基于物种重要值和土壤水分的草原群落边界判定

对河北沽源草地生态系统野外观测研究实验站外不同区域的草原进行调查,统计其各物种重要值,并测定土壤水分,利用游动分割窗技术判定群落边界,以期为草原景观界面判定提供新思路。结果表明:基于物种重要值的欧式平方距离(SED)峰值分析发现,窗口大小为12个及12个以上样地单位时,SED峰值曲线趋于稳定,能较好的反映地上植被群落的分布格局。峰值图上出现4个明显的波峰,依据变化幅度可以判定2个是急变性过渡带,2个是渐变性过渡带。水分与群落分布的格局具有一定相关性,群落分布格局对土壤水分变化做出响应,并呈现一定的滞后性。试验结果验证了游动分割窗技术在草原景观界面判定的可行性。     

蒙辽农牧交错区草地植物群落能量特征研究

农牧交错区是我国重要的生态脆弱区,是遏制草地沙化转移的重要生态屏障。植物能量是生态学功能研究中的基本概念之一,能量的传输与转化是生命运动的基础特征。因此文章选取蒙辽农牧交错区为研究区域,对草地植物群落能量特征进行分析。结果表明:大针茅群落平均热值显著高于黄蒿、胡枝子、糙隐子草三个群落的平均热值;而黄蒿群落、胡枝子群落、糙隐子草群落三者之间无显著性差异。大针茅群落能量现存量最高,其与黄蒿、糙隐子草群落之间有明显差异;胡枝子群落与大针茅、黄蒿、糙隐子草群落之间也无明显差异。     

黄土丘陵区不同管理方式下草地优势种群的生态位

以吴起县杨青川流域草地为研究对象,对封育(Enclosure)、放牧(Grazing)、施肥(Fertilization)、刈割(Clipping)、灭鼠(Deratization)5种管理方式的草地群落进行调查,并运用Levins生态位宽度和Pianka生态位重叠指数对5种管理方式下主要植物种群生态位特征进行分析。结果表明,达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、赖草(Leymus secalinus)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)和硬质早熟禾(Poa sphondylodes)的种群总生态位宽度较大,封育放牧施肥刈割灭鼠管理模式下,生态位宽度最大的分别是达乌里胡枝子、赖草、紫花地丁(Viola philippica)、达乌里胡枝子和猪毛蒿,生态位宽度值大于4的物种数分别为6、6、3、4和3种。不同管理方式下各种对间的重叠指数平均值由大到小依次封育放牧施肥刈割灭鼠。施肥管理中,种群间生态位宽度与生态位重叠之间存在线性关系,其它管理方式中种群生态位宽度与生态位重叠之间不存在线性关系。生态位分析表明,封育和放牧管理下种群间对资源的需求趋于相同,彼此间通过竞争共存,有利于群落演替,草地生态系统逐渐得到恢复,施肥、刈割、灭鼠管理使群落物种竞争排序发生变化,破坏了草地生态系统原有的竞争机制,导致群落向简单群落演替。从牧草发展角度出发,封育、施肥和刈割有利于优质牧草生长。     

毛乌素沙地密集型克隆植物根围AM真菌多样性及空间分布

在毛乌素沙地选设3个样地,系统研究2种密集型克隆植物白沙蒿和黑沙蒿根围丛枝菌根真菌的多样性、分布及共生体结构特征。结果显示,AM真菌的分布及多样性与宿主植物和土壤条件密切相关,黑沙蒿根围AM真菌的孢子密度高于白沙蒿,水肥条件较好的榆林样地黑沙蒿根围孢子密度最高。本试验共分离出AM真菌6属20种,其中地球囊霉(Glomus geosporum)是黑沙蒿根围的优势菌种,光壁无梗囊霉(Acaulospora laevis)为白沙蒿根围的优势菌种。2种沙蒿根围孢子密度在3个样地均与土壤深度显著负相关,最大值出现在0~20 cm表层土。菌丝侵染率与泡囊侵染率呈显著正相关,丛枝侵染率与菌丝圈百分率显著正相关。丛枝侵染率与宿主植物须根在土壤中的分布变化密切相关。分析表明,2种沙蒿均为典型的丛枝菌根植物,其优异固沙性能的主要原因之一是特化根系与丛枝菌根真菌共生互补的结果。同时,荒漠土壤-植物-菌根最佳组合的优势菌种的筛选,可为毛乌素沙地植被恢复提供材料和依据。     

土壤丛枝菌根真菌与宁夏主要草原类型植被群落分布间的相互关系研究

为揭示宁夏不同草原类型土壤丛枝菌根（AM）真菌分布特征及其差异机制,以长期围封的荒漠草原（白草+甘草、短花针茅+牛枝子+猪毛蒿、黑沙蒿、短花针茅）和干草原（长芒草+赖草+甘肃蒿）植被群落为研究对象,利用脂肪酸指纹图谱和Illumina高通量测序的方法,研究了土壤AM真菌多样性、组成与草地植被群落特征、土壤环境因子间的相互关系。结果表明：干草原样地以16：1ω5c中性脂表征的土壤AM真菌生物量与荒漠草原4种植被群落样地间均有极显著差异（P<0.01）。长芒草+赖草+甘肃蒿群落草地土壤AM真菌的香农-维纳指数、辛普森指数、Chao1丰富度指数、Pielou均匀度指数均显著高于荒漠草原4种植被群落样地（P<0.05）。荒漠草原、干草原的5种植被群落下土壤AM真菌分属1门、3纲、4目、7科、8属、50种,球囊霉属（Glomus）、类球囊霉属（Paraglomus）是优势属。不同AM真菌分类水平下,干草原与荒漠草原土壤有11类AM真菌的相对丰度有显著性差异。非度量多维尺度（NMDS）分析表明,干草原与荒漠草原土壤AM真菌群落空间分布距离较远,AM真菌群落间相似性较低（Stress=0.17,P=0.001）。Pearson相关分析显示,AM真菌群落香农-维纳多样性指数、Chao1丰富度指数与对应草地植被群落香农-维纳指数、群落物种数、总生物量、群落重要值呈显著或极显著正相关（P<0.05或P<0.01）。AM真菌的幼套球囊霉属（Claroideoglomus）、类球囊霉属相对丰度与土壤全氮、全磷、碱解氮、有机质、速效钾含量呈显著或极显著正相关。降水量、海拔导致对应植被群落土壤理化性质、植被群落特征差异是驱动荒漠草原和干草原土壤AM真菌多样性及优势属相对丰度显著变化的主要因素。     

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.     

盐池县人工封育草地植物生态位动态研究

通过2007、2009和2011年的实地调查,采用Levins生态宽度指数及Pianka生态位重叠指数研究了3种不同封育措施对宁夏盐池干旱半干旱区草地植物生态位的影响。结果表明,老封育区优势种为刺沙蓬(Salsola ruthenica)和阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus),经过封育刺沙蓬的优势地位有所下降,阿尔泰狗娃花的优势地位有所上升;新封育区优势种为黑沙蒿（Artemisia ordosica）、刺沙蓬和丝叶山苦荬（Ixeris chinensis var.graminifolia）,经过封育刺沙蓬的优势地位有所下降,丝叶山苦荬的优势地位明显上升;对照区的优势种为黑沙蒿、沙蓬刺、苦豆子（Sophora alopecuroides）,经过封育黑沙蒿在3个时期均处于主导地位,沙蓬刺的生态位宽度稳中有所上升。老封育区优势物种之间的生态位重叠值经过封育呈下降趋势,新封育区呈上升趋势。     

那木斯莱自然保护区围封草地主要种群生态位特征研究

采用Levins生态位宽度公式和Pianka生态位重叠公式测定了辽西北那木斯莱自然保护区围封草地主要种群的生态位宽度与生态位重叠。结果表明:兴安胡枝子、糙隐子草、差不嘎蒿、冰草、荻、冷蒿和展枝唐松草等7种物种的生态位宽度明显高于其他种群,形成了群落共优种。其中兴安胡枝子的生态位宽度指数最大是0.95,其他的分别0.8、0.75、0.75、0.65、0.63和0.6。生态位宽度小于0.1的种群有27种,占总种数的46.6%。生态位重叠值大部分在0.3～0.6之间,占总种对的71%,7个生态位宽度较大的种群之间的生态位重叠指数在0.57～0.88之间,形成了几个生态位宽度较大的物种有着较高生态位重叠的格局。     

宁夏盐池南海子湿地交错带判定及植被稳定性分析

为研究半干旱区盐碱湿地生态交错带及其植被群落多样性和稳定性,于2016年7月通过样方(1m×1m)调查法对哈巴湖自然保护区的南海子湿地进行了野外植被调查。首先通过游动分割窗技术将研究区定量划分为湿生带、交错带和旱生带3个不同生活环境地带(以下简称生境带),采用Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数、Margalef物种丰富度指数分析不同样线不同生境带间的植物群落多样性,采用M.Godron稳定性测定方法分析不同生境带植物群落稳定性。结果表明,1)东、西样线窗口宽度为6个样方,南、北样线窗口宽度为8个样方时交错带的边界可以被清晰地划定;2)不同样线不同生境带Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数的排列顺序均为交错带旱生带湿生带,而Margalef物种丰富度指数的排列顺序为湿生带旱生带交错带;3)湿生带植物种数最少,以耐盐碱植物为主,植被群落最稳定,旱生带次之,交错带植被种数最多,群落最不稳定。     

不同植被类型对毛乌素沙地土壤有机碳的影响

通过对比分析毛乌素沙地9种主要植被类型样地中的土壤有机碳含量和密度及其在土壤剖面上的分布差异,研究了不同植被类型对毛乌素沙地土壤有机碳的影响。结果表明,0~80 cm深度的土壤有机碳密度与平均土壤有机碳含量的大小关系均为:马蔺群落>芨芨草群落>旱柳群落>固定沙地油蒿群落>沙柳群落>半固定沙地油蒿群落>农田>中间锦鸡儿群落>流动沙地。随着土层加深,固定沙地油蒿群落、中间锦鸡儿群落、旱柳群落、芨芨草群落、马蔺群落和农田的有机碳含量均显著增加,而半固定沙地油蒿群落、流动沙地、沙柳群落的土壤有机碳含量随土层加深逐渐减少。各植被类型土壤有机碳密度在土壤剖面上的垂直分布格局和有机碳含量相似,但二者变化幅度不同。在流动沙地上进行植被建设有助于土壤固碳,且油蒿群落和沙柳群落的固碳效果较好。应尽量减少和避免强烈的人为干扰,以防止浅层土壤碳发生变化,维持土壤碳库稳定。     

贵州人工草地-农田景观土壤水分界面研究

采用野外测定、室内统计和移动窗口法相结合,对贵州人工草地-农田界面土壤水分的时空分布和影响宽度动态进行了研究,以期为西南山区的退耕还草和草田轮作/间作提供参考。结果表明:在空间上,研究区人工草地土壤表层(0～20 cm)的含水量高于农田;在时间上,研究区一年四季土壤表层水分的表现为“高-低-高”的变化规律,表明春季、夏季和秋季、冬季分别为土壤水分的贮存期、消耗期、恢复期。通过移动窗口法判定得出,研究区土壤水分界面位置与景观界面位置重合,春季界面总宽度为41 m,一年四季表现为“宽-窄-宽”的变化规律,土壤水分界面在农田系统的影响域变化与总界面宽度保持一致,而在人工草地系统则表现为随着季节的推移界面影响域越来越窄;由此可将研究区划分为人工草地功能区系统、人工草地-农田复合功能区系统和农田功能区系统。该研究对南方草地畜牧业的可持续发展和界面理论的丰富具有参考价值。     

空心莲子草入侵对乡土植物群落组成及植物多样性的影响

系统研究了空心莲子草Alternanthera philoxeroides入侵对江西省上饶市郊区乡土植物群落物种种类组成及物种多样性的影响。选取20个有空心莲子草入侵的样方,并在与之相距5 m处选取等面积的没有或有很少空心莲子草植株的20个样方作为对照,应用Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Alatalo均匀度指数分析了空心莲子草入侵乡土植物群落的多样性变化格局。结果表明：1）所有样方中共计出现59种植物,隶属于29科,在试验样方中出现的物种数量和种类都低于在对照样方中出现的物种数量和种类。2）试验样方和对照样方的物种重要值分布存在较大的差异,表明在空心莲子草入侵的胁迫下,群落物种格局发生了变化。3）分析了空心莲子草重要值与多样性指数、均匀度指数的关系。当空心莲子草重要值小于29.7时,乡土植物多样性指数和均匀度指数都随空心莲子草重要值的增加而增加,而空心莲子草重要值大于29.7时,各项指数都随重要值的增加而减小,当空心莲子草重要值大于64.3时,各项指数急剧下降。表明空心莲子草的入侵可影响乡土植物群落物种多样性,并产生正向影响和负向影响,当空心莲子草入侵量达到一定的阈值,将导致乡土植物多样性下降。     

科尔沁丘陵草甸草原蝗虫群落特征与植被的关系

近年来, 科尔沁丘陵草甸草原发生周期性、大面积、高密度的蝗虫灾害, 威胁着该区畜牧业的发展。本研究对该草原类型4类植被样地[样地Ⅰ:贝加尔针茅(Stipa baicalensis)+羽茅(Achnatherum sibiricum)群落;样地Ⅱ:中华糙隐子草(Cleistogenes chinensis)+兴安胡枝子(Lespedeza daurica)群落;样地Ⅲ:蓖齿蒿(Artemisia pectinatal)群落;样地Ⅳ:糙隐子草(C. squarrosa)群落]的植物群落、蝗虫群落及二者之间的关系进行了分析。结果表明, 不同样地间的植物群落丰富度、多样性和均匀度指数差异显著(P＜0.05);蝗虫群落丰富度、多样性和均匀度指数差异不显著(P0.05);4类样地中蝗虫群落与植物群落相关参数之间的相关性表现各异:样地Ⅱ蝗虫群落多样性与植物群落多样性呈负相关但不显著(P0.05), 样地Ⅰ和Ⅲ蝗虫群落多样性与植物群落多样性呈正相关但不显著(P0.05), 样地Ⅳ蝗虫群落多样性与植物群落多样性呈显著正相关(P0.05)。植物群落所构成的栖境条件以及蝗虫自身生物学特点影响或决定蝗虫的分布与发生;蝗虫对栖境选择的多样性反映了蝗虫具有较强适应能力及蝗虫与植被的协同作用。     

Appropriate Sample Sizes for Monitoring Burned Pastures in Sagebrush Steppe: How Many Plots are Enough,and Can One Size Fit All?

Statistically defensible information on vegetation conditions is needed to guide rangeland management decisions following disturbances such as wildfire, often for heterogeneous pastures. Here we evaluate sampling effort needed to achieve a robust statistical threshold using > 2 000 plots sampled on the 2015 Soda Fire that burned across 75 pastures and 113 000 ha in Idaho and Oregon. We predicted that the number of plots required to generate a threshold of standard error/mean ≤ 0.2 (TSR, threshold sampling requirement) for plant cover within pasture units would vary between sampling methods (rapid ocular versus grid-point intercept) and among plot sizes (1, 6, or 531 m²), as well as relative to topography, elevation, pasture size, spatial complexity of soils, vegetation treatments (herbicide or seeding), and dominance by exotic annual or perennial grasses. Sampling was adequate for determining exotic annual and perennial grass cover in about half of the pastures. A tradeoff in number versus size of plots sampled was apparent, whereby TSR was attainable with less area searched using smaller plot sizes (1 compared with 531 m²) in spite of less variability between larger plots. TSR for both grass types decreased as their dominance increased (0.5–1.5 plots per % cover increment). TSR decreased for perennial grass but increased for exotic annual grass with higher elevations. TSR increased with standard deviation of elevation for perennial grass sampled with grid-point intercept. Sampling effort could be more reliably predicted from landscape variables for the grid-point compared with the ocular sampling method. These findings suggest that adjusting the number and size of sample plots within a pasture or burn area using easily determined landscape variables could increase monitoring efficiency and effectiveness.     

放牧对西藏高寒嵩草草甸地上生物量空间分布的影响

以西藏自治区工布江达县的高寒嵩草（Kobresia）草甸为研究对象,利用地上生物量测定法对草地群落进行实地调查,并结合γ分布模型,从空间异质性角度来探索放牧对西藏高寒草甸地上生物量及其空间分布格局的影响,以期为高寒牧区退化草地的恢复及生产力的提高提供理论指导。结果表明：未放牧区（N）、适度放牧区（M）和重度放牧区（H）植物种地上生物量的空间分布与γ模型均具有很好的吻合性;样方内的平均生物量随着放牧强度的增大而减少,且适度放牧、重度放牧与未放牧区生物量之间均差异极显著（P<0.01）;群落的空间异质性表现为N>H>M,且草地植物种的生物量与其空间异质性负相关。因此在草地的管理与利用中,应有效控制植物群落的空间异质性来提高草地生产力,实现草畜平衡。     

短花针茅荒漠草原不同放牧强度土壤线虫群落研究

为探明短花针茅荒漠草原土壤线虫群落分布特征及不同放牧强度对土壤线虫群落的影响,该研究对短花针茅荒漠草原4个不同放牧强度草地的线虫群落进行了系统调查。结果表明：试验区共捕获18属7 200条/100 g干土线虫。拟丽突属、丽突属2个属分别占个体总数的22.78%、41.90%,为该地区的优势类群。多样性分析表明：线虫群落个体数、物种丰富度均为轻度放牧草地大于其余放牧强度草地;群落多样性指数为对照样地>轻度放牧草地>重度放牧草地>中度放牧草地;群落均匀度指数为重度放牧草地>对照样地>（轻度放牧草地=中度放牧草地）。生态指数分析表明：成熟度指数为轻度放牧草地>对照样地>中度放牧草地>重度放牧草地,可见轻度放牧草地和对照样地土壤较稳定,而重度放牧草地土壤受外界活动扰动程度最大;通道指数为中度放牧草地>重度放牧草地>轻度放牧草地>对照样地。此外,通过对不同放牧强度草地植物群落多样性、生物量、盖度、平均高度、枯落物干重、土壤含水量、酸碱度、土壤有机质等环境因子与土壤线虫群落特征指数进行多元逐步回归分析,阐明了放牧条件下影响土壤线虫群落的关键生态变量。研究结果可为确定有益于荒漠草原线虫群落生物多样性维护的放牧强度提供参考。     

云雾山本氏针茅草地群落恢复演替过程中的物种多样性变化动态

采用样方法对云雾山干草原区本氏针茅草地群落进行长期定位监测,对未封育样地和封育5,10,15,20和25年样地群落的平均高度、盖度、多度和地上生物量以及植物多样性进行实地调查分析,以研究围栏封育对草地植物群落特征动态变化的影响.结果表明,围封10年样地群落的高度、多度以及地上生物量最大,而群落的盖度则随封育年限的增加呈显著增加趋势,在封育25年达到最大;围栏封育的不同年限也显著影响了群落的物种多样性,在围封10年样地群落具有最高的多样性指数,围封15年样地具有最高的丰富度指数,而均匀度指数则是在未封育群落中表现为最高值,最低值是在物种丰富度最高时出现.由此可见,围栏封育在一定时间范围内可以显著改善群落的特征,增加群落的生产力,对于本研究地本氏针茅群落的最佳封育期限为10～15年,但围封时间过长在草地退化方面有一定程度的影响.     

Optimal Sampling Designs for Monitoring Plant Frequency

Plant frequency is a pragmatic surrogate for plant density in protocols designed for the long-term monitoring of diverse communities. Frequency estimates are based on presence/absence data from plots of fixed size, and plots are usually spatially aggregated into sites (often transects) to reduce field effort. Using a combination of statistical models and computer simulations, we identify sampling designs that maximize statistical power for detecting changes in underlying plant density based on the analysis of plant frequency. The optimal plot size for collecting frequency data decreases both with increasing spatial variation in local density (spatial structure) and with increasing numbers of plots per site. Over realistic ranges for these parameters, plots of optimal size yield mean frequencies that vary from 20% to 80%. However, with the exception of highly overdispersed populations, power is relatively insensitive to plot size; consequently, a plot size that yields a mean frequency of 50% usually provides nearly maximal power. For population monitoring, in which comparisons are made between successive samples from the same population, repeated measures from fixed sites improve statistical power substantially if there is spatial structure among sites, provided that the spatial pattern is at least partially consistent over time. However, there is still a power loss to the extent that the pattern of spatial structure among sites changes over time (a site-by-time interaction). This power loss can be mitigated by increasing the spacing between plots within sites, which has the effect of increasing the within-site structure and reducing the between-site structure. With more than 1 plot per site, there is no statistical advantage to obtaining repeated measures from fixed plots; relocating plots within sites in successive samples may therefore be advisable to minimize disturbance to the community.     

不同放牧强度对西藏邦杰塘高寒草甸土壤种子库的影响

通过研究不同放牧强度下地上植被群落的物种组成、植物生活型、土壤种子库物种种类和种子数量等特征,探讨了地上植被与土壤种子库之间的关系及种子库在地上植被群落构建中的作用,拟为高寒草甸的管理,特别是高寒地区退化生态系统的恢复与重建提供参考。结果表明：土壤种子库物种多样性指数和丰富度指数在围栏样地和中牧样地之间差异不显著。重牧样地土壤种子库物种多样性指数和丰富度指数显著低于中牧样地（P<0.05）;围栏样地、重牧样地、中牧样地土壤种子库密度表现为重牧 >围栏 >中牧,其中重牧样地土壤种子库密度显著高于中牧样地（P<0.05）,达4952.7粒·m^-2;中牧样地和围栏样地的种子库和地上植被之间相似性较低,二者的地上植被与土壤种子库Sorensen相似性指数分别为0.48和0.44。重牧样地上嵩草属（Kobresia）植物严重退化,地上植被群落和土壤种子库均以杂类草物种占优势,地上植被与土壤种子库表现出较高的相似性。因此,对于有退化趋势的嵩草草甸,适当的围栏并考虑利用本地多年生优良牧草种子进行补播将是有利的;嵩草高寒草甸土壤种子库种子主要集中在0~5cm,且各样地中种子数量均随着土壤深度的增加而减少。