科尔沁沙地流动沙丘植被恢复过程中群落组成及植物多样性演变特征

流动沙丘是科尔沁沙地土地沙漠化的产物之一,植被恢复重建是流沙治理的主要措施。本研究以1996年围封的流动沙丘为研究对象,调查了流动沙丘自然恢复过程中植被组成、物种多样性及土壤性状的变化,并分析了流动沙丘植被与固定沙地植被的物种相似性。结果表明流动沙地自然恢复过程中,一年生植物和多年生植物的物种数变异较大,而在固定沙地2种类型植物的物种数相对稳定。从1996到2000年,Shannon-Weaver多样性指数明显上升,但2000年以后呈微弱的下降趋势,这种下降可能与当时的气候干旱有关。植被均匀度指数的变化与多样性指数的变化相似。土壤有机碳、全氮显著增加,中粗砂含量显著下降,极细砂和粉粒含量明显增加。植被组成的相似性指数和对应分析结果说明,流动沙地植被组成的变化直接反映流动沙地向固定沙地的演替趋势。     

科尔沁沙地草场物种多样性特征及其与生境的关系

通过对科尔沁沙地不同固定程度的沙丘及其各部位的野外植被和生境的样地调查以及室内实验室分析,应用生物统计学的方法研究了沙地植被在时间和空间尺度上的变化特征及其与生境的关系.研究结果表明:1)该沙地植被的物种多样性在不同固定程度类型的沙丘和各部位之间,从总体来讲,存在明显差异,随着沙地固定程度的增加,沙地表面的细颗粒含量和有机质含量增大,植物种多样性在增大.沙地植物种多样性指数与地表＜0.1 mm颗粒百分含量成正相关,与沙质地表有机质含量基本服从线性函数y=0.163 6x 1.230 9或三次函数y=-0.058 1x3 0.478 1x2-0.859 1x 1.806 5.不同固定类型植被间存在显著差异,流动沙丘和半固定沙丘的各个部位植物种多样性存在显著或极显著差异.但固定沙丘的各部位之间,植物种多样性差异不显著;2)沙地植被在较小尺度上的空间异质性随着沙丘固定程度的逐渐增加,空间异质性程度逐渐减小.沙地植被空间异质性程度与地表＜0.1 mm颗粒百分含量呈负相关,基本服从指数函数y=0.229 7e-0.046 1x,与沙质地表有机质含量基本服从乘幂关系y=0.195 5x-0.721 1;3)对同一固定程度类型的沙丘迎风坡而言,坡中部的植被空间异质性一般都小于其下部和上部,其原因是否是迎风坡各部位的坡度、风蚀风积强度的变化所致或者是坡面气流场特性对植物繁殖体传播的影响所致,还有待于今后进一步研究.     

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。     

"黑土型"退化草地群落组成及物种多样性分析

高寒草甸草场广泛分布于青藏高原东部及其周围山地，是青藏高原可利用草场的重要组成部分。由于青藏高原严酷的自然环境和恶劣的气候条件，加上人类破坏活动的加剧和家畜数量猛增，及超载过牧现象严重，造成高寒草甸类草地严重退化，在部分地区甚至出现“黑土滩”景观。近年“黑土滩”面积有不断蔓延扩大的趋势，对人类的生产生活构成日益严重的威     

科尔沁沙地草甸草场退化的原因与植物多样性变化

对科尔沁沙地典型草甸植被主要群落的优势种群在22年间的消长和物种多样性的变化进行了研究,分析了造成草场退化的主要原因。结果表明,科尔沁沙地草甸植被已出现了严重退化现象,物种多样性和均匀度下降,生态优势度上升。牧草产量和质量显著下降,优良牧草数量减少,适口性较差和有毒有害植物增加。造成草甸草场退化的主要原因有气候的暖干化、生境干旱化、土壤盐渍化和过度放牧,其中过度放牧是造成草甸植被退化的直接原因。分析了过度放牧对群落组成、生物量、物种多样性以及对建群种根茎中营养物质含量的影响等。     

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。     

贵南县不同退化草地物种多样性的研究

在贵南县温性草原中选择3个具有代表性的退化草地进行物种多样性的研究和分析.结果表明,塔秀乡达龙滩、森多乡完秀滩和过马营镇哇什滩多样性指数、丰富度指数、均匀度指数随退化程度的加剧而减小.过马营镇哇什滩重度退化草地多样性指数、均匀度指数均小于轻度和中度退化草地,丰富度大于中度退化草地.3个不同退化地区多样性指数减小,丰富度指数总体有递减趋势,而均匀度指数先增加后减小再增加后减小,呈现出波浪式变化,但变化不明显.     

不同年限封育对黄土高原典型草原地上植被的影响

为了揭示自然恢复过程中植被动态变化规律,以黄土高原典型草原为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,分析不同年限封育(0、5、15、23和32年)对草地植被特征、物种多样性和群落演替动态变化的影响。结果表明,随着封育年限的增加,枯落物量和厚度呈递增趋势,群落盖度呈先增加后降低趋势,群落密度呈递减趋势,地上生物量和禾草地上生物量均呈先增加后降低的趋势,且均在封育23年草地达到了峰值。不同年限的封育对Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数影响不显著(P0.05)。地上植被的物种丰富度呈先增加后降低趋势,且在封育15年达到峰值。地上植被群落封育演替的一般模式为杂类草生长阶段→本氏针茅(Stipa bungeana)逐渐占优势阶段→本氏针茅稳定发展阶段。     

青海湖流域草地植被与物种多样性空间分异研究

【目的】揭示青海湖流域草地植被及物种多样性的空间分异规律。【方法】基于野外调查和遥感技术对草地进行分区,采用 Patrick 丰富度指数、Shannon-wiener 多样性指数、Pielou 均匀度指数和 Simpson 优势度指数分析各类型区物种多样性和重要值。【结果】1）青海湖流域草地主要以禾本科、菊科及莎草科为主。温性草原优势种以芨芨草、短花针茅和西北针茅为主;中海拔的高寒草地形成以冰草、冷蒿和紫花针茅为优势种的草地类型;高寒草甸以嵩草属为主,形成了高山嵩草、矮嵩草、北方嵩草、线叶嵩草草地类型。2）低盖度区以紫花针茅和北方嵩草为优势种,具有耐寒、耐盐碱特点;中盖度区优势种为高山嵩草、线叶嵩草、藏嵩草;高盖度区多以芨芨草、克氏针茅、紫羊茅为优势种,群落结构层次明显。3）不同盖度分区的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数呈低盖度（VFC＜0. 3）＜中盖度 （VFC0. 3~0. 6）＜高盖度（VFC＞0. 6）,优势度指数呈相反趋势。4）不同草地类型：丰富度指数、多样性指数,形成了“低-高-低”的单峰曲线,在高寒草原区较高,分别介于（0. 659~2. 897）和（5~26）;高寒草甸均匀度指数较高（0. 146~0. 919）。【结论】盖度对草地物种多样性的影响较小,不同草地类型物种多样性主要受海拔影响,所以海拔是影响青海湖流域草地植被与物种多样性的主要因素。     

不同恢复年限草地群落水平植物功能性状及功能多样性分析

植物功能性状与功能多样性是评价草地生态系统功能的重要工具。本研究以黄土高原丘陵沟壑区不同恢复年限人工刺槐林林下草地和自然撂荒草地作为研究对象,通过对草地植物群落及功能性状进行调查,分析不同恢复年限草地群落水平植物功能性状及功能多样性动态变化,结果显示：1）林下草地和自然撂荒草地植物群落主要以多年生菊科和蔷薇科为主;2）随恢复年限增加,林下草地植物从以双子叶为主逐渐演替到以单子叶为主,从以菊科为主逐渐演替到以禾本科为主;而撂荒草地物种始终以菊科为主,且在恢复过程中逐渐演替为以灌木和半灌木为主的群落;3）林下草地群落水平叶片功能性状值大于撂荒草地,而群落水平盖度、密度和地上生物量性状小于撂荒草地。撂荒草地物种多样性和功能多样性指数高于林下草地,撂荒草地相较林下草地具有更高的生态效益。本研究可为黄土高原丘陵沟壑区草地生态系统功能评估提供理论依据。     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿灌丛降雨截留特征研究

本研究于2009年6-9月,在科尔沁沙地选择主要固沙灌木——小叶锦鸡儿为研究对象,通过对该灌丛的穿透雨和树干茎流的观测,确定了截留量、穿透雨量和茎流量在降雨分配中的比例,分析了降雨量和降雨强度对该灌丛的降雨截留量、穿透量的影响。试验期间,完整观测了穿透雨和茎流量的降雨总共为103.1mm,其中的穿透雨量、茎流量和截留量分别为73.1,4.1和25.9mm,分别占降雨的百分比为70.9%,4.0%和25.1%。回归分析表明该灌丛的穿透雨量、树干茎流量和截留量都与降雨量呈正相关关系,而穿透百分比和截留百分比则与降雨量的指数函数拟合较好;穿透百分比与1h最大降雨强度呈指数相关关系,而截留百分比和1h最大降雨强度与幂函数拟合较好。     

科尔沁沙地灌溉与施肥对退化草地生产力的影响

在科尔沁沙地典型退化草地上开展了裂区组合设计的灌溉与施肥二因素试验。结果表明,科尔沁沙地退化草地土壤储水量受降水量的影响强烈。由于受到干旱气候和灌溉量的影响,灌水仅对地表0~30 cm的土壤含水量变化有作用,对深层土壤的含水量没有作用。灌溉和施肥对沙地退化草地的植物生物量有着明显的促进作用。灌溉处理中,灌溉90 mm试验区的植被生物量为最高(128.3 g/m2),施肥处理中,每hm2施600 kg氮肥试验区的植被生物量为最高(147.3 g/m2)。灌溉90,60,30 mm和对照试验区的植被耗水量分别为379.00,349.90,313.20和293.50 mm。与其相应的水分利用率分别为0.28,0.38,0.34和0.35 kg/(mm.hm2)。综合分析认为科尔沁沙地退化草地的基本耗水量为294 mm。     

科尔沁不同沙地类型植被动态特征及其与凋落物的关系研究

为探究科尔沁不同沙地类型植被动态特征及其与凋落物的关系,本试验以科尔沁沙地不同类型样地（流动沙丘、固定沙丘和封育草地）为研究对象,测定了2005-2016年生长季高峰期（8月中旬）植被特征和整个生长季（4-9月）凋落物量的动态,分析了二者的年际动态及关系。结果表明：不同类型样地植被特征差异极显著,植被密度、盖度和生物量均有明显的年际动态,且年际动态和样地类型间存在显著交互效应;凋落物量受样地类型、年、月3因素及其交互效应的影响;回归分析表明,植被特征与凋落物量呈极显著线性关系,但小区域范围内,植被特征与凋落物量关系不显著。综上,植被生长显著影响凋落物产生,但植被特征与凋落物量关系不显著,凋落物量可能还受其他因素的影响。     

库布齐沙地两种植被恢复类型根际土壤微生物群落功能多样性研究

为研究库布齐沙地生态恢复过程中不同植被恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog-ECO微平板检测法,对库布齐沙地自然恢复19年的油蒿群落、人工种植19年的中间锦鸡儿群落土壤微生物群落功能多样性进行研究。结果表明:1)土壤微生物群落利用全部碳源的代谢活性和土壤微生物功能多样性指数均表现为两种植被恢复类型显著高于流沙对照,其中,自然恢复的油蒿群落根际、非根际土壤分别高于人工种植的中间锦鸡儿群落根际和非根际土壤;2)随着植被恢复,从流沙对照土壤微生物以氨基酸类、胺类和芳香类为主要碳源,转为主要利用糖类、羧酸类、多聚物类碳源。不同植被恢复类型对碳源的利用不同,油蒿群落以糖类、羧酸类、多聚物类为主要利用碳源,中间锦鸡儿群落以羧酸类、氨基酸类和胺类为主要利用碳源;3)主成分分析表明,不同植被恢复类型土壤微生物碳源利用特征出现分异,在主成分分离中主要贡献者是糖类碳源;4)土壤氮素含量与土壤微生物群落功能多样性密切相关。冗余分析表明,土壤有机质、全氮、速效钾、速效氮、pH和全磷是土壤微生物群落利用碳源的主要控制因子。综合分析认为,植被恢复改变了沙地土壤微生物群落结构和功能多样性,自然恢复的油蒿群落更有利于增加利用多类碳源的微生物种群,在提高微生物利用碳源的整体代谢活性方面具有显著优势。     

科尔沁沙地典型沙丘植被光谱特性

采用Field Spec4(美国ASD)的便携式光谱仪对科尔沁5种典型沙丘植被的光谱曲线进行测量,并对其特征进行提取分析。结果表明,1)5种典型沙丘植被黄柳(Salix gordejevii)、冷蒿(Artemisia frigida)、麻黄(Herbal ephedrae)、差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)和小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)的光谱形态大致相同。根据原始光谱差异和多个光谱特征参数可以区分植被类型。"红边斜率"由高到低依次为冷蒿(0.99%)小叶锦鸡儿(0.68%)黄柳(0.59%)麻黄(0.58%)差巴嘎蒿(0.56%)。2)对差巴嘎蒿不同季节光谱反射率特性进行比较分析得知,随植被生长期推移,差巴嘎蒿呈现出"双峰"和"红移"现象,但该现象并不明显。由于研究区在7月份出现持续干旱,植被缺水严重,导致差巴嘎蒿的"红边位置"在7月6日出现微小浮动,显现两个"红边平台"。3)分析不同覆盖度下差巴嘎蒿的光谱特性,差巴嘎蒿的导数光谱呈现"双峰"特性,且当覆盖度大于40%时,"红边位置"与覆盖度并无直接联系,但"红边斜率"与覆盖度呈正比关系。对不同覆盖度下差巴嘎蒿光谱可见光波段的连续统去除,得到吸收深度随覆盖度的增加而增大,吸收峰面积随覆盖度的增加而减小,对覆盖度敏感性参数比较可知,研究该地区差巴嘎蒿覆盖度变化优先考虑吸收峰面积。因此,基于植被高光谱特性的分析,对于今后利用遥感监测沙丘植被长势、植被分类识别及反演植被覆盖度等的应用提供重要的参考价值。     

灌溉制度对科尔沁沙地紫花苜蓿生产性能的影响

为制定适合在科尔沁沙地种植紫花苜蓿（Medicago sativa L.）的灌溉制度,本试验设2个单因素处理,分别为5个灌溉定额和4个灌溉频率处理,通过分析其产量、品质和水分利用效率等指标,以期制定最合适的灌溉制度。结果表明：不同灌溉定额对紫花苜蓿粗蛋白和酸性洗涤纤维含量的影响差异显著（P<0.05）,对产量和水分利用效率的影响差异显著（P<0.05）,当灌溉定额为546 mm时,土壤的相对含水量为39.43%,苜蓿的年产量、水分利用效率最高,为最佳灌溉定额。不同灌溉频率对产量和水分利用效率的影响差异显著（P<0.05）,2 d灌水1次土壤相对含水量维持在42.45%左右,年产量和水分利用效率最高,为最佳灌溉频率。可以通过0～20 cm土壤相对含水量来判断是否缺水,该地区土壤的最佳相对含水量应保持在40%左右。     

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。     

种植密度对科尔沁沙地饲用燕麦产量和品质的影响

通过对不同种植密度条件下燕麦株高、根、茎、叶、穗生物量测定,计算根冠比、茎叶比、根系贡献率、茎秆贡献率、叶片贡献率、穗贡献率等相关指标,探讨种植密度对沙地燕麦株高、生物量和物质分配规律的影响,为科尔沁沙地燕麦合理种植密度的确定提供参考。结果表明：燕麦株高随着种植密度增加呈现逐渐增加的变化趋势,450万株·hm^-2条件下株高最高,其值为92.06 cm;地上生物量、地下生物量和总生物量均随密度增加呈现先升高后降低的变化趋势,最高值均出现在350万株·hm^-2条件下,分别为2 277.32 g·m^-2,578.47 g·m^-2,3 022.46 g·m^-2;300万株·hm^-2条件下根冠比和茎叶比均高于其他密度条件下,其中密度处理之间茎叶比差异不显著,300万株·hm^-2条件下根冠比显著高于其它密度处理;叶片贡献率和茎秆贡献率各密度处理之间没有显著差异,300万株·hm^-2条件下根系贡献率显著高于400万株·hm^-2,根茎叶中可溶性糖、淀粉含量在350万株·hm^-2条件下达到最大值,叶片中粗脂肪、粗蛋白含量随密度增加呈逐渐降低的变化趋势,最大值分别为16.02%,5.66%。因此,综合考虑,以饲用为主要目的建议科尔沁沙地燕麦种植密度350万株·hm^-2。