退化草地甘肃臭草和冷蒿种群空间格局及关联性

空间格局和空间关联性是研究种群扩散、群落演替及生物与环境间相互作用的重要手段.在石羊河上游高寒退化草地,运用点格局分析法,对不同演替阶段甘肃臭草和冷蒿的地上生物量、高度、空间格局及关联性进行了研究.结果表明:甘肃臭草在斑块没有形成阶段(CK)和斑块形成阶段(A),所有尺度上为聚集分布,在斑块扩散(B)、稳定(C)和衰退阶段(D),从聚集向随机过渡,随着聚集尺度减少、聚集强度下降,植株高度和地上生物量先增加后减少;冷蒿在各阶段均从聚集分布向随机分布过渡,随着聚集尺度增加,聚集强度增强,植株高度和地上生物量先减少后增加.CK、A、D阶段甘肃臭草和冷蒿之间表现为显著正关联,在B阶段从显著负关联过渡到关联性不显著.在放牧干扰影响下,地上生物量和高度的变化与种群空间格局及关联尺度转换的对应关系反映了退化草地植物种群竞争与生态适应性策略.     

高寒退化草地甘肃棘豆小尺度点格局

植物种群的空间格局是植物与环境协同适应的结果,体现了植物种群的生活史对策。采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡选择未退化(Ⅰ)、轻度退化(Ⅱ)、中度退化(Ⅲ)和重度退化(Ⅳ)4种高寒草地,研究了甘肃棘豆(Oxytropis kansuensis)种群小尺度格局的空间异质性。结果表明:随着天然草地退化程度的加剧,甘肃棘豆种群高度、盖度、地上生物量和密度增大,小株丛(一级)比例逐渐减小,大株丛(二、三级)比例逐渐增大;甘肃棘豆的分布格局表现出与尺度关联的变化趋势,在未退化(梯度Ⅰ)和轻度退化(梯度Ⅱ)草地,甘肃棘豆种群在较小尺度上表现为聚集分布,较大尺度上表现为随机分布;在中度(梯度Ⅲ)和重度(梯度Ⅳ)退化草地,种群空间分布格局则表现出相异的格局特征。随着草地退化程度加剧,甘肃棘豆种群的聚集分布格局由小尺度转向较大尺度,体现了植物种群的扩散和更新策略。     

藏嵩草和矮嵩草种群空间分布格局对水分的响应

植物种群对土壤水分响应的异质性是其格局形成和演变的环境基础。采用草地群落学调查与点格局分析方法,按湿地中心向边缘土壤水分依次递减的规律设置5个样地,分析了不同水分梯度下祁连山北坡高寒湿地主要植物藏嵩草(Kobresia tibetica)和矮嵩草(K.humilis)种群的空间分布类型及种间关联关系。结果表明:随土壤水分减少,藏嵩草种群盖度、植株高度、地上生物量持续降低,矮嵩草的生物学特征呈现先增大再减小的变化趋势;藏嵩草种群在土壤水分递减过程中小尺度上空间分布类型变化为聚集—均匀—聚集,矮嵩草种群在小尺度上由聚集分布逐渐转为均匀分布;随着土壤水分降低,藏嵩草和矮嵩草种群小尺度上的空间关联性逐渐表现为:显著正关联—关联性不显著—显著负关联。高寒湿地中藏嵩草与矮嵩草种群生物学特征、空间格局的规律性变化,反映了植物种间关系对生境异质性的适应性。     

高寒退化草地狼毒与赖草种群空间格局及竞争关系

种群空间格局的尺度转换效应反映了植物种内、种间竞争关系的变化过程。采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡阿尔泰针茅草原,分析了干扰状态下狼毒(Stellera chamaejasme)和赖草(Aneurolepidium dasystachys)种群的空间格局及竞争关系。结果表明:随着草地退化过程加剧,狼毒种群空间格局由聚集分布转变为非聚集分布,反映了协作转向竞争的种内个体间关系;赖草种群以聚集格局为主,体现了种内相互协作的个体间关系;二者空间关联性存在正相关、不相关和负相关的转换过程,正相关尺度逐渐缩小,负相关仅在重度退化草地出现,种群间关系表现为由协作转向竞争且竞争强度逐渐增大。干扰状态下,种群空间格局的尺度转换效应影响植物种内、种间的竞争关系及强度,反映了退化草地物种应对干扰的更新途径。     

基于地统计学的退化草地狼毒种群土壤种子库空间异质性

土壤种子库作为植被天然更新的物质基础,其空间异质性对于认识种群繁殖更新机制具有重要意义。利用野外调查和地统计学方法,设置4个草地退化梯度,研究了祁连山北坡狼毒种群土壤种子库空间异质性及其与地上植被的关系。结果表明:4个退化梯度草地土壤种子库的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;随着天然草地退化程度加剧,狼毒种群土壤种子库的密度与变程不断增大、基台值与结构比呈"U"型变化趋势,其中76.88%~93.75%的空间异质性是由空间自相关引起;在未退化和重度退化草地地上植被密度与土壤种子库密度呈正相关,在轻度和中度退化草地中地上植被密度与土壤种子库密度之间未呈现相关性。在草地退化演替过程中,土壤种子库空间分布主要受地上植被等结构性因素影响,而放牧等干扰因素也在一定程度上降低了空间自相关性。     

退化草地阿尔泰针茅种群个体空间格局及关联性

植物的空间格局及关联性是自身特性和环境因素综合作用的结果。采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡阿尔泰针茅草原,根据株丛径大小将阿尔泰针茅(Stipa krylovii)分为3个大小等级:A级(1.1-7.0 cm)、B级(1.1-7.0 cm) 和C级(株丛径7.1 cm以上),分析了阿尔泰针茅种群的大小结构和不同大小等级个体的空间格局及关联性。结果表明:随天然草地退化过程延续,阿尔泰针茅种群个体空间格局由聚集分布转变为非聚集分布,个体间的关联性由正相关为主转化为不相关和负相关;不同大小等级个体的空间格局存在差异,C级个体仅在中度退化草地表现出聚集格局,A级和B级个体以聚集和随机格局为主,且在未退化和轻度退化草地由随机转向聚集格局;不同等级个体间的空间关联性与形体大小差异不存在相关性,A级与B级、C级个体间正关联尺度明显增大,B级与C级个体间则以不相关和负相关为主且负相关尺度增大。物种大小结构和个体间的竞争关系变化,是种群不同大小等级空间格局及关联性转换的关键因素,反映了退化草地植物应对干扰的更新途径。     

高寒退化草地狼毒种群地上生物量空间格局对地形的响应

地上生物量的空间格局是物种分布格局的重要内容,在小尺度范围内因地形差异导致的环境异质性是这种格局形成和演变的环境基础.在2011年8月野外调查的基础上,借助ArcGIS和S-PLUS软件,利用广义相加模型(GAM)对退化高寒草地狼毒(Stellera chamaejasme)种群的空间分布格局进行了研究,定量分析了狼毒地上生物量空间格局对主要地形因子的响应机制.结果表明:狼毒种群地上生物量受地形因子影响的顺序为坡向＞坡度＞海拔＞平面曲率＞剖面曲率;坡向和坡度两种地形因子对狼毒的地上生物量空间格局的贡献率分别为3.75和1.48,其余因子则相对较小;狼毒地上生物量在海拔、平面曲率和剖面曲率梯度上的分布比较均衡,在坡向梯度上呈开口向下的抛物线趋势,在坡度梯度上则呈现开口向上的抛物线趋势.狼毒地上生物量空间异质性及其与地形因子之间的关系,反映了狼毒在地形因子对水热条件重分配影响下的响应机制及生长策略.     

秦王川湿地盐角草和盐地碱蓬种群的空间格局及其关联性

植物种群的空间格局及关联性是植物种群生态学特性对环境条件长期适应和选择的结果。在秦王川国家湿地公园盐沼湿地,利用群落学调查法和点格局分析法,按照盐角草(Salicornia europaea)植株密度依次设置高密度Ⅰ(800株·m~(-2))、中密度Ⅱ(400~800株·m~(-2))和低密度Ⅲ(400株·m~(-2))3个密度梯度样地,分析了盐角草和盐地碱蓬(Suaeda salsa)种群的空间格局及其关联性。结果表明:随着盐角草植株密度的减小,其植株高度和地上生物量呈逐渐减小的趋势(P0.05),盐地碱蓬的植株高度和地上生物量呈逐渐增大的趋势(P0.05);盐角草在样地Ⅰ和Ⅲ中呈不同尺度的聚集分布,聚集尺度由较小尺度向小尺度过渡,在样地Ⅱ中所有尺度上呈聚集分布;盐地碱蓬在样地Ⅰ所有尺度上呈聚集分布,在样地Ⅱ和Ⅲ的聚集分布由较小尺度向中尺度过渡;在样地Ⅰ中,盐角草和盐地碱蓬之间表现为负相关和不相关(P0.05),在样地Ⅲ中表现为不相关,在样地Ⅱ中从负相关过渡到正相关(P0.05)。湿地植物密度调控机制影响下的非对称竞争关系,引起群落优势物种发生更替,反映了植物适应环境变化的生活史策略。     

退化草地阿尔泰针茅生殖株丛与非生殖株丛的空间格局

生殖株丛与非生殖株丛的空间格局是株丛自身特性和植物种内、种间关系综合作用的结果。采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡高寒退化草地设置4个退化梯度,每个梯度内随机设置3个2 m×2 m的样方,分析了0-100cm空间尺度上阿尔泰针茅(Stipa krylovii)种群生殖与非生殖株丛的生物量、高度和空间格局。结果表明:未退化草地中,阿尔泰针茅生殖与非生殖株丛均出现聚集格局,且分布于不同的尺度区间;草地退化过程中,生殖与非生殖株丛聚集格局出现重叠且重叠的空间尺度发生转换,从18-19 cm、54-68 cm转换为45-78 cm;生殖株丛空间格局以聚集分布为主,聚集格局尺度随生物量和株高增加而增大;非生殖株丛以聚集和均匀分布为主,聚集格局尺度随生物量和株高下降而减小,均匀格局尺度增大。在干扰活动影响下,生物量分配和株高的转变是种群空间格局发生尺度转换的关键因素,反映了退化草地植物种群繁殖与更新的适应性途径。     

退化草地阿尔泰针茅与狼毒种群的小尺度种间空间关联

采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡选择4种退化高寒草地群落,分析了阿尔泰针茅(Stipa krylovii)与狼毒(Stellera chamaejasme)种群的大小结构、斑块特征和种间关联关系。结果表明:随天然草地退化过程延续,阿尔泰针茅由大株丛结构演变为小株丛结构,种群密度和领地面积减小、空斑面积增大、领地密度先增大后减小,狼毒种群的株丛结构和斑块特征发生了相反的变化趋势;不同退化草地阿尔泰针茅和狼毒种群的空间关联呈现负关联、正关联和不关联规律;在未退化草地和轻度退化草地、中度退化草地,阿尔泰针茅与狼毒的关联性分别由0-14 cm、0-51 cm尺度上的负相关和0-85 cm尺度上的不相关,转变为14-100 cm、51-100 cm尺度上的不相关和86-100 cm尺度上的正相关。物种个体大小结构变化,以及狼毒种群的斑块吞并、合并和阿尔泰针茅种群的斑块破碎、被分割过程,既是物种关联性发生尺度转换的先决条件,又是引起草地群落中物种地位与作用改变的关键因素。