根系生态位差异对生态系统的影响

根系对于植物、群落及生态系统都具有重要的作用,同样外界环境也会对植物产生影响,二者相互作用.拥有较高植物多样性的群落,其根系生态位差异对整个群落的生物量、根系分布、土壤结构及营养资源分配均会产生不同程度的影响,而这些影响会决定群落的物种共存和生态稳定等情况,本文对国内外与根系相关的文献进行总结后得出:1)物种多样性较高的群落其生产力较高,且随着物种丰富度的增加,群落生物量的增加与深根植物根系生物量的增加关系更加密切;2)物种丰富度不同的群落会导致植物根系生态位垂直分布,因此根系分泌物及根系性状会影响土壤团聚体等结构特征和养分利用情况,达到改善土壤营养的目的,同时浅、深根系物种有利于物种共存和更好地利用土壤资源;3)根系的互补和选择效应均会对生态系统产生作用,且随着物种多样性的增加,互补效应增强,选择效应降低,互补效应被认为是增大资源利用率的关键,同时发现互补效应会受到群落中特定物种和竞争之间相互作用的影响.本文简要概述了根系对陆地生态系统的相关影响,并对根系研究做一定的展望,指出了根系生态学研究两点值得关注的内容,包括:1)群落对垂直分布的地下根系性状变化的影响还有待进一步验证、明确;2)由于根系采样较难,今后的研究要多与现代分子技术和影像技术相结合,更好展示地下根系状态.     

根系生态位差异对生态系统的影响

根系对于植物、群落及生态系统都具有重要的作用,同样外界环境也会对植物产生影响,二者相互作用。拥有较高植物多样性的群落,其根系生态位差异对整个群落的生物量、根系分布、土壤结构及营养资源分配均会产生不同程度的影响,而这些影响会决定群落的物种共存和生态稳定等情况,本文对国内外与根系相关的文献进行总结后得出:1)物种多样性较高的群落其生产力较高,且随着物种丰富度的增加,群落生物量的增加与深根植物根系生物量的增加关系更加密切;2)物种丰富度不同的群落会导致植物根系生态位垂直分布,因此根系分泌物及根系性状会影响土壤团聚体等结构特征和养分利用情况,达到改善土壤营养的目的,同时浅、深根系物种有利于物种共存和更好地利用土壤资源;3)根系的互补和选择效应均会对生态系统产生作用,且随着物种多样性的增加,互补效应增强,选择效应降低,互补效应被认为是增大资源利用率的关键,同时发现互补效应会受到群落中特定物种和竞争之间相互作用的影响。本文简要概述了根系对陆地生态系统的相关影响,并对根系研究做一定的展望,指出了根系生态学研究两点值得关注的内容,包括:1)群落对垂直分布的地下根系性状变化的影响还有待进一步验证、明确;2)由于根系采样较难,今后的研究要多与现代分子技术和影像技术相结合,更好展示地下根系状态。     

祁连山高寒草原α多样性与生产力关系的研究

草原物种多样性与生产力的关系是生态学研究的热点之一,各生态区域草原生态系统的研究可推动生态与生产兼顾的理论研究.采用野外取样测定的方法,分析祁连山高寒草原春秋季牧场物种多样性与生产力的关系.结果表明:在群落水平,地上生物量随物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数的增加均呈"U"型变化...     

内蒙古白音华矿区草地群落地上生物量的变异性及物种间互补效应

开矿为人类创造物质财富的同时,会对群落结构与组成产生一定的影响。为研究草地群落中地上生物量的变异性及物种之间的互补效应,本研究以内蒙古白音华矿区周边大针茅（Stipa grandis）典型草原为研究对象,分析了草地群落组成及物种、功能群和群落等不同层次地上生物量的变异性及其互补效应。结果表明：群落主要物种为大针茅、黄囊苔草（Carex korshinskyi）、糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）、羊草（Leymus chinensis）、冰草（Agropyron cristatum）和知母（Anemarrhena asphodeloides）,6种植物累计相对重要值为79.6%。在物种及功能群水平,随着地上生物量的增加,其变异性显著降低。随着组织水平增加,变异性的顺序依次为种群（587.1%）>功能群（237.9%）>群落（44.7%）。互补效应主要发生在优势种-优势种或非优势种间、优势功能群-优势或非优势功能群之间,非优势种-非优势种或非优势功能群-非优势功能群之间发生互补效应可能性较小。在开矿过程中,应同时兼顾经济与生态两方面,以保持草地群落稳定。     

三江源地区人工植物群落多样性对生物量的影响研究

植物多样性-生物量关系的研究主要关注地上生物量和地上植物特征,但占比更大且理应承载更多群落功能的地下部分却较少被研究,其机理也较少被探讨。本研究选用垂穗披碱草(Elymus nutans)、花苜蓿(Medicago ruthenica)、鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)、黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)构建了多样性梯度为1～5、重复4次且周期为1年的盆栽试验,探讨了地上与地下的多样性-生物量关系。结果表明：物种增加使净多样性效应显著增强(P<0.001),使群落获得更高的地下和总生物量。净多样性效应的次要来源特征依赖性互补效应随着物种丰富度的增加而显著增加(P<0.001),根冠比和平均根径的变化在其中发挥重要作用。非特征依赖性互补效应和优势度效应的作用却十分有限。因此,根冠比和平均根径带来的选择效应的变化是正向植物多样性-生态系统功能关系的关键驱动因素,应给予更多的关注。     

退化草地植物功能群和物种丰富度与群落生产力关系的研究

为了探讨草地退化后功能群的变化情况,采用群落调查和空间代替时间的方法,在青海省达日地区对不同退化程度的矮嵩草(Kobresia humilis)草甸物种丰富度和生产力之间的关系进行了分析.结果表明:物种丰富度和物种多样性指数在中度退化草地最高,轻度退化草地次之,重度退化草地最低;群落生产力则在轻度退化草地最高,中度退化草地次之,重度退化草地最低,且与物种总数和多样性指数无显著相关性.不同植物功能群的变化不尽相同,随着退化程度的加剧杂类草生物量增加、豆科和莎草科生物量减少、禾本科生物量呈现“低-高-低”的变化趋势.相关分析结果表明,功能群生物量与功能群内植物种数不存在明显的相关关系.     

草地生态系统中物种多样性、群落稳定性和生态系统功能的关系

自20世纪70年代前,人们相信多样性比较高的群落增加生态系统的稳定性, 到倾向于物种多样性与生态系统稳定性关系的探讨至近20年间,生物多样性与生态系统功能的关系及其内在机制成为生态和环境科学的中心问题.多样性的变化始终与生态系统功能的重要表现形式--生产力密切相关,同时也与许多其他影响生产力的因素相关.人们对于这一重大课题的认识不断有新的进展,同时争论的观点也不断延伸.1)考虑空间类型来揭示由环境因子引起的多样性与生产力之间的相关性;2)考虑时间尺度上物种多样性-生态系统的功能;3)非生物因素(放牧干扰、土壤养分)等环境因子、物种多样性动态和生态系统功能之间的交互作用的实验研究不断开展;4)在注重提高资源利用率的同时,应注意引起资源的过度开采,导致生物多样性的丧失,从而降低系统生产力.     

放牧对中国草地植物群落物种多样性的影响

【目的】 明晰我国草地植物群落物种多样性特征及其影响因素对放牧干扰的响应,以便充分认识草地群落结构特征和发展趋势,反馈草地植被生长健康和系统稳定状况。【方法】 基于Meta 分析方法,对我国草地已开展的28 个关于放牧对草地植物群落多样性影响的研究进行了整合分析。【结果】 放牧干扰总体上降低了我国草地植物群落物种多样性,其中放牧显著降低了荒漠草原物种多样性,增加了草甸草原物种多样性;不同放牧强度和年限均对我国草地植物群落物种多样性存在影响,中度放牧提高了草地物种多样性,而重度放牧和长期放牧均降低了草地物种多样性。此外,年均降水量对植物群落物种多样性指数和均匀度指数具有显著的正向影响,可分别解释8. 70% 和15. 24% 的效应值变异;年均温度对物种多样性指数和优势度指数具有显著的负向影响,可分别解释9. 07% 和11. 61% 的效应值变异;放牧年限对多样性指数具有显著负效应,而对丰富度指数具有显著正效应,可分别解释2. 52% 和25. 27% 的效应值变异。【结论】 优化放牧管理制度可有效改善草地植物群落物种多样性,促进我国草地生态系统健康稳定发展。     

草地恢复措施对高寒草甸植物群落的影响

为探讨不同恢复措施对高寒草甸生态系统植物群落的影响,分别对高寒草甸天然草地进行了施肥、补播、划破和综合措施(施肥+划破+补播)4种恢复措施处理。结果表明,施肥、补播、划破和综合措施对草地物种功能群组成、群落结构、物种多样性及生产力有不同影响。各种恢复措施对草地植物功能群组成的影响不大,但对功能群内物种数有不同影响;对群落高度有显著影响(P<0.05),但对群落盖度影响不大(P>0.05)。补播和综合措施处理样地物种数与对照呈显著差异(P<0.05),其他处理影响不显著。而Simpson指数除综合措施处理外,其他处理均与对照间呈显著差异(P<0.05)。各恢复措施均对草地生产力的提高有显著作用(P<0.05)。不同草地恢复措施虽然对物种组成、群落结构、物种多样性的影响格局不同,但对草地生产力的提高则有显著的促进作用。因此,可以认为,这些措施是改良退化草地的有效方法。     

短期禁牧对天山北坡蒿类荒漠群落特征及其稳定性的影响

本研究以天山北坡蒿类荒漠为研究对象,采用野外调查取样的方法,探讨不同区域荒漠围栏内外群落特征和物种多样性对禁牧的响应规律,分析禁牧对生态系统稳定性的影响。结果表明,1)禁牧能改变荒漠植被功能群结构,禁牧后不同生态经济类群群落盖度和生物量分别上升40.2%~57.0%和44.4%~81.0%;2)荒漠群落物种多样性指数对短期禁牧的响应较小,但从区域上看,玛纳斯荒漠放牧区Patrick丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数比博乐和奇台显著高16.7%~20.0%,而禁牧区Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数高了8.6%~17.7%;3)短期禁牧有利于荒漠群落稳定性的维持,且稳定性可能与禁牧年限和生态环境的变化均有一定的关系。因此,短期禁牧能显著提高荒漠草地生产力,有利于群落物种多样性和群落稳定性的维持。     

松嫩草地植物功能生态学研究

随着功能生态学的发展,植物功能生态学研究越来越受到重视.以松嫩草地为对象,调查该区域植被状况及功能性状特征,通过控制试验研究刈割、施氮、植被低矮稀疏化等干扰条件下羊草(Leymus chinensis)性状和羊草群落特征的变化,探讨在自然和干扰条件下物种丰富度、功能群丰富度、物种多样性指数、功能性状多样性与群落地上生物量的关系. 松嫩草地66种草本植物7个叶片性状特征表明:叶片厚度变异系数最大,比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量之间存在显著的正相关关系;叶片干物质含量与叶片磷含量没有显著的相关关系,但是与其他叶片性状成显著的负相关关系;叶片厚度与叶片干物质含量和比叶面积成显著的负相关关系,但是与其他叶片性状不相关.方差分析表明,叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮、叶片磷含量在4个功能群(多年生根茎禾草、多年生丛生禾草、多年生杂类草、1年生或2年生植物)间差异显著,叶绿素含量和类胡萝卜素含量在各个功能群间差异不显著.多年生根茎禾草和多年生丛生禾草有较高的叶片干物质含量和较低的比叶面积、叶片厚度和叶片氮和磷含量.松嫩草地草本植物叶片氮和磷含量分别为22.7±0.9 mg·g^-1和1.8 ±0.0 mg·g^-1,氮磷比为13.0,氮相对缺乏. 松嫩草地植物群落生产力高,群落饱和度低,优势种在群落中占的比例大.多年生根茎禾草和多年生杂类草群落物种丰富度最高,各群落间功能群丰富度没有显著差异,1年生或2年生植物群落地上生物量最高.地上生物量与多样性关系表明,株高、叶面积和叶片氮含量等功能性状多样性比物种丰富度、功能群丰富度、均匀度和辛普森指数等多样性指标能更好的预测生产力的变化,支持质量比假说,草地管理中应集中于优势种的管理. 秋季或春季不同时间刈割,对群落植物物种丰富度和功能群丰富度都没有显著影响.群落高度性状与地上生物量有显著的正相关关系,物种丰富度、功能群丰富度和功能群多样性与地上生物量关系不显著. 氮添加对羊草的叶绿素a和b含量、类胡萝卜素含量、叶片氮含量、叶片干物质含量、比根长都有显著的作用;羊草的叶绿素a和b含量、类胡萝卜素含量、叶片氮磷含量、叶片干物质含量、比茎重、株高与羊草的地上生物量都有显著的相关性.氮添加处理对羊草群落的物种丰富度和功能群丰富度均没有显著的影响.氮添加当年,地上生物量随着物种丰富度和功能群丰富度的增加有减少的趋势,但是不显著. 不同高度和密度立枯物处理间羊草的比叶面积、比茎重、植株高度、叶片数、叶绿素a和b含量、类胡萝卜素含量及叶片氮含量都有显著的差异.随着植被低矮稀疏化,群落物种丰富度和地上生物量均有降低趋势.植被高度变化对羊草性状、群落特征的影响要大于植被密度.     

3种荒漠植物群落物种组成与丰富度的季节变化及地上生物量特征

对古尔班通古特沙漠36个蛇麻黄群落、28个白茎绢蒿群落及13个准噶尔沙蒿群落物种组成与丰富度的季节变化及现存生物量的研究表明,初夏时蛇麻黄和白茎绢蒿群落的科数和物种数均高于准噶尔沙蒿群落,而秋季时3个群落科、种数均明显较少。初夏时期,各群落均有5种植物生活型,其中短命植物种类最多;而秋季短命和类短命植物消失,仅剩3种生活型,以一年生草本的种类最多。3种群落的物种丰富度也表现为夏季高于秋季;夏季时,准噶尔沙蒿群落物种丰富度显著低于蛇麻黄和白茎绢蒿群落,而秋季时三者差异均不显著;各群落不同季节的物种丰富度间均显著正相关,体现了群落结构的稳定性。夏季草本层生物量(0.67～6.99 g/m²)稍大于秋季(0.89～4.20 g/m²)。秋季3类群落总地上生物量分别为73.19,85.38和54.21 g/m²,其中建群种分别占86.03%,84.07%和89.65%,而草本生物量均小于5%。夏季和秋季草本植物丰富度与生物量间均表现为显著的“单峰型关系”,表明中等生物量时丰富度最高。尽管研究群落内草本层生物量较低,但时间上交错出现的短营养期和长营养期草本植物对维持荒漠生态系统物种多样性及地表稳定均具有重要意义。总体上,与中国同纬度的其他荒漠相比,本研究区3类群落物种组成和丰富度具有明显的季节变化特征,但表现出较低的生物量。     

Effects of plateau pika on the relationship between plant species diversity and functional diversity in alpine meadow北大核心CSCD

The relationship between plant species diversity and functional diversity in grassland will change with environmental changes. The plateau pika （Ochotona curzoniae） has an effect on the hydrothermal process of alpine meadow in its nesting area. However,it is not clear whether the disturbance of plateau pika effects the relationship between plant species diversity and functional diversity in alpine meadow. A random stratified and paired design was used to select plots in Luqu county in Gansu Province,and Qilian and Gonghe Counties in Qinghai Province and a field survey was conducted to investigate the effects of plateau pika disturbance on the relationship between plant species diversity and functional diversity of the alpine meadow. It was found that plateau pika disturbance significantly increased the plant species richness index and the species diversity index but did not significantly affect the species evenness index. Plateau pika disturbance significantly increased plant functional richness index （P< 0.05） but had no significant effect on the plant functional evenness index or the functional divergence index. With plateau pika disturbance effects,the relationship between plant functional richness index and species richness index changed from a logarithmic function to a quadratic function,and the relationship between plant functional evenness index and species evenness index changed from non-significant to significantly positive. In addition, positive correlations between functional richness index and species richness index,and functional richness index and species diversity index were significantly decreased,as were negative correlations between functional divergence index and species richness index,and functional divergence index and species diversity index were significantly decreased. The findings of this study provide basic information for understanding the mechanism of species coexistence of plant communities under plateau pika disturbance and help understanding of how plant diversity effects in an alpine meadow ecosystem function under plateau pika disturbance. © 2022 Editorial Office of Acta Prataculturae Sinica. All rights reserved.     

玛曲高寒沙化草地生态位特征及其施肥改良研究

为高寒沙化草地治理提供理论依据,本研究分析了玛曲高寒沙化草地植物群落特征,探讨施肥对物种多样性和生物量的影响。结果表明,异针茅为玛曲当前高寒沙化草地的优势种。生态位宽度最大的是亚优势种高山唐松草和乳浆大戟,而优势种异针茅的生态位宽度仅为０．９４１。在沙化草地植物群落中,优势种并不具有最强的适应能力和竞争力且地位不稳定。生态位宽度大的物种之间具有大的生态位重叠值,其中高山唐松草和乳浆大戟种群生态位重叠值最大,它们与其他种群之间的竞争也较强,高寒沙化草地的演替方向将是杂类草取代禾草的优势地位。施肥可增加高寒沙化草地物种丰富度,其中氮磷配施和氮磷有机肥配施分别比对照的丰富度提高４２．９％ 和４４．７％。氮、磷和有机肥混施后植物群落的Ｓｉｍｐｓｏｎ指数和Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｅｉｎｅｒ指数与对照之间达显著或极显著性差异,施氮磷肥后植物群落Ｐｉｅｌｏｕ均匀度指数也与对照之间达极显著差异;采用氮、磷和有机肥混施的方案可最大限度的增加沙化草地的地上生物量,比对照地上生物量增加２．５倍。从生物多样性和生物量增加综合考虑,氮、磷和有机肥混施为高寒沙化草地施肥的最佳处理。     

牦牛放牧模式对西藏高山嵩草草甸群落特征的影响

利用样方法对西藏高山嵩草（Kobresia pygmaea）草甸群落进行实地调查,分析了2010-2012年不同强度的牦牛放牧试验对植物群落动态和地上生物量的影响,以期为高寒牧区退化草地的恢复及草地高效利用提供理论指导。结果表明：适度放牧能提高物种多样性、丰富度、均一度和地上生物量,降低植物群落盖度;重度放牧降低植物群落的多样性和生物量;重度延迟放牧能缓减重度放牧对草地的不良影响;相关分析结果表明,植物群落盖度与均匀度、丰富度、植物密度、多样性和地上生物量成正相关。高山嵩草草甸的功能群随着放牧强度的增加而显著变化,其优势功能群多年生根茎型牧草高山嵩草和苔草（Carex moorcroftii）、多年生丛生型牧草紫花针茅（Stipa purpurea）的盖度和地上生物量随着放牧强度增加而下降。     

不同干扰强度对拉萨河谷草甸草原群落特征和功能性状的影响

气候变化背景下,植物群落特征与功能性状对不同类型和强度人类干扰的响应与适应是植被生态学研究的热点命题之一。本文以拉萨干暖河谷达孜县新仓村沟域山麓冲积扇上的亚高山草甸草原为研究对象,采用样方调查法,探究全年禁牧、暖季禁牧、全年放牧情况下,不同干扰强度对群落特征(群落结构、物种多样性)和功能性状的影响。结果表明,群落高度、地上生物量和立枯物随干扰强度增强而降低,群落盖度差异不显著。排除干扰强度因素,物种多样性与以株高、可食性为代表的功能性状无相关性。全部物种和可食性物种的物种多样性随干扰强度变化差异不显著,即物种丰富度S、多样性指数H、均匀度指数E差异均不显著。以株高、可食性为代表的功能性状随干扰强度增强而降低,表明不同干扰强度对功能性状的影响较物种多样性更显著。未来应更广泛地探讨物种多样性、功能性状和生态系统功能的内在联系,以及3者在不同干扰强度下的响应时间和模式。     

氮和磷添加对草原群落特征及有关生态过程的影响

该文系统综述了氮、磷添加对天然草原生产力、植物多样性以及氮利用策略、根系周转等有关生态过程的影响。多数研究表明氮添加提高了温性草原的生产力、降低了其物种多样性,但氮添加对高寒草甸生产力的影响不尽相同。单独磷添加对物种生产力和丰富度无显著性影响;氮、磷同时添加对于提高生产力存在互作效应。另外,同一功能群植物在不同生态系统中对氮、磷添加响应也不同。当土壤氮含量发生变化时,不同植物对氮的利用形态存在明显的生态位分离,进而影响生产力和物种组成。典型草原和高寒草甸植物叶片氮、磷含量以及回收量对氮、磷添加的响应结果并不一致。氮添加能够提高细根的寿命,磷添加能够提高地下根系的生物量,而氮、磷同时添加对生产力尤其是细根形态的变化和周转产生显著影响。但目前的研究多以野外观测为主,缺乏长期生态过程和机理的研究,尤其是关于地下生态过程的研究。另外磷添加如何影响主要植物和群落对氮利用形态的生态位分离等过程和机理的研究有待进一步加强。     

河北省森林草原区草本植物物种多样性和功能多样性

理解物种多样性和功能多样性之间的关系以及分析它们对环境变化的响应,有利于揭示生物多样性的影响因素。本研究以塞罕坝地区不同植被类型(草地、灌木林和天然次生林)的草本群落为研究对象,分析了物种多样性(物种丰富度、Shannon-Wiener多样性和Pielou均匀度)和功能多样性测度指标(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)之间的相互关系,并采用相似性分析检验(ANOSIM)和冗余度(RDA)分析等方法研究了它们随植被类型和环境因子的变化规律。结果表明,草地中草本植物物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数显著高于灌木林和天然次生林中的草本群落(P<0.05),而功能丰富度指数在草地中最低(P<0.05),功能均匀度和功能离散度在灌木林中最低(P<0.05),Pielou均匀度指数在不同植被类型间差异不显著(P>0.05);功能丰富度与物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数显著负相关(P<0.01),功能离散度与物种均匀度显著正相关(P<0.01),而功能均匀度与所有物种多样性指数均不相关(P>0.05);影响物种多样性的主要因子有土壤含水量、土壤有机质、土壤pH值、土壤全氮含量和坡向,影响功能多样性的主要因子有土壤有机质、土层深度、土壤含水量和海拔。物种多样性和功能多样性分布主要受土壤因子的影响,分别占到总解释变异的29.1%和29.8%。本研究结果表明研究区草本植物物种多样性和功能多样性变化相对独立,物种多样性可能主要是由资源可利用程度决定,而功能多样性可能是生态位分化即环境筛选和物种间相互作用共同决定。