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温带的植被类型

时间:2010-01-29  归属:植物地理学

一、夏绿阔叶林

  夏绿阔叶林(summergreen broad-leaf forest)或称温性落叶阔叶林,是温带湿润半湿润气候下的地带性植被类型之一。它在世界范围内主要分布在三个区域:北美大西洋沿岸;西欧和中欧海洋性气候的温暖区域;亚洲东部,包括中国、朝鲜和日本。在南半球,由于没有适宜的条件,夏绿阔叶林分布极少。

  夏绿阔叶林的分布区,有4—6个月的温暖生长季节和适宜的降水,以及延续3—4月的冬季。最热月的平均温度为13—23℃,最冷月的平均温度在0℃以下,在大陆性强的地区可达-12℃,年降水量大约为500—700mm,但有的地区可达1000mm或更多,大部分在温暖季节降雨。我国的夏绿阔叶林分布区,由于受到季风的明显影响,气候夏热冬寒比较显著,且雨水多半集中在夏季。

  (一)夏绿阔叶林的群落特征

  在夏绿阔叶林的生长季节里、水热条件有利,因而中生植物能茂盛生长。林内的乔木一般具有宽阔的叶片,夏季盛叶,冬季无叶。因此,这类森林也称为落叶阔叶林。

  构成群落的乔木,都是冬季落叶的阔叶树,林下的灌木也为落叶种类,草本植物在冬季或是地上部分枯死,或是以种子越冬。当春季气温开始回暖,乔木随即萌叶抽枝,加之大多数的树木为风媒植物,藉春风授粉,进入花期。夏季是群落茂盛的生长季节,枝叶密茂,树冠郁闭。秋季气温下降,叶色转黄、脱落。乔木的树干和枝都有厚的皮层保护,芽有坚实的芽鳞,也常受树脂保护,以御冬寒。因此,群落外貌上的季相更替,是夏绿阔叶林的显著特征。乔木从放叶、密茂到枯黄、脱落的有规律的更替,影响林下的光照和湿度条件,从而也影响到整个群落的结构和季相更替。春季,草本层中的多年生短生植物,非常迅速地抽叶开花,花朵艳丽,数量众多,构成显著而华丽的草本层。夏季,树木茂盛发育,形成郁闭林冠,这些春季多年生短生植物则已结束自己的生活周期,地上部分逐渐枯死,出现了耐荫的草本植物。这时,开花植物减少、季相显得单调。至秋季,一些禾本科植物已花后陆续结籽,并日趋干枯,而最终完成了整个生活周期。

  夏绿阔叶林的生活型谱,表现为地面芽植物和地下芽植物占优势;高位芽植物占一定比例。森林的结构是乔木可分二个层,一个灌木层,草本可分二到三个层和一个地被层。乔木往往分枝强烈,故树冠发育良好,上层乔木往往仅由单个或少数优势种构成,形成顶部较为平整的林冠。

  层间植物在群落中不起显著作用,藤本植物以草质或半木质为主,攀援能力不强,主要有葎草属(Humulus)、常春藤属(Hedera)、铁线莲属、菝葜属等。附生植物有苔藓、地衣,由于地面覆盖大量落叶而多数生长在树干上。

  夏绿阔叶林的生产量,可以欧洲中部山毛榉林为例,其总生产量虽不高,但由于消耗较小,因而净生产量与热带雨林相当(表5-3)。

表5-3 40-60龄的山毛榉林(丹麦)与热带雨林(象牙海岸)

的生产量(t/ha·y的干重),(Muller,Nielsen)

 

  (二)世界各地的夏绿阔叶林概况

  欧洲 欧洲的夏绿阔叶林向北推进得较远,在其分布区的西部,由于墨西哥暖流的有利影响可以达到58°N。与北美和东亚的气温相比,西欧的最冷月和最热月的温差最小,为温带海洋性气候,全年温和多雨。因而整个植被带,均向北推移得较远。

  欧洲的夏绿阔叶林沿大西洋海岸延伸,从伊比利亚半岛北部向北,直至斯堪的纳维亚半岛的南部。在东欧,由于西风影响减弱,大陆性增强,夏绿阔叶林明显地在第聂伯区附近尖灭,从第聂伯向东,以狭窄的森林草原带延伸着。

  欧洲夏绿阔叶林的一个显著特点是种类组成,尤其是乔木层的种类组成极端贫乏。最主要的种类是欧山毛榉(Fagus sylvatica)、桦叶鹅耳枥(Carpinus betulus)、无梗栎(Quercus pet-raea)和英国栎(Q.robur),每一个种都可以形成优势群落。

  在大西洋沿岸,由于森林遭受破坏,发育着欧石南灌丛,中欧才为真正的夏绿阔叶林,在东部又过渡为混交林。在海洋影响小的地区,欧山毛榉在肥沃的土壤上具有最大的竞争能力。有时在欧山毛榉林中混杂其他阔叶树种。山毛榉林的树冠浓密郁蔽,因此夏季林下往往植物稀少,但在春季放叶之前有发育良好的短生植物。欧山毛榉分布界线以东,出现了以桦叶鹅耳枥占优势的地区,有时英国栎占优势。栎林是比山毛榉林分布更广的一类森林,在西欧和中欧均有分布。无梗栎、英国栎和绵栎(Q.pubescens)是栎林的建造者。它们往往都可形成纯林。英国栎林多分布于湿润的重质土上,而无梗栎则多分布于干燥的轻质土上。栎林不似山毛榉林那样耐阴,林内明亮,林下植物发育良好,层次结构显得复杂,发育最好的栎林可以分为七层。

  北美洲 北美洲的夏绿阔叶林分布在五大湖以南,密西西比河流域以及向东的大西洋沿岸的低地(可达45°N左右),也分布于纵贯的阿巴拉契亚山脉的下部。这一森林地域的特征是具有较长(5—8个月)和温暖的生长期以及相当丰富的降水量(760—1300mm)。特别在北纬25°—35°的大西洋沿岸,更为显著。由于有利的水热条件,该区域的森林发育良好,种类十分丰富。分布在北美东南部的夏绿阔叶林,包括两个省,一个是糖槭省(Acer saccharum Prov.)另一个为镰刀栎省(Quercus falcata Prov. )它们在外貌上很相似。大多数植物属于冬季落叶的双子叶植物。在糖槭省中,优势乔木的平均高度约30m,下层的不连续林木是由一个或多个广布的种,如卡罗林鹅耳枥(Carpinus caroliniana)、佛罗里达梾木(Cornus florida)和弗吉尼亚铁木(Ostrya virginiana)所组成。灌木成分相当丰富,如卫矛属(Eyonymus)、弗吉尼亚金缕梅(Hamamelis virginiana)、山胡椒(Lindera benyoin)、五叶爬山虎(Parthenocissus quinque- folia)、毒漆树(Rhus toxicodendron)、加拿大紫杉(Taxus canadcnsis)及荚蒾属(Viburnum)。常见的藤本植物为葡萄属(Vitis)和南蛇藤(Celastrus scandens)。

  亚洲夏绿阔叶林在亚洲分布于东部沿海的区域,它包括我国的东北、华北,以及朝鲜和日本的北部。在俄罗斯的远东仅在萨哈林岛的南部有小片分布。

  我国的夏绿阔叶林地区位于北纬32°30′—42°30′之间,东经103°30′—124°10′的范围内。包括辽宁省的南部、河北省、山西省恒山至兴县一线以南、山东省、陕西省黄土高原南部、渭河平原以及秦岭北坡、河南省伏牛山、淮河以北、安徽省和江苏省的淮北平原。

  这里的气候特点是夏季酷热而多雨,冬季严寒而晴燥。年平均温度一般为8—14 ℃,由北向南递增,1 月平均温度在0℃以下,7月平均温度为24—28℃,极端低温为-30.5℃(沈阳,1966. 1. 20),极端高温为44.2℃(洛阳,1966.6.20)。年平均降水在500—1000mm之间,由东南向西北递减,分配不均,夏季雨量极为充沛,可占60—70%,而冬季仅占年降水量的3—7%。

  中国夏绿林与其他地区不同,即没有山毛榉林出现(该属3个种只见于亚热带山地,而且不构成纯林)。栎林是最常见类型,树种地区变化较大。在南部,栎林主要的建群种为麻栎(Quercus acutissima)、栓皮栎(Q.variabilis),或为纯林或者混交,树高10—15m,乔木层伴生少量其他落叶阔叶树,灌木层以荆条、胡枝子、溲疏(Deutzia)、绣线菊(Spiraea)、蔷薇、栒子(Cotoneast-er)等最常见。当上层林木被砍伐时,群落转为由它们组成的夏绿灌丛。辽东栎林从渤海沿岸向西延伸,但很快限于中山范围,一般形成纯林。秦岭至太行山南部,尚有槲树(Q.dentata)和锐齿槲栎(Q.aliena var.acuteserrata)为主的落叶林分布。蒙古栎(Q.mongolica)主要在东北地区中部、南部广泛分布,是栎类中最耐寒的一种,伴生树种因地而异,但多为桦、榆、椴、槭各属植物。

  由多种槭、椴、榆、白蜡(Fraxinus)等共同组成的落叶阔叶杂木林,分布在比较湿润的山地或谷地,优势种不明显,种类多样,乔木高达20—30m,是我国夏绿阔叶林中发育最好的类型。林中水曲柳(Fraxinus mandshurica)、黄檗(Phellodendron amurense)和胡桃楸(Juglans mand-shurica)材质极佳,被称为三大军用木材。

  夏绿阔叶林中较特殊的一类是被称为小叶林的山杨林和桦木林。在我国北方它们或混交或为纯林、分布甚广,多属于次生类型。桦木种类较多,如白桦(Betula platyphylla)、黑桦(B. da-hurica)、红桦(B.albo-sinensis)等。长白山区的岳桦(B.ermandii)林在分布上限附近已呈树干扭曲状的矮曲林。

  荒漠中甚至在极端干旱区,大河沿岸常有走廊状分布的荒漠沿岸林(杜加依林),以胡杨(Populus enphratica)为代表的高大乔木一般形成疏林,局部郁闭度可达0.5以上,这些喜湿耐盐(为泌盐型)树种高约10—20m,以潜水位1—3m时生长最好,水位再低便受抑制,低于9m时大多枯死。伴生种类亦随潜水位变化有所更动,常见的有多种柽柳、沙枣(Elaeagnus spp.)苏枸杞(Lycium ruthenicum)和其他一些荒漠中盐生或旱生植物。

  我国夏绿阔叶林区广泛生长着温性针叶树种。油松(Pinus tabulaeformis)适应幅度较宽,生长较快,为荒山绿化的主要树种。赤松(P.densiflora)只适生于滨海地区。松林一般较稀疏,林下灌木草类与夏绿阔叶林内相同,松栎混交林也较常见。侧柏生长缓慢,但最耐干瘠,多见于阳坡与石灰岩地区,植被稀疏。

  日本的夏绿阔叶林最典型的是混生有大落叶栎树(Quercus crispula)的山毛榉林。在日本海一侧,因冬季有大量降雪,水分充足,林下生有高而密实的箬竹层,富有常绿阔叶成分。太平洋沿岸冬季相对干燥,故这些成分不能保存。此外,山地亦有山杨-桦木林分布,其中一些树种与中国的相同。

二、寒温性针叶林

  在北半球寒温带大陆,广泛分布着寒温性针叶林,又称泰加林或北方针叶林(boreal conife-rous forest)。在欧亚大陆它从大西洋岸延伸到太平洋岸,连续成非常宽广的地带。在北美它从阿拉斯加的育空河和加拿大的马更些河以南经过大奴湖,沿苏必利尔湖北岸而达大西洋沿岸。北方针叶林的北方界限就是整个森林带的北方界限。在南半球则没有此类针叶林分布。

  北方针叶林分布纬向跨度较大,气候状况并不一致。一般来说,夏季温和湿润,冬季十分严寒。最暖月平均温度在10℃以上,但不超过20℃;最冷月平均温度为-10—-20℃,在西伯利亚可达-52℃。在寒冷海洋气候和寒冷大陆气候之间,差异是明显的,前者温差相对较小,而后者,在极端的情况下,年温差可达100℃(最高温为+30℃,最低温为-70℃)。在积雪不多的情况下,冬季的低温会形成永冻土。降水量为300—600mm,大部分在春季降落。冬季降雪,但水量不多。

  真正的北方针叶林分布在气候条件不适于夏绿阔叶林生长的地区,即夏季变得更短,而冬季变得更长。从气候图可见,日均温为10℃的日数在120d以下,寒冷季节延续时间要超过6个月,其与苔原交界的北方界线,日均温为10℃的天数仅30d,而寒冷季节要延续8个月。

  (一)寒温性针叶林的一般特征

  北方针叶林是由松柏类植物,如云杉、冷杉、松、落叶松等所形成的森林。其构成森林的种类成分在海洋气候和大陆气候下是不同的。在北美,可见到松属、云杉属(Picea)、冷杉属、落叶松属、铁杉属(Tsuga)、崖柏属(Thuja)、花柏属和桧属等很多种类,后四个属实际分布于过渡带。在欧洲,起着重要作用的仅是两个种:德国云杉(Picea excelsa)和欧洲赤松(Pinus sylvestris)。在东亚的中国、日本及邻近地区,针叶树种类的数目则又大大增多了。

  针叶树木的叶缩小成针状,并具各种抗寒抗旱的结构,是对生长季短和低温引起的生理性干旱的一种适应。

  北方针叶林往往是单一树种构成的纯林。各种针叶林的外貌,由于优势种的不同而各具特征。例如,云杉属和冷杉属的树冠呈圆锥形或尖塔形;松属的树冠近圆形;落叶松属的树冠与云、冷杉相似,但它在冬季落叶。北方针叶林还可以根据它们的耐阴程度和郁闭状况分为暗针叶林(云杉林、冷杉林)和明亮针叶林(松林、落叶松林)。

  暗针叶林因塔形树冠密集,针叶可生活两年以上,叶面积指数高达11—12,所以林内阴暗,苔藓层通常发育良好而覆盖地面。草本层中以石松、舞鹤草(Majanthemum bifolium)、酢浆草(Oxalis acetosella)、鹿蹄草(Pirola spp.)、北方林奈草(Linnaea borealis)等和越桔属矮小灌木最为常见,多属耐荫耐瘠类型,还有些腐生型植物出现。云杉为浅根性树木,根系集中于土壤上层20cm内。在俄罗斯所作实验表明,挖取样地周围云杉根系后,林下酢浆草失去云杉竞争水与养分后,虽在其荫蔽下仍能增加光合作用产物达12倍,枯枝落叶层分解有效氮增加2—3倍,使它体内氮与钙的含量都增多。可见暗针叶林的资源竞争是多方面的。

  明亮针叶林乔木层透光较多。经调查93年生的云杉林与78年生的松林的树冠投影盖度分别为72%与40%,叶面积指数为14.5与6.9,林内有效生理辐射为10—12%与20%,林下落叶层为8.7与4.2t/ha(拉博特诺夫,1978),故差别显著。在此类型中灌木和草类产量增多,苔藓层中常杂生许多枝状地衣如Cladonia、Cetraria等。由松树构成的明亮针叶林多见于较南部的沙土、沼泽和火烧森林迹地,并为常绿性。落叶松林分布在大陆性最强、更为严寒的地区,为落叶性针叶林。针叶林迹地演替前期多为各种桦林。

  北方针叶林的结构和生产力存在明显的南北分化。俄罗斯境内的云杉林依此被划分为三类(统属泰加林带)。北泰加云杉林分布在64°N以北,气候寒冷与过湿环境使土壤泥炭化,云杉生长缓慢,林层稀疏,草本层中有大量沼泽植物及少量苔原植物。苔藓层中常有泥炭藓、金发藓(Po- lytrichum spp.)和地衣。中泰加云杉林是分布面积最大的类型,具有湿润温暖的夏季与较严酷的冬季,林木生长中等偏上,郁闭度大,在较南方温暖坡地,有椴、槭、榆等阔叶树种少量出现于林冠下层。南泰加云杉林在东欧平原向南,分布到56.5°N,多位于切割台地,气候比较温和,突出特点是林下草类增多,土壤生草化显著,一些阔叶林树种成为下层成分,并有多种栎林草本植物。

  北方针叶林的生产量不如阔叶林高。据对泰加群落的研究,有机物质的年平均产量为5.5t/ha,木材产量为3t/ha(在泰加群落的南部可达到5t/ha)。有机物质最高的年产量在北部是在森林年龄60y后,而在南方为30—40y。森林枯枝落叶的累计量在老林地接近成熟时,可超过1000t/ha,但由于不断分解,处在枯枝落叶层的量为50t/ha。

  生长季短促使北方针叶林单位面积净生产量低于其他森林类型,平均为8t/ha,但分布面积大(1200万km2),全球总计年生产量仍达96亿t,将近森林总生产量的1/10,但经济利用效率最高。

  (二)寒温性针叶林在世界各地的概况

  欧亚大陆 德国云杉和欧洲赤松在欧洲的针叶林内是基本的建群种。前者直到欧洲东部,其优势才被密切相关的西伯利亚云杉(Picea obovata)所代替,并夹有西伯利亚冷杉(Abies sibirica)、西伯利亚落叶松(Larix sibirica)和西伯利亚松(Pinus sibirica)。到了东西伯利亚德国云杉已完全消失,西伯利亚落叶松逐渐被兴安落叶松(Larix gmelini)所代替,后者在西伯利亚分布的面积约250万km2

  我国寒温性针叶林分布在我国最寒冷地区,位于49°20′N以北的大兴安岭北部山地(东经119°30′—127°20′)。群落中的优势种在区系上全属东西伯利亚成分,但也受到长白植物区系的影响。这里,兴安落叶松林构成大面积的明亮针叶林,约占林地面积的50%以上。长白山区还有小面积的红皮云杉(Picea koraiensis)鱼鳞云杉(P.jezoensis)和臭冷杉(Abies nephrolepis)暗针叶林。

  在我国西部新疆境内的阿尔泰山山地,分布着西伯利亚云杉和西伯利亚冷杉林。在西南山地多种云杉和多种冷杉分别形成的亚高山暗针叶林,呈岛状分布,种类多样因地区而异。在华北山地的白杄云杉(P. meyeri)、青杄云杉(P. wilsoni)和华北落叶松(L.principis-rupprecht-ii),新疆天山的雪岭云杉(P. schrenkiana)都能形成纯林或混交林并呈岛状分布,其生境相对干燥,尤以天山最甚。雪岭云杉郁闭度仅0.4—0.6,但在伊犁河谷,树高达50m。

  在日本,寒温带针叶林主要分布在北海道,它们称为亚极地针叶林。那里主要的高大乔木树种为冷杉(Abies sachalinensis)、鱼鳞云杉(Picea jezoensis)和云杉(P.glehnii),这些树种有时混交。在针叶树种里伴生有岳桦(Betula ermanii)和马氏桦(B. maximowicziana)。

  北美洲北美的针叶树种远较欧洲复杂和丰富。大陆东岸和西岸的种类不同,只有云杉(Picea glauca)一个种从纽芬兰一直分布到白令海峡。针叶树种丰富的基本原因,是由于冰期内它们曾具有有利的南移条件。

  加拿大中部大陆性气候强,降水量为600mm。针叶林由云杉(如Picea glauca,P. mar-iana)、冷杉(Abies balsamea)、真落叶松(Larix laricina)和邦克斯松(Pinus banksiana)构成。在东面降水量为600—1300mm,森林由球果松(Pinus strobus)、树脂松(P. resinosa)以及加拿大铁杉(Tsuga canadensis)构成。在东海岸42°N以北,典型的森林由道格拉斯黄杉(Pseudotsuga douglasii)组成。在52°N以北,则由西特卡云杉(Picea sitchensis)、异叶铁杉(Tsuga heterophylla)和奴特卡花柏(Chamaecyparis nootkatensis)组成针叶林。

  在夏绿阔叶林带和北方针叶林带之间,有一个过渡区域,那里有时是纯针叶林和纯阔叶林镶嵌地相互交错分布,有的则形成针叶树和阔叶树混交的针阔叶混交林。

  针阔叶混交林在北美广泛分布,经常深入到阔叶林带内,东南部的针叶树是坚松(Pinus ri-gida)、弗吉尼亚松(P.virginiana)、P. pungens和弗吉尼亚桧(Juniperus virginiana);在西北部是球果松、树脂松和加拿大铁杉。阔叶树种主要是栎属的不同种类。混交林适宜于较贫瘠的土壤,主要是砂质或酸性土,以及阔叶树竞争能力差的干旱生境。混交林也会由于火烧而扩大分布。在很多情况下,这些森林是处在火后的不同演替阶段。

  欧洲部分,这种森林发育的条件较为复杂。在斯堪的纳维亚的南部,过去由山毛榉所形成的纯阔叶林带,被针阔叶混交林所代替,可达60°N。这里占优势的是德国云杉和欧洲赤松。在土壤最肥沃和气候条件有利的生境里,可见到英国栎所构成的小块纯阔叶林。在欧洲的西南部,可见无梗栎、欧山毛榉和其他的阔叶树,如光榆(Ulmus glauca)、尖叶槭、欧洲蜡木和小叶椴。在东欧,欧洲赤松常与栎树等形成混交林。

  针阔叶混交林在亚洲分布于我国的小兴安岭、长白山一带,日本的北部以及俄罗斯和朝鲜的一部分。这里具温带季风气候的特征,积温在2000—3000℃之间,七月平均温度多在20℃以上,一月平均温度多在—10℃以下,冬季长达5个月以上。年雨量因纬度和坡向而异,约在450—1000mm之间摆动。但降水集中在6—8月,高温与多雨一致有利于植物生长。

  我国针阔叶混交林主要是由红松(Pinus koraiensis)为主构成的混交林。这类森林在组成上较丰富,针叶树除红松外,在南部地区有沙冷杉(Abies holophylla)以及少量的紫杉(Taxuscuspidata var.latifolia)、朝鲜崖柏(Thuja koraiensis),阔叶树种有蒙古栎、紫椴,风桦(Bet- ula costata)、水曲柳(Fraxinus manshurica)、花曲柳(F. rhynchophylla)、黄檗(Phelloden-dronamurense)、糠椴(Tilia manshurica)、千金榆(Carpinus cordata)以及多种槭树等等。此外,还有多种木质藤本植物,如多种猕猴桃(Actinidia)、山葡萄、北五味子等。

此外,在亚热带山地尚可见到由铁杉和许多阔叶树种形成的针阔叶混交林。

 

三、草 原

  草原(Steppe)是温带夏绿旱生性多年生草本群落类型。在不同地区,往往专用当地的称呼,如斯提帕(Steppe)、普列利(Prairie)、盘帕斯(Pampas)等等。在欧亚大陆,草原从欧洲匈牙利和多瑙河下游起,往东经过黑海沿岸进入乌克兰境内,沿着荒漠以北的地域,向东进入蒙古,一直延伸到我国的黄土高原、内蒙古高原和松辽平原,全长约8000余km,约从东经的28°—128°,东西跨越100个经度;其最北界达北纬56°,往南一直延伸到我国西藏高原南部的高寒草原,达28°N,南北跨28个纬度。这一广大的草原区域,处于大陆腹地荒漠区与其外围各森林区之间,一般称为欧亚草原区。在北美,草原的分布相当宽广,从加拿大到美国的得克萨斯州,约跨越了30个纬度,从东到西,约跨越20个经度。与北半球相比,南半球草原的面积要小得多。在南美阿根廷东南部的布宜诺斯艾利斯省及其邻近省份的草原,连续面积最广。此外,在非洲南部以及新西兰南的奥塔戈也有小面积的分布。

  我国草原区的水热条件大体保持温带半干旱到温带半湿润的指标。年均温为—3℃—9℃,≥10℃积温为1600—3200℃,最冷月平均气温为—7℃——29℃。年降水量为150—500mm,大多为350mm以下,干燥度1—4。由此可见,草原地区的气候干燥,雨量少而变率大,并多集中在温暖夏季,冬季寒长,无霜期约在120—200d。

  (一)草原的一般特征

  草原通常以多年生低温和中温旱生丛生禾草植物占优势。草原植被的区系特征是以禾本科、豆科和莎草科植物为主,菊科、藜科和其他杂类草也占有重要的地位。在禾本科植物中,丛生禾草针茅属(Stipa)最为典型。该属不同的种类在不同的草原中总是起着重要作用。

  草原上的群落呈暗绿色,高度不大,植物体具有抵抗夏季干旱的某些适应,生活型以地面芽植物(包括丛生禾草)为主。针茅属、狐茅属(Festuca)、拂子茅属(Calamagrostis)、?草属(Ko-eleria)、冰草属(Agropyron)和早熟禾属(Poa)的种类以及包括许多双子叶草本植物均属此种生活型,地下芽植物的数量也不少,此外,还有一年生植物(包括短生植物)、半灌木和小灌木以及草原的特殊类型风滚草等。

  草原植物中旱生结构普遍存在如叶面积缩小,叶片内卷,气孔下陷,机械组织和保护组织发达。此外,植物的地下部分也强烈发育,其郁闭程度远远超过地上部分,这是对干旱环境的一种适应。多数植物根系分布较浅,集中在0—30cm的土层中,细根的主要部分位于地下5—10cm内,雨后可迅速吸收水分。

  草原植物的发育节律与草原气候呈明显的适应。草原上主要建群植物的生长、发育盛期都在7—8月间,此时雨水较多,热景充沛,有利于植物生长。不少植物的发育节律随降水情况不同而有很大差异。

  草原的另一重要特征是具有明显的季相更替,在整个生长期内,可有多个以不同种类优势开花的时期。

  由于草原区水热条件的差异,可根据草原植被生态外貌特点,划分成三个主要类型(高寒草原不在此论述):

  草甸草原 它是草原群落中最湿润的类型,基本上是与森林草原相联系。建群种是中旱生和广旱生的多年生草本植物,并经常混生大量的中生或旱中生杂类草。典型旱生丛生禾草起一定作用,但一般不占优势。

  典型草原(干草原) 它是草原中的典型类型。建群种是由典型旱生或广旱生植物组成,其中以丛生禾草为主,它在群落中占了很大优势。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。

  荒漠草原 它是草原中最旱生的类型。建群种由旱生强度较高的丛生禾草组成。经常混生大量强旱生小半灌木,并在群落中形成稳定的优势。在一定条件下,强旱生小半灌木可成为建群种。一年生植物和地衣、藻类的作用明显增强。

  (二)世界各地的草原概况

  欧亚大陆 匈牙利草原分布在匈牙利和多瑙河下游的低地。当地称为普施塔群落(Pussta)。草原土壤为砂质黑钙土。目前几乎全被开垦。在普施塔群落中,分布最广泛的是约翰针茅(Sti- Pajoannis)和针茅(S.capillata),还有高大浓密植丛的植物,如须芒草(Andropogon gryllus),雀麦属(Bromus)、拂子茅(Calamagrostis epigeious)等等。但有人(Wendelberger、1961)认为,普施塔群落是次生性的。

  前苏联境内草原所占的面积约400万km2。气候特征是:年均温为3—7.5℃,偏南部分可达10℃,7月均温约为20℃。降水量北部为500—600mm,南部为250—300mm。土壤为黑钙土,上层积累着大量腐殖质。该区的草原植物区系相当丰富,达500种以上,大多数是属于多年生植物,主要为禾本科、豆科、苔草和杂类草。但是,在草原植被中占优势的仅是少数种类。最广泛分布的是约翰针茅,属窄叶禾草。还有近似中生的称宽叶禾草,如梯牧草(Phleum phleoides)和河岸雀麦(Bromus riparius)等。豆科植物中的三叶草属(Trifolium)、黄蓍属(Astragalns)也是该草原中的典型植物。该草原南北绵延宽广,可达1000km,划分为北方草原和南方草原。

  北方(草甸)草原发育在肥沃的黑土上,降水较丰富。草群中占优势的是杂类草。在斯特列勒茨克草原上,200种植物中杂类草有180种,故经常呈现华丽的外貌,且有些表现出喜湿的特征。这里的禾草属宽叶的,而约翰针茅在北方草原中仅起从属作用。由羽藓(Thuidium abi-etium)所构成的密实地面植被也是这里的一个特征,它布满了植株基部间的所有空间。

  南方草原分布的地段,降水显著减少。草群中占优势的是针茅属,特别是旱生的种类,如列兴针茅,针茅,乌克兰针茅和红针茅,以及其他某些窄叶禾草。南方草原的典型特征是禾本科植物远比杂类草占优势,它们种数并不多,但大量发育。在较南地带,由于高温和降水量的渐趋稀少,出现了草本植被的旱生化现象:草群高度降低,密度减少,植被不能完全覆盖整个土表。此外,季相变化不似北方草原那么多,风滚草类型的作用在草群中增强了。

  我国的草原是欧亚草原的一个组成部分。主要在松辽平原、内蒙古高原和黄土高原等地,连续呈带状分布,面积十分辽阔。一小部分位于新疆北部的阿尔泰山区,但通过蒙古的草原区与我国内蒙古高原的草原区相联系。

  我国的草原主要分为四个类型,它们的特征及分布如下:

  草甸草原它又称杂类草草原,集中分布在东北平原和内蒙古的东北部,位于草原向森林过渡的地区。此外,草甸草原还见于草原地带的阴坡和低洼地,即水湿条件较为优越的地点。气候上处于半湿润区。优势土壤类型为草甸黑土或暗栗钙土。

  草甸草原种类组成丰富,覆盖度大,生产量较高。草群中含有大量中生杂类草。主要建群种有贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、吉尔吉斯针茅(S.kirghisorum)、白羊草(Bothriochloa ischae-mum)、羊草(Aneurolepidium chinense)、日阴苔草(Carex pediformis)。在中生杂类草层片中,经常起优势作用的有裂叶蒿(Artemisia laciniata)、地榆(Sanguisorba officinalis)、野豌豆(Vicia spp.)、歪头菜(Vicia unijuga)、斜茎黄芪(Astragalus adsurgens)、山黧豆(Lathyrusspp.)。草甸草原的代表群系除上列的四种禾草各构成群系外,尚有小尖隐子草草原、窄颖赖草草原以及线叶菊草原。

  典型草原 它在草原区占有最大的面积,在草原生态系列中居中心位置。在内蒙古高原和鄂尔多斯高原大部、东北平原西南部及黄土高原中西部,均为大面积的典型草原群落所占据。在气候上属半干旱区,年降水量约为250—300mm,优势土壤类型为栗钙土。

  与草甸草原相比,典型草原种的丰富度明显下降,盖度减小,生产量降低。草群中以旱生丛生禾草占绝对优势。主要建群种有大针茅(Stipa grandis)、克氏针茅(S.krylovii)、长芒草(S.bungeana)、针茅、羊茅(Festuca ovina)、沟叶羊茅(F.sulcata)、糙隐子草(Cleistoge- nes squarrosa)、冰草(Agropyron cristatum,A.desertorum)、冷蒿(Artemisia frigida)及百里香(Thymus serpyllum)等。上述列举的种类,均可构成以一种植物命名的草原群系。整个典型型草原可划分为14个群系。

  荒漠草原它处于草原区的西侧,以狭带状呈东北-西南向分布,往西逐渐过渡到荒漠区,主要分布在内蒙古中部及宁夏一带。气候上处于干旱区和半干旱区的边缘地带,发育的优势土类为淡栗钙土与棕钙土。

  荒漠草原是草原中旱生程度最强的一类。在种的丰富度、草群高度、盖度以及生产量等方面,都比典型草原有明显降低。群落中以旱生丛生禾草为主,但也出现大量更旱生的小半灌木。主要建群种有戈壁针茅(Stipa gobica)、短花针茅(S. breviflora)、沙生针茅(S.glareosa)、东方针茅(S.orientalis)、高加索针茅(S.caucasica)以及丛生的多根葱(Allium polyrrhizum)。小半灌木中主要有蓍状亚菊(Ajania achilleoides)、驴驴蒿(Artemisia dalai- lamae)。女蒿(Hippolytia trifda)等。

  高寒草原是适应高海拔地区寒冷半干旱气候的一种特殊类型。在青藏高原它从祁连山向西南延至羌塘和藏南,草丛低矮稀疏,伴生有垫状植物层片,主要优势种类有紫花针茅(S.purpurea)、紫羊茅(Festuea rubra)、高山早熟禾(poa alpina)、和莎草科的西藏苔草(Carex tibetica)、西藏嵩草(Kobresia tibelica)等。

  上述4个主要类型在盖度、生产量、种的饱和度,均随旱生强度的加强而有规律地减少(表5-4)。

  北美洲 北美草原又称普列利(Prairie),它在北美占有相当大的面积,虽然普列利与欧洲大陆的草原甚为相似,但前者较为复杂。北美洲草原约从加拿大的60°N开始向南延伸,达30个纬度,而过渡为豆科的Prosopis组成的萨王纳,可从平地一直分布到1500m的高度。水热条件也各不相同,降水量从东到西逐渐减少,温度则由北向南逐渐升高。

  普列利群落最重要的植物是禾本科的三个属:须芒草属(Andropogon)、针茅属和布第劳瓦属(Bouteloua)。北美的这类草原从东至西随着干燥度的增加,发生了植被带的更替:高草普列利→混合普列利→矮草普列利。在每一个植被带内,区系成分由北向南变化。比如须芒草属的种类,是具有南方起源的草本,故它们在普列利群落中,较针茅属更为普遍。

表5-4 4种草原类型的群落学特征比较

(引自《中国植被》,1980)

  

  高草普列利相当于草甸草原,分布于草原区的最东部,可经过森林草原与阔叶林接壤。这里的气候比较湿润,降水可达1000mm。种类成分较为丰富,在6月的开花盛期,约有70个种同时开花。主要的种类为须芒草(帚状须芒草Andropogon scoparius和A. gerardi),故亦称须芒草型的普列利群落。须芒草由于是南方成分,故不能延至夏末开花。草本层的高度为40—100cm,加上花序,可达1—2m。

  关于高草普列利群落的无林现象,大多认为与草原火灾以及人类影响有关,不然森林可向草原推进,以一个灌丛带作为前哨,以3—5年进展一米的速度推进。但根据1965年的统计,由于雷电引起的火灾,平均每次要占地5000ha。可见,这种火灾是有利于草本生长的一个天然的环境条件。此外,干旱也是一个原因。1934—1941年间的严重干旱,其影响一直延续到1953年。这种每百年都会发生的干旱期,无疑都有碍于树木在草原上的生存。

  在混合普列利带,除了高草(帚状须芒草和Stipa comata)外,还有很多矮草,如细丽布第劳瓦草(Bouteloua gracilis),指状布赤罗草(Buchlou dactyloides),后者在矮草普列利群落中起了优势的作用。在过度放牧的地区,草本植物消失了,但仙人掌(Opuntia polycantha)却很丰富。放牧进一步引起干旱性的增强,因而导致高草普列利转变为混合普列利,后者又转变为矮草普列利。在矮草普列利,CaCO3的结核可在土层25cm处寻获,表明干旱性的增加,腐殖质层很浅,植物根很短。

   南美洲 南美草原又称潘帕斯(Pampas)。它是南半球分布面积最大的草原,分布在32°—38°S,约占70万km2,包括阿根廷的中东部、乌拉圭的全部以及巴西的里奥-格朗德的南部。一直分布到大西洋沿岸。这里处在温暖气候下。在潘帕斯的西北,降水为1000mm,在西南降水为500mm。但这里可能蒸发量也大。蒸发的超过量可达到700mm。这种现象表明了潘帕斯是一定气候条件下的产物。

  潘帕斯草原的主要属是针茅属(约25种)、早熟禾属(Poa)和Piptochaelium(约7种)、三芒草属(Aristida)和臭草属(Melica)(约5—6种)、画眉草属(Eragrostis)、雀稗属(Paspalum)、黍属(Panicum)、狗尾草属(Setaria)、冰草属等。由于向西水分的逐渐缺乏,可划分出很多的群落类型。虽则本地区大部分已开垦作为谷物生产,仍能见到原生的类型。此外还发育着大量双子叶植物,其中菊科植物数量众多,是潘帕斯的典型特征。

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