， species diversity， elevation gradient， soil physicochemical index， Baluntai

植物群落物种多样性是物种丰富度、优势度、均匀度和变化程度的综合反映，是研究生态系统结构、功能及其稳定性的基础（王健铭等，2016）。海拔梯度的改变可以综合地反映影响植物生长的生态环境因子规律性地变化，如温度、光照、湿度和土壤理化性质等（刘娜等，2018）。不同海拔高度上，局部微气候环境的改变使土壤理化性质具有明显的垂直分布特征（任启文等，2019），进而影响植物群落物种多样性及其垂直分布格局。近年来，很多学者对于海拔梯度上植物群落物种多样性与土壤因子的关系做了一定的研究。钟娇娇等（2019）、贺静雯等（2020）和高辉等（2020）分别对秦岭山地天然次生林、干热河谷蒋家沟流域和西藏色季拉山的群落多样性沿海拔梯度对环境因子的响应进行研究，综合结果表明，不同生活型植物群落物种多样性的影响环境因子不同，沿海拔梯度垂直分布格局也不尽相同。目前，这些研究主要集中在暖温带大陆性季风气候、亚热带和半温润地区等，无法代表西北干旱地区植物群落分布格局，因此，探究巴伦台地区海拔梯度上植物群落物种多样性及其影响土壤因子，可为研究我国西北干旱地区植物群落结构类型、组成及科学评估物种多样性与环境因子的耦合作用提供理论依据（刘冠成等，2018），对维持和恢复西北干旱地区生态系统生物多样性具有重要意义。

新疆巴伦台地区位于天山中段南坡，为新疆天山山脉的重要区段，该地区生物多样性分布对于区域生态环境稳定性起着重要的作用，且该区域山脊线（4 500 ～ 5 000 m）与山脚（700 ～ 800 m）的相对高度差较大（Liu， 2017），为植物区系与天然植被的垂直分异分布提供了较大的空间，是研究干旱山区物种多样性沿海拔分布格局的理想區域。近年来，宫珂等（2019）许多学者研究了天山北坡植物群落类型和空间分布特征，而对于天山中段南坡的植物多样性研究主要集中在巴音布鲁克高寒草地及库车山区（刘彬等，2018） ，目前对于巴伦台地区的研究主要集中在复杂的地质研究（高丽娟等，2018），对植物群落多样性与环境因子间的相关性研究较少，同时在全球气候多变及放牧等因素的驱动影响下，植物多样性在逐渐减少（王靓等，2020）。因此，本文以巴伦台地区不同海拔高度上植物群落作为研究对象，依托样方中植物群落物种多样性指数与土壤因子指标为数据基础，对二者间的相互关系进行了系统分析，以期探讨如下科学问题：（1）巴伦台地区土壤因子海拔梯度上的变化规律及其原因;（2）巴伦台地区植物群落物种多样性在不同海拔高度上的垂直分布特征如何;（3）海拔和土壤因子对该地区植物群落物种多样性有何影响。期望通过解答这些科学问题为该地区及天山植物资源的保护及合理利用提供理论基础，同时丰富干旱山区物种多样性分布格局的理论研究。

1材料与方法 1.1 研究区概况

巴伦台位于新疆巴州和静县北部山区，天山中段南坡的峡谷地带，地处腾格尔峰南侧，42°05′—43°30′ E、82°06′—87°55′ N之间，区域总面积5 002.67 km2，温带大陆性气候，光热资源丰富，气温年较差大，日照充足，无霜期长，蒸发旺盛，风沙浮尘天气比较多;多年平均气温7.0 ℃;无霜期年平均178 d，最多达244 d;年平均日照时数2 400～2 700 h;年平均降水量150～350.7 mm，降雨集中在每年5—8月（李立国等，2016）。 1.2 样地设置与调查

2017年7月和2019年8月在和静县巴伦台，莫托萨拉和古仁沟区域范围内（海拔1 500 m至3 700 m）设置样带，海拔每升高200 m布设3～4个20 m × 20 m的样地，沿样地对角线设3个5 m × 5 m的灌木样方和3个1 m × 1 m的草本样方，同时记录每个样方中植物种类、数量、高度、盖度、密度、频度，其中草本植物数量分蘖性植物以丛计数，并拍摄植物及其周围生态环境照片;每个样地内梅花五点状去除地表枯落物后采集0～20 cm地表土壤各100 g混合作为一个土样放入自封袋，带回实验室进行处理。共设34个样地，54个灌木样方，102个草本样方。 1.3 样品处理

参照土样指标常规方法（李敏菲等，2020），用重铬酸钾滴定法测定土壤有机质（soil organic matter，SOM），高氯酸-硫酸消化法测定全氮（total nitrogen，TN），酸溶-钼锑抗比色法测定全磷（total phosphorous，TP），酸溶-原子吸收法测定全钾（total potassium，TK），碱解蒸馏法测定有效氮（碱解氮）（available nitrogen，AN），碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定土壤中有效磷（available phosphorous，AP），乙酸铵浸提-火焰光度计法来测定有效钾（available potassium，AK），干渣法测定全盐（total salt，TS），烘干称重法测定土壤含水量（soil water，SW），雷磁pH计测定pH。 1.4 数据处理与分析

由于研究区乔木物种组成较为单一，高大难以测量，本文只考虑灌草层植物的重要值。计算公式如下（Park et al.， 2008）：灌木=（相对密度+相对盖度+相对高度）/3，草本=（相对密度+相对盖度+相对高度+相对频度）/4。

选取Patrick丰富度指数（R）、Pielou均匀度指数（E）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）对不同海拔34个样方的植物群落α多样性进行分析。以物种的重要值作为

运算单位，计算公式如下（罗清虎等，2018）。Patrick丰富度指数：R=（S-1）/lnN;Pielou均匀度指数：E=H/lnS;Shannon-Wiener指数：H=-∑PilnPi;Simpson指数：D=1-∑P2i。

Key words： plant community， species diversity， elevation gradient， soil physicochemical index， Baluntai

植物群落物種多样性是物种丰富度、优势度、均匀度和变化程度的综合反映，是研究生态系统结构、功能及其稳定性的基础（王健铭等，2016）。海拔梯度的改变可以综合地反映影响植物生长的生态环境因子规律性地变化，如温度、光照、湿度和土壤理化性质等（刘娜等，2018）。不同海拔高度上，局部微气候环境的改变使土壤理化性质具有明显的垂直分布特征（任启文等，2019），进而影响植物群落物种多样性及其垂直分布格局。近年来，很多学者对于海拔梯度上植物群落物种多样性与土壤因子的关系做了一定的研究。钟娇娇等（2019）、贺静雯等（2020）和高辉等（2020）分别对秦岭山地天然次生林、干热河谷蒋家沟流域和西藏色季拉山的群落多样性沿海拔梯度对环境因子的响应进行研究，综合结果表明，不同生活型植物群落物种多样性的影响环境因子不同，沿海拔梯度垂直分布格局也不尽相同。目前，这些研究主要集中在暖温带大陆性季风气候、亚热带和半温润地区等，无法代表西北干旱地区植物群落分布格局，因此，探究巴伦台地区海拔梯度上植物群落物种多样性及其影响土壤因子，可为研究我国西北干旱地区植物群落结构类型、组成及科学评估物种多样性与环境因子的耦合作用提供理论依据（刘冠成等，2018），对维持和恢复西北干旱地区生态系统生物多样性具有重要意义。

新疆巴伦台地区位于天山中段南坡，为新疆天山山脉的重要区段，该地区生物多样性分布对于区域生态环境稳定性起着重要的作用，且该区域山脊线（4 500 ～ 5 000 m）与山脚（700 ～ 800 m）的相对高度差较大（Liu， 2017），为植物区系与天然植被的垂直分异分布提供了较大的空间，是研究干旱山区物种多样性沿海拔分布格局的理想区域。近年来，宫珂等（2019）许多学者研究了天山北坡植物群落类型和空间分布特征，而对于天山中段南坡的植物多样性研究主要集中在巴音布鲁克高寒草地及库车山区（刘彬等，2018） ，目前对于巴伦台地区的研究主要集中在复杂的地质研究（高丽娟等，2018），对植物群落多样性与环境因子间的相关性研究较少，同时在全球气候多变及放牧等因素的驱动影响下，植物多样性在逐渐减少（王靓等，2020）。因此，本文以巴伦台地区不同海拔高度上植物群落作为研究对象，依托样方中植物群落物种多样性指数与土壤因子指标为数据基础，对二者间的相互关系进行了系统分析，以期探讨如下科学问题：（1）巴伦台地区土壤因子海拔梯度上的变化规律及其原因;（2）巴伦台地区植物群落物种多样性在不同海拔高度上的垂直分布特征如何;（3）海拔和土壤因子对该地区植物群落物种多样性有何影响。期望通过解答这些科学问题为该地区及天山植物资源的保护及合理利用提供理论基础，同时丰富干旱山区物种多样性分布格局的理论研究。 1材料与方法 1.1 研究区概况

巴伦台位于新疆巴州和静县北部山区，天山中段南坡的峡谷地带，地处腾格尔峰南侧，42°05′—43°30′ E、82°06′—87°55′ N之间，区域总面积5 002.67 km2，温带大陆性气候，光热资源丰富，气温年较差大，日照充足，无霜期长，蒸发旺盛，风沙浮尘天气比较多;多年平均气温7.0 ℃;无霜期年平均178 d，最多达244 d;年平均日照时数2 400～2 700 h;年平均降水量150～350.7 mm，降雨集中在每年5—8月（李立国等，2016）。 1.2 样地设置与调查

2017年7月和2019年8月在和静县巴伦台，莫托萨拉和古仁沟区域范围内（海拔1 500 m至3 700 m）设置样带，海拔每升高200 m布设3～4个20 m × 20 m的样地，沿样地对角线设3个5 m × 5 m的灌木样方和3个1 m × 1 m的草本样方，同时记录每个样方中植物种类、数量、高度、盖度、密度、频度，其中草本植物数量分蘖性植物以丛计数，并拍摄植物及其周围生态环境照片;每个样地内梅花五点状去除地表枯落物后采集0～20 cm地表土壤各100 g混合作为一个土样放入自封袋，带回实验室进行处理。共设34个样地，54个灌木样方，102个草本样方。 1.3 样品处理

参照土样指标常规方法（李敏菲等，2020），用重铬酸钾滴定法测定土壤有机质（soil organic matter，SOM），高氯酸-硫酸消化法测定全氮（total nitrogen，TN），酸溶-钼锑抗比色法测定全磷（total phosphorous，TP），酸溶-原子吸收法测定全钾（total potassium，TK），碱解蒸馏法测定有效氮（碱解氮）（available nitrogen，AN），碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定土壤中有效磷（available phosphorous，AP），乙酸铵浸提-火焰光度计法来测定有效钾（available potassium，AK），干渣法测定全盐（total salt，TS），烘干称重法测定土壤含水量（soil water，SW），雷磁pH计测定pH。 1.4 数据处理与分析

由于研究区乔木物种组成较为单一，高大难以测量，本文只考虑灌草层植物的重要值。计算公式如下（Park et al.， 2008）：灌木=（相对密度+相对盖度+相对高度）/3，草本=（相对密度+相对盖度+相对高度+相对频度）/4。

选取Patrick丰富度指数（R）、Pielou均匀度指数（E）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）对不同海拔34个样方的植物群落α多样性进行分析。以物种的重要值作为运算单位，计算公式如下（罗清虎等，2018）。Patrick丰富度指数：R=（S-1）/lnN;Pielou均匀度指数：E=H/lnS;Shannon-Wiener指数：H=-∑PilnPi;Simpson指数：D=1-∑P2i。

Key words： plant community， species diversity， elevation gradient， soil physicochemical index， Baluntai

植物群落物种多样性是物种丰富度、优势度、均匀度和变化程度的综合反映，是研究生态系统结构、功能及其稳定性的基础（王健铭等，2016）。海拔梯度的改变可以综合地反映影响植物生长的生态环境因子规律性地变化，如温度、光照、湿度和土壤理化性质等（刘娜等，2018）。不同海拔高度上，局部微气候环境的改变使土壤理化性质具有明显的垂直分布特征（任启文等，2019），进而影响植物群落物种多样性及其垂直分布格局。近年来，很多学者对于海拔梯度上植物群落物种多样性与土壤因子的关系做了一定的研究。钟娇娇等（2019）、贺静雯等（2020）和高辉等（2020）分别对秦岭山地天然次生林、干热河谷蒋家沟流域和西藏色季拉山的群落多样性沿海拔梯度对环境因子的响应进行研究，综合结果表明，不同生活型植物群落物种多样性的影响环境因子不同，沿海拔梯度垂直分布格局也不尽相同。目前，这些研究主要集中在暖温带大陆性季风气候、亚热带和半温润地区等，无法代表西北干旱地区植物群落分布格局，因此，探究巴伦台地区海拔梯度上植物群落物种多样性及其影响土壤因子，可为研究我国西北干旱地区植物群落结构类型、组成及科学评估物种多样性与环境因子的耦合作用提供理论依据（刘冠成等，2018），对维持和恢复西北干旱地区生态系统生物多样性具有重要意义。

新疆巴伦台地区位于天山中段南坡，为新疆天山山脉的重要區段，该地区生物多样性分布对于区域生态环境稳定性起着重要的作用，且该区域山脊线（4 500 ～ 5 000 m）与山脚（700 ～ 800 m）的相对高度差较大（Liu， 2017），为植物区系与天然植被的垂直分异分布提供了较大的空间，是研究干旱山区物种多样性沿海拔分布格局的理想区域。近年来，宫珂等（2019）许多学者研究了天山北坡植物群落类型和空间分布特征，而对于天山中段南坡的植物多样性研究主要集中在巴音布鲁克高寒草地及库车山区（刘彬等，2018） ，目前对于巴伦台地区的研究主要集中在复杂的地质研究（高丽娟等，2018），对植物群落多样性与环境因子间的相关性研究较少，同时在全球气候多变及放牧等因素的驱动影响下，植物多样性在逐渐减少（王靓等，2020）。因此，本文以巴伦台地区不同海拔高度上植物群落作为研究对象，依托样方中植物群落物种多样性指数与土壤因子指标为数据基础，对二者间的相互关系进行了系统分析，以期探讨如下科学问题：（1）巴伦台地区土壤因子海拔梯度上的变化规律及其原因;（2）巴伦台地区植物群落物种多样性在不同海拔高度上的垂直分布特征如何;（3）海拔和土壤因子对该地区植物群落物种多样性有何影响。期望通过解答这些科学问题为该地区及天山植物资源的保护及合理利用提供理论基础，同时丰富干旱山区物种多样性分布格局的理论研究。 1材料与方法 1.1 研究区概况

巴伦台位于新疆巴州和静县北部山区，天山中段南坡的峡谷地带，地处腾格尔峰南侧，42°05′—43°30′ E、82°06′—87°55′ N之间，区域总面积5 002.67 km2，温带大陆性气候，光热资源丰富，气温年较差大，日照充足，无霜期长，蒸发旺盛，风沙浮尘天气比较多;多年平均

气温7.0 ℃;无霜期年平均178 d，最多达244 d;年平均日照时数2 400～2 700 h;年平均降水量150～350.7 mm，降雨集中在每年5—8月（李立国等，2016）。 1.2 样地设置与调查

2017年7月和2019年8月在和静县巴伦台，莫托萨拉和古仁沟区域范围内（海拔1 500 m至3 700 m）设置样带，海拔每升高200 m布设3～4个20 m × 20 m的样地，沿样地对角线设3个5 m × 5 m的灌木样方和3个1 m × 1 m的草本样方，同时记录每个样方中植物种类、数量、高度、盖度、密度、频度，其中草本植物数量分蘖性植物以丛计数，并拍摄植物及其周围生态环境照片;每个样地内梅花五点状去除地表枯落物后采集0～20 cm地表土壤各100 g混合作为一个土样放入自封袋，带回实验室进行处理。共设34个样地，54个灌木样方，102个草本样方。 1.3 样品处理

参照土样指标常规方法（李敏菲等，2020），用重铬酸钾滴定法测定土壤有机质（soil organic matter，SOM），高氯酸-硫酸消化法测定全氮（total nitrogen，TN），酸溶-钼锑抗比色法测定全磷（total phosphorous，TP），酸溶-原子吸收法测定全钾（total potassium，TK），碱解蒸馏法测定有效氮（碱解氮）（available nitrogen，AN），碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定土壤中有效磷（available phosphorous，AP），乙酸铵浸提-火焰光度计法来测定有效钾（available potassium，AK），干渣法测定全盐（total salt，TS），烘干称重法测定土壤含水量（soil water，SW），雷磁pH计测定pH。 1.4 数据处理与分析

由于研究区乔木物种组成较为单一，高大难以测量，本文只考虑灌草层植物的重要值。计算公式如下（Park et al.， 2008）：灌木=（相对密度+相对盖度+相对高度）/3，草本=（相对密度+相对盖度+相对高度+相对频度）/4。

选取Patrick丰富度指数（R）、Pielou均匀度指数（E）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）对不同海拔34个样方的植物群落α多样性进行分析。以物种的重要值作为运算单位，计算公式如下（罗清虎等，2018）。Patrick丰富度指数：R=（S-1）/lnN;Pielou均匀度指数：E=H/lnS;Shannon-Wiener指数：H=-∑PilnPi;Simpson指数：D=1-∑P2i。

Key words： plant community， species diversity， elevation gradient， soil physicochemical index， Baluntai

植物群落物种多样性是物种丰富度、优势度、均匀度和变化程度的综合反映，是研究生态系统结构、功能及其稳定性的基础（王健铭等，2016）。海拔梯度的改变可以综合地反映影响

植物生长的生态环境因子规律性地变化，如温度、光照、湿度和土壤理化性质等（刘娜等，2018）。不同海拔高度上，局部微气候环境的改变使土壤理化性质具有明显的垂直分布特征（任启文等，2019），进而影响植物群落物种多样性及其垂直分布格局。近年来，很多学者对于海拔梯度上植物群落物种多样性与土壤因子的关系做了一定的研究。钟娇娇等（2019）、贺静雯等（2020）和高辉等（2020）分别对秦岭山地天然次生林、干热河谷蒋家沟流域和西藏色季拉山的群落多样性沿海拔梯度对环境因子的响应进行研究，综合结果表明，不同生活型植物群落物种多样性的影响环境因子不同，沿海拔梯度垂直分布格局也不尽相同。目前，这些研究主要集中在暖温带大陆性季风气候、亚热带和半温润地区等，无法代表西北干旱地区植物群落分布格局，因此，探究巴伦台地区海拔梯度上植物群落物种多样性及其影响土壤因子，可为研究我国西北干旱地区植物群落结构类型、组成及科学评估物种多样性与环境因子的耦合作用提供理论依据（刘冠成等，2018），对维持和恢复西北干旱地区生态系统生物多样性具有重要意义。

新疆巴伦台地区位于天山中段南坡，为新疆天山山脉的重要区段，该地区生物多样性分布对于区域生态环境稳定性起着重要的作用，且该区域山脊线（4 500 ～ 5 000 m）与山脚（700 ～ 800 m）的相对高度差较大（Liu， 2017），为植物区系与天然植被的垂直分异分布提供了较大的空间，是研究干旱山区物种多样性沿海拔分布格局的理想区域。近年来，宫珂等（2019）许多学者研究了天山北坡植物群落类型和空间分布特征，而对于天山中段南坡的植物多样性研究主要集中在巴音布鲁克高寒草地及库车山区（刘彬等，2018） ，目前对于巴伦台地区的研究主要集中在复杂的地质研究（高丽娟等，2018），对植物群落多样性与环境因子间的相关性研究较少，同时在全球气候多变及放牧等因素的驱动影响下，植物多样性在逐渐减少（王靓等，2020）。因此，本文以巴伦台地区不同海拔高度上植物群落作为研究对象，依托样方中植物群落物种多样性指数与土壤因子指标为数据基础，对二者间的相互关系进行了系统分析，以期探讨如下科学问题：（1）巴伦台地区土壤因子海拔梯度上的变化规律及其原因;（2）巴伦台地区植物群落物种多样性在不同海拔高度上的垂直分布特征如何;（3）海拔和土壤因子对该地区植物群落物种多样性有何影响。期望通过解答这些科学问题为该地区及天山植物资源的保护及合理利用提供理论基础，同时丰富干旱山区物种多样性分布格局的理论研究。 1材料与方法 1.1 研究区概况

巴伦台位于新疆巴州和静县北部山区，天山中段南坡的峡谷地带，地处腾格尔峰南侧，42°05′—43°30′ E、82°06′—87°55′ N之間，区域总面积5 002.67 km2，温带大陆性气候，光热资源丰富，气温年较差大，日照充足，无霜期长，蒸发旺盛，风沙浮尘天气比较多;多年平均气温7.0 ℃;无霜期年平均178 d，最多达244 d;年平均日照时数2 400～2 700 h;年平均降水量150～350.7 mm，降雨集中在每年5—8月（李立国等，2016）。 1.2 样地设置与调查

2017年7月和2019年8月在和静县巴伦台，莫托萨拉和古仁沟区域范围内（海拔1 500 m至3 700 m）设置样带，海拔每升高200 m布设3～4个20 m × 20 m的样地，沿样地对角线设3个5 m × 5 m的灌木样方和3个1 m × 1 m的草本样方，同时记录每个样方中植物种类、数量、高度、盖度、密度、频度，其中草本植物数量分蘖性植物以丛计数，并拍摄植物及其周围生态环境照片;每个样地内梅花五点状去除地表枯落物后采集0～20 cm地表土壤各100 g混合作为一个土样放入自封袋，带回实验室进行处理。共设34个样地，54个灌木样方，102个草本样方。 1.3 样品处理

参照土样指标常规方法（李敏菲等，2020），用重铬酸钾滴定法测定土壤有机质（soil organic matter，SOM），高氯酸-硫酸消化法测定全氮（total nitrogen，TN），酸溶-钼锑抗比色法测定全磷（total phosphorous，TP），酸溶-原子吸收法测定全钾（total potassium，TK），碱解蒸馏法测定有效氮（碱解氮）（available nitrogen，AN），碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定土壤中有效磷（available phosphorous，AP），乙酸铵浸提-火焰光度计法来测定有效钾（available potassium，AK），干渣法测定全盐（total salt，TS），烘干称重法测定土壤含水量（soil water，SW），雷磁pH计测定pH。 1.4 数据处理与分析

由于研究区乔木物种组成较为单一，高大难以测量，本文只考虑灌草层植物的重要值。计算公式如下（Park et al.， 2008）：灌木=（相对密度+相对盖度+相对高度）/3，草本=（相对密度+相对盖度+相对高度+相对频度）/4。

选取Patrick丰富度指数（R）、Pielou均匀度指数（E）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）对不同海拔34个样方的植物群落α多样性进行分析。以物种的重要值作为运算单位，计算公式如下（罗清虎等，2018）。Patrick丰富度指数：R=（S-1）/lnN;Pielou均匀度指数：E=H/lnS;Shannon-Wiener指数：H=-∑PilnPi;Simpson指数：D=1-∑P2i。