川西北不同退化程度高山草甸和亚高山草甸的植被特征

摘要：以川西北高原处于不同退化程度的高山草甸与亚高山草甸草地为研究对象,采用时空替换法和样方法对其退化演替过程中的植被特征进行了比较研究,以揭示两者退化过程中植被特征变化的相似性与相异性。结果表明,放牧干扰下的高山草甸草地物种丰富度变化,无明显退化-轻度退化-中度退化-重度退化呈高-低-高趋势,与亚高山草甸（低-高-低）相反,高山草甸退化演替上草地丰富度值变化范围为9.56～15.00种/m2（轻度退化最低约10种/m2）,亚高山草甸为11.80～25.08种/m2（轻度退化最高约25种/m2）。亚高山草甸物种多样性指数（Shannon Wiener Index）与均匀度指数（Pielou Index）的变化均显著高于高山草甸。盖度和高度在高山草甸和亚高山草甸上均随放牧强度的增大而下降,但亚高山草甸重度退化草地盖度（88.50%）则增高。高山草甸有毒有害植物地上现存量占群落地上现存量的比例变化呈上升趋势,但未达极显著（P＞0.01）水平;亚高山草甸无明显退化比例较小,仅为0.37%,与轻度退化(16.86%)、中度退化(14.80%)、重度退化(8.33%)差异显著。     

时间尺度上草地物种多样性和地上生产力的关系

物种多样性与地上生产力的关系一直是生态学研究的核心,但较少关注时间尺度上二者的关系。本研究以宁夏云雾山典型草原为研究对象,基于40年的定位观测试验,利用物种丰富度和植物多度作为物种多样性的衡量指标,地上生物量作为地上生产力的衡量指标,通过局部加权回归(Loess)、一般线性模型(GLM)等分析方法,检验物种丰富度、植物多度和地上生产力的变化趋势以及它们之间的关系。结果表明：在过去40年,物种丰富度和地上生物量随时间的变化整体表现为“单峰”状,即演替前期(1982—1993)上升、演替中期(1994—2011)相对平缓,演替后期(2012—2021)下降的变化模式,而植物多度则整体呈上升趋势。物种丰富度-地上生物量和植物多度-地上生物量之间均表现为“单峰”关系;物种丰富度与植物多度之间则表现为“倒单峰”关系,但它们之间的关系会因演替阶段的不同而发生变化。     

黄土丘陵区弃耕地群落演替过程中的物种多样性研究

选择9个弃耕地,对群落内植物种类、盖度、密度和生物量进行调查,分析了黄土丘陵沟壑区弃耕地植被恢复演替与物种多样性变化过程,结果表明:1)在弃耕时间为2,6,9,13,16,19,25,30和40年的群落中,演替序列为:猪毛蒿Artemisia scopari 群落→达乌里胡枝子Lespedeza davurica群落→冰草Agropyron cristatum群落→(达乌里胡枝子 铁杆蒿A.sacrorum)群落→白羊草Bothriochloa ischaemum群落→(白羊草 达乌里胡枝子)群落→(长芒草Stipa bungeana 达乌里胡枝子)群落→狼牙刺Sophora viciifolia群落;2)整个演替阶段的生活型:一年生草本群落→多年生草本群落→半灌木群落→灌丛群落;3)演替阶段主要以菊科、禾本科、豆科植物为主;4)Shannon-wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数在9年达到最高值,在25年时最低,而Simpose指数呈相反的趋势;5)2个相邻演替阶段具有较高的相似性系数.该区弃耕地植被恢复的进展演替缓慢,物种组成单一,群落结构简单,可以通过人为干扰(如补植等)加速植被的恢复.     

山西省亚高山草甸群落组成及其多样性研究

【目的】以山西省从南到北分布的6个亚高山草甸为研究对象,探讨亚高山草甸的群落物种多样性和空间分布格局。【方法】采用有限样方内生物多样性的测定方法,测定了从南到北分布的6个亚高山草甸的物种组成和多样性指数,并比较了各草甸之间的群落相似性。【结果】6个亚高山草甸上共有172种植物,菊科、禾本科、蔷薇科、豆科分布较为广泛。各草甸物种多样性指数存在显著差异（P<0.05）,其中大同市灵丘县亚高山草甸的群落物种多样性和丰富度指数最高,太原市娄烦县亚高山草甸的均匀度最高。从物种组成的群落相似性结果来看,吕梁市离石区亚高山草甸与大同市灵丘县亚高山草甸的物种组成相似性最高,忻州市宁武县亚高山草甸和大同市广灵县亚高山草甸的物种组成相似度最低。【结论】随着海拔的升高,亚高山草甸的多样性指数呈现随之降低的趋势。     

放牧和封育对青藏高原南缘亚高山草甸群落结构及物种多样性的影响

为探讨青藏高原南缘亚高山草甸的适宜管理措施,本研究以自由放牧、4年全年封育、4年生长季封育+非生长季放牧和20年生长季封育+季末割草管理下的亚高山草甸典型样地为研究对象,开展放牧和封育管理措施下亚高山草甸群落结构及物种多样性的比较研究。结果表明:退化亚高山草甸经4年的生长季封育+非生长季放牧管理,草地有害植物的优势地位降低,优良牧草的优势地位增加,物种丰富度显著下降,草地生产力、密度、盖度、多样性和均匀度无显著变化;经4年的全年封育管理,草地生产力、密度、盖度及优良牧草的优势度显著增加,优良牧草草地早熟禾(Poa pratensis)成为群落的单优势物种,群落的生态优势度急剧增加,丰富度、多样性和均匀度显著降低;经20年的生长季封育+季末割草管理,草地生产力、密度、盖度及优良牧草的优势度显著增加,草地早熟禾和大花嵩草(Kobresia macrantha)成为群落的优势物种,群落的生态优势度指数和丰富度指数显著增加,多样性和均匀度显著降低。可见,与自由放牧相比,3种封育措施均可增加滇西北退化亚高山草甸优良牧草的优势度,促进退化亚高山草甸植被的恢复,但封育后因群落中单个或少数物种在群落中的优势地位大大增加,草地中伴生种消失,物种丰富度和多样性降低。     

黄土高原弃耕地植被演替及其对土壤养分动态的影响

弃耕地演替过程中植被和土壤的互动效应对于植被恢复与重建具有重要意义。本研究选择黄土高原不同演替阶段的弃耕地(弃耕时间分别为1、6、12、22年),连续2年调查各弃耕地的物种丰富度、群落地上生物量,测定0~60 cm土层的土壤容重、pH值、土壤有机质和全氮含量,分析弃耕地演替过程中群落地上生物量、土壤理化性质的变化过程和趋势以及植被土壤之间的互动效应。结果表明:1)弃耕地演替过程中,弃耕早期(1~6年)为茵陈蒿+白莲蒿的杂草群落,演替中期(6~12年)为赖草群落,演替中后期(12~22年)为无芒隐子草+短花针茅群落。随着弃耕时间的增加,物种丰富度呈先减少后增加的变化趋势,地上生物量持续增加。2)土壤有机质和土壤全氮在0~10 cm土层中最高,表现出明显的表聚效应;弃耕时间和土层深度对土壤有机质和土壤全氮产生极显著的影响,弃耕时间与土壤有机质和土壤全氮之间均表现为负相关关系,土壤有机质和土壤全氮具有较为明显的时间效应。3)群落地上生物量与弃耕时间呈显著正相关关系,与土壤有机质和土壤全氮二者之间呈负相关关系,弃耕时间对群落生物量产生正效应,土壤有机质和全氮对群落生物量产生负效应。     

黄土高原弃耕地植被演替及其对土壤养分动态的影响

弃耕地演替过程中植被和土壤的互动效应对于植被恢复与重建具有重要意义。本研究选择黄土高原不同演替阶段的弃耕地(弃耕时间分别为1、6、12、22年),连续2年调查各弃耕地的物种丰富度、群落地上生物量,测定0～60cm土层的土壤容重、pH值、土壤有机质和全氮含量,分析弃耕地演替过程中群落地上生物量、土壤理化性质的变化过程和趋势以及植被土壤之间的互动效应。结果表明:1)弃耕地演替过程中,弃耕早期(1～6年)为茵陈蒿+白莲蒿的杂草群落,演替中期(6～12年)为赖草群落,演替中后期(12～22年)为无芒隐子草+短花针茅群落。随着弃耕时间的增加,物种丰富度呈先减少后增加的变化趋势,地上生物量持续增加。2)土壤有机质和土壤全氮在0～10cm土层中最高,表现出明显的表聚效应;弃耕时间和土层深度对土壤有机质和土壤全氮产生极显著的影响,弃耕时间与土壤有机质和土壤全氮之间均表现为负相关关系,土壤有机质和土壤全氮具有较为明显的时间效应。3)群落地上生物量与弃耕时间呈显著正相关关系,与土壤有机质和土壤全氮二者之间呈负相关关系,弃耕时间对群落生物量产生正效应,土壤有机质和全氮对群落生物量产生负效应。     

鼢鼠土丘演替对植物功能群与生产力的影响

利用空间序列代替时间序列的方法, 就高寒草甸鼢鼠土丘演替对植物功能群(生活型功能群和适口性功能群)及生产力的影响进行了研究。结果表明,鼠丘的演替对生活型功能群的影响表现为: 一年生 (或二年生)植物的物种多样性随着演替的进程而减少; 多年生禾草的物种多样性随演替的进程而增加; 莎草类和多年生杂类草的物种多样性均随演替的进程表现出单峰曲线格局。一年生植物的生产力随着演替时间的增加而下降, 多年生禾草和莎草类的生产力则在演替后期达到最大, 多年生杂类草生产力的峰值则出现在演替的中期阶段。 对牧草适口性功能群的影响为: 随着演替年限的增加, 有毒牧草和良等牧草功能群的物种多样性呈现出先增 (2~6年间) 后降 (6年以后) 的变化趋势; 而劣等、中等和优等牧草功能群的物种多样性均随着演替年限的延长而大幅度增加。有毒牧草和良等牧草的生产力亦呈现出先升后降的变化趋势; 劣等牧草的生产力随演替年限的增加而减少; 中等牧草和优等牧草的生物量均随演替年限的延长而急剧增加。由此可见, 鼢鼠土丘的演替使植物群落功能群多样性和草地生产力水平均有程度不同的提高。     

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.     

鼢鼠土丘植被恢复演替过程中的物种多样性变化

中华鼢鼠是亚高寒草甸的主要害鼠之一,其觅食掘洞的活动严重地破坏了草地原有的植被,同时也影响土丘植被恢复演替的过程。本研究调查分析了亚高寒草甸的鼢鼠土丘植被演替过程中群落种类组成,其结果表明,1)随着演替时间的推移,物种丰富度呈单调递增;2)Shanon-Wiener指数在群落演替初期先迅速增加,至顶极又略微降低;3)用相异性指数公式计算群落物种组成间的变化情况,结果显示,次生演替初期群落间物种组成的相异性程度较高;随着演替时间的推移,这种相异性逐渐减小。因而,鼠丘植被的演替过程是一个由分异至趋同的过程。     

生物多样性与生产力间的关系及对降水变化的响应

为研究降水变化对草地生物多样性与生产力关系的影响,以当地自然降水量为标准,利用人工控制方法模拟50%,100%和140%3个降水梯度,并运用重要值不等概抽样,人工模拟5个生物多样性水平,以地上植物量代表生产力,探讨生物多样性与生产力在降水变化背景下的关系。结果表明:在降水减少50%的情况下,生产力与生物多样性呈接近负相关的U型关系,生产力随物种数的增加而降低;在降水不变情况下,生产力与生物多样性呈U型相关关系;生产力与生物多样性在降水量增加40%的情况下呈现更典型的U型相关关系。同时,随着降水量的增加,生物多样性与生产力格局由接近负相关的不明显的U型相关关系转变为明显的U型相关关系,水分条件的改善使生物多样性水平高的组合生产力显著提高。     

放牧强度对环青海湖高寒草原群落物种多样性和生产力的影响

通过2年的连续放牧试验,采用比较样地法,调查了不同放牧强度对环青海湖高寒草原生物多样性和生产力的影响,并探讨了植物物种多样性与草地生产力之间的关系,为高寒草原的合理利用提供基础资料。结果表明:物种丰富度和多样性指数随放牧强度的增加基本呈单峰变化,即在中度放牧下多样性最高,重度放牧下群落物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均表现为最小;群落生产力随放牧强度的增加而降低(P<0.05);莎草科地上生物量差异不显著,禾本科和豆科生产力降低(P<0.05),杂类草生物量有增加趋势;禾草和豆科比例减小,莎草和杂类草比例增加;草地生产力与Simpson多样性指数和Alatalo均匀度指数呈显著的单峰函数关系(R²=0.910, P=20.027; R²=0.953, P=20.010),结合Simpson多样性指数和Alatalo均匀度指数才能更好地反映维持草地生产力水平的多样性指标。放牧强度是影响群落物种多样性和生产力及其关系的重要因素。     

丛枝菌根真菌与个体植物的关系及其对群落生产力和物种多样性的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是陆地生态系统的重要组成部分,能够与大约80%的陆地植物种类形成AMF-植物共生体。AMF能够影响个体植物的养分吸收,调节物种间的相互作用和植被更新,进而对群落生产力和物种多样性产生重要影响。为了把握AMF与个体植物、植物种间作用以及植物群落关系的研究现状,阐明AMF对群落生产力和物种多样性的作用机制,本研究拟从以下几个方面进行论述。首先,分析了物种水平上AMF与植物间的共生关系及其影响因素,提出预测AMF在不同土壤磷水平下对植物生长影响的概念模型。其次,总结了AMF对植物种间相互作用关系以及幼苗定植的影响。最后,分析了AMF对群落生产力和物种多样性的作用机制,提出相应的预测模型。对于实际生产,本文的研究结果能够应用到牧草生产和草地管理中,为利用人工草地土壤中AMF的养分吸收功能和天然草地的多样性保育及稳定性维持提供了科学根据。对于学术研究,本文综合了国内外最新研究进展,分析了当前研究中存在的科学问题,并对今后的研究方向进行了展望。     

不同放牧强度下羊草草甸草原群落特征及多样性分析

研究放牧强度对群落植物多样性的影响对草原合理利用维持其群落稳定具有重要意义。通过不同放牧强度的比较试验,研究不同放牧强度下内蒙古呼伦贝尔温带草甸草原群落物种重要值的变化,并比较生产力和α 多样性指数的变化,分析生产力与多样性之间的关系,为制定合理的放牧率提供理论依据。结果表明:群落在中度放牧强度条件下能够维持较高的多样性;随着放牧强度的增加,伴生种二裂委陵菜(Potentilla bifuica)成为次优势种;如果持续过度放牧,羊草(Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.)可能被二裂委陵菜和苔草(Carex siderosticta Hance)等杂类草代替,草场退化。     

生物多样性,生态系统功能与时空尺度

生物多样性与生态系统功能的关系已成为重大的科学问题呈现在生态学界。大量的研究表明, 生物多样性对系统生产力、分解性、养分循环以及稳定性等多种功能均有重要影响。本研究在众多研究的基础上, 就生物多样性的基本内容——物种多样性对生态系统功能的2个方面,即生产力和入侵性的关系模式、作用机理、存在的争议, 以及时空尺度对其的影响作一综述。通过生物多样性与生态系统功能关系基本理论的探讨, 阐明生物多样性对生态系统功能的重要影响及潜在机理, 以期为相关研究者提供科学参考, 以促进我国的生物多样性研究。     

松嫩平原苏打盐碱地羊草人工移栽草地生物多样性特征和生物量

为探明羊草（Leymus chinensis）移栽对松嫩平原盐碱草地生物多样性和生产力的影响,通过对比方法开展羊草移栽试验。结果表明：羊草移栽提高了草地群落的植物种类和密度,羊草移栽处理下植物总密度为566.20株· m^-2,是对照（82.60株·m^-2）的6.85倍,处理间差异显著（P<0.05）;羊草移栽处理Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalf物种丰富度指数均高于对照,提高了群落生物多样性;除此之外,羊草移栽处理植物地上总生物量为357.77 g·m^-2,是对照（167.34 g·m^-2）的2.14倍,处理间差异显著（P<0.05）,说明移栽羊草提高了植物群落的生产力,进而大大增加了草地产出效益,羊草移栽处理总收入为3 938.00元· hm^-2,是对照（534.40元·hm^-2）的7.37倍,处理间差异极显著（P<0.01）。羊草移栽技术能够在提高系统生物多样性的同时,实现生产经济效益的倍增,是一项值得在松嫩平原西部盐碱化地区推广应用的技术模式。     

青藏高原高山嵩草草甸植物多样性和土壤养分对放牧的响应机制

以青藏高原高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸为对象,研究不同放牧强度对草甸群落植物多样性、土壤化学性状及土壤有效态微量元素的影响,旨在为高山嵩草草甸生态系统保护和恢复提供科学依据。结果表明:随着放牧牦牛强度的增加,高山嵩草草甸群落的盖度、群落物种数、物种多样性、地上生物量均显著降低,重度放牧与对照间差异显著(P<0.05),而适度放牧与对照间差异不显著;放牧对土壤化学性状的影响主要表现为,随着放牧强度增加,0~30 cm土层中有机质、速效氮、全磷和速效磷含量减少,而适度放牧全氮含量与对照间差异不显著。适度放牧下10~20 cm土层中全磷和速效磷含量显著增加,与对照和重度放牧相比差异显著(P<0.05)。不同放牧强度下土壤有效态微量元素Fe,Mn,Cu和Zn的含量差异显著(P<0.05)。不同放牧强度对高山嵩草草甸的土壤有效态微量元素含量影响不同,从高到低依次为Fe>Mn>Zn>Cu。因此,适度放牧是保护高山嵩草草甸植物多样性、维护土壤养分以及提高草地生产力的有效途径。     

牧草混播生态系统功能研究进展

牧草混播是人工草地的重要种植方式之一,大量研究表明牧草混播具有显著的增产提质效果。了解其种间互作机理并探究其生态系统功能和服务,对于维持混播草地的稳定生产和实现人工草地种植的可持续发展具有重要意义。本研究根据目前国内外研究成果,从种间互补与竞争及地上、地下等方面分析了牧草混播的种间互作机理,从生态系统功能和服务角度论述了混播对牧草产量、品质提升、养分利用、土壤动物和微生物、系统稳定性等方面的影响。最后,指出未来我国人工混播草地研究中应注重有针对地选择特定功能的物种,明确影响物种间互作的因素,同时关注地上-地下耦联机制及草-畜互作等方面。     

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。