樟村坪磷矿废弃地植物群落的形成与演替

通过分析湖北省宜昌县樟村坪磷矿废弃地植被的组成、空间结构、各成分综合优势比其群集度的变化以及植物分布与环境因子的相关性等问题,探讨了该地植被恢复过程中植物群落形成与演替的一般规律。结果表明,废弃地6种演替植物群落的形成是先锋植物种类入侵、定居、群聚和竞争的结果,在植物群落形成与演替的过程中,各种类成分的种群数量及综合优势比呈动态变化,废弃地植物群落形成与演替的过程按演替序列可分为3个阶段。植物群落形成与演替还与环境因子有关,废弃地高浓度的土壤效磷是影响植物生长与分布的胁迫因子。伴随着群落的形成与演替,植物群落的物种多样性呈逐渐增加的趋势。     

海岛矿区岩质边坡植物群落演替中物种多样性的变化

通过植物群落调查,采用Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数,结合DCA排序和一元线性回归分析,考察了舟山海岛矿区岩质边坡植物物种构成特征,研究了植物群落演替过程中生物多样性的变化。结果表明:研究区可划分为3个植物群落演替阶段(草本植物群落阶段、灌丛群落阶段和灌乔群落阶段);演替过程中,物种丰富度指数显著上升,多样性指数和优势度指数逐渐升高;具有矿区特殊生境适应性的植物配置在边坡植被恢复进程中与自然植被表现出一定的差异,演替过程依次为迁入物种生长期、迁入物种与人工导入种竞争期、迁入物种与人工导入种稳定共存期;人工导入群落演替后期的植物种大大加速了群落演替进程;合理的植物配置更能促进群落向正演替方向发展。     

子午岭植被自然恢复过程中植物多样性的变化

黄土高原地区由于强烈的水土流失生态系统处于极度退化的状态,探讨该地区植被自然恢复演替过程中植物多样性的变化规律,对于指导该地区的人工植被建设具有重要的理论价值与实际意义.以时空互代的方法初步研究了黄土高原子午岭弃耕地植被自然恢复演替过程中植物多样性的变化.结果表明,在近150a的植被恢复演替过程中调查样方内共出现高等植物128种,分属于47科113属,累计出现的科、属、种数(y)随着演替时间(t)的延长呈对数函数变化y=aLn(t)+b,而且在植被恢复的前期增加速度较快,有60%的科属种在前30a出现.杠柳(Periploca sepium)与茶条槭(Acer ginnala)是植被恢复演替过程中出现最早而且持续时间最长的木本植物,具有较宽的生态位,建议作为该地区人工造林树种考虑.在植被恢复演替过程中草本层与灌木层物种丰富度指数(Gleason指数与Margalef指数)、多样性指数(Shannon-Wiener指数)以及Pielou均匀度指数的变化均表现为抛物线函数变化规律y=at2+bt+c.在不同的群落层次植物多样性的变化是不同步的,草本层、灌木层与乔木层植物多样性达到最大的时间依次为70～80a、90～100a与100a以上.森林群落植物多样性在空间上的变化顺序为草本层>灌木层>乔木层.     

铅锌矿渣场植被自然演替与基质的交互效应

矿业废弃地生态系统自然恢复的植被演替过程与机理是生态恢复研究的重要内容之一.以空间代替时间的方法,选择立地条件基本一致的4个不同自然恢复年限铅锌矿区为对象,研究黔西北土法炼锌渣场废弃地植被自然演替与矿渣基质理化性质的交互效应.结果表明： 随着堆置时间的增加,矿渣基质的营养条件明显得到改善,全氮、全磷和全钾含量极显著增加, pH上升,电导率下降,容重降低,有效铅和镉显著降低. 同时,随着恢复时间的增长,植物群落的物种丰富度、多样性指数和均匀度也相应提高.植物群落组成以多年生草本植物为主,植物群落演替在前20年较为缓慢,30年后植被群落盖度可达到53%,超过40年盖度可达87%.矿渣理化性质与物种多样性显著相关,典型变量分别是全氮、全磷和全钾;物种多样性指数与有效铅和镉呈显著负相关.土法炼锌渣场废弃地植被自然演替过程在30年后速度加快,植被生长的限制因子是营养供给不足和重金属的有效性高.     

退化草原的恢复状态:气候顶极或干扰顶极?

针对世界性的草原普遍退化,以及人类利用的影响问题,该文阐述了生态系统恢复、生态演替中气候顶极、环境变化与草原状态转移、放牧利用与干扰顶极,以及人工辅助干预恢复,提出了退化草原生态系统恢复的路径与状态模式。该文特别强调:应该以生态系统为视角开展退化草原恢复,而非仅考虑植被或土壤等单一过程;同时注重干扰下的退化草原恢复,其恢复状态可能存在多个选择。退化草原恢复包括3种基本方式:1)依渐进式恢复的生态演替理论,在环境条件较好,退化程度处于中轻度的草原,借助系统自组织性,以“自然演替”能够达到顶极或近顶极状态; 2)人工辅助干预恢复:对重度或极度退化草原,突破由于非生物(土壤物理、养分等)与生物(植物定植、物种相互作用等)因素带来的限制,使用工程、物理、化学及生物生态等方法,可以恢复到某种平衡或稳定状态,或者顶极状态;3)放牧干扰恢复:通过适度家畜放牧,调控生态系统基本结构(物种组成、多样性)、主要过程(生产力形成、养分循环、反馈作用),进而促进与维持较高的草原生态系统多功能性与稳定性,对于处于中轻度的退化草原可以选择这种恢复方式。总之,退化草原恢复的目标是实现其长期稳定的生态系统多功能性。     

长江口九段沙植物群落研究

长江口九段沙属于发育早期的河口沙洲,植被完全保持着自然演替的早期状况。对九段沙湿地高等植物群落的结构特点及演替特征进行研究。研究结果表明：九段沙湿地植被分布几乎覆盖整个沙岛,生物量丰富。高等植物中多克隆植物,植物群落结构简单,生物多样性低,植被具原生性,群落演替的早期原生特征明显,演替过程在没有引种互花米草之前人为干扰少,互花米草的引种加速了九段沙湿地植被的陆地化演替进程。最后提出保护和开发利用九段沙植被的适应原则。     

大保高速公路老营段路域植被生态恢复

路域植被生态系统的恢复与重建不仅是道路生态学的重要研究内容,而且也是恢复生态学的重要研究领域.以大保高速公路老营段路域植被生态系统为对象,对比分析了8种植被恢复模式的作用效果与作用机理.研究结果表明,在相同的恢复时间内,自然恢复的植物群落中本土植物的比例相对较高,自然恢复是该区路域植被恢复的理想模式之一.随着恢复演替时间的推移,所有群落中木本植物的比例不断增加,草本植物的比例不断下降,植物群落分层现象明显,植物群落向原生植被发生进展或偏途演替.补播本土植物是促进植被恢复演替进程的主要途径之一,不仅可以增加乡土物种的比例、增加植物群落的多样性和均匀度,而且随着恢复时间的推移,可以形成层次明显、功能群组合合理的植物群落.人工蓝桉经济林不仅降低了植物群落及各功能群的多样性、丰富度和均匀度,而且在一定程度上增加了潜在生态风险.研究结果还表明,植物群落中当地物种的比例、植物群落的物种多样性和植物群落的盖度可以作为植被恢复成功与否的重要判定指标.     

基于功能性状的毛乌素沙地不同演替阶段适生植物筛选

沙地生态系统修复是恢复生态学研究的热点问题,适生植物筛选是修复的关键。植物功能性状反映了植物在不同环境中的生存策略,探究沙地植物功能性状及其与环境之间的关系,有助于筛选用于植被恢复的物种,为保护沙地生态系统提供理论依据。以毛乌素沙地为研究区,分析了1983-2015年间沙地典型飞播样地群落演替特征及其对环境因子的响应,建立基于10个植物功能性状的毛乌素沙地潜在种库,进一步筛选飞播恢复下沙地不同演替阶段的适生植物。研究表明:(1)飞播恢复下的毛乌素沙地植物群落分为三个演替阶段:固沙先锋物种群落、沙生植物为主的杂类草群落、中生植物为主的杂类草群落。(2)土壤因子是群落演替的主要驱动力,其中土壤全氮、土壤总有机碳、土壤硝态氮是影响群落演替的关键因素。(3)基于功能性状筛选出29种适生物种用于植被恢复,演替第一阶段可用雾冰藜、猪毛菜等,演替第二阶段可用拂子茅、无芒隐子草等,演替第三阶段可用草地风毛菊、猪毛蒿等。通过物种功能性状特征可以快速选择适合沙地退化生态系统修复的候选物种,为植被恢复提供了一定的理论支持。     

科尔沁沙地植被恢复系列上群落演替与物种多样性的恢复动态

通过对科尔沁沙地植被恢复系列上不同阶段的群落取样,研究了植被恢复过程中群落物种组成、物种多样性的变化过程.在演替时间分别为1年、3年、5年、12年、20年和30年的群落中,物种丰富度分别为7、11、17、14、28和30种,而物种多样性指数分别为1.458 8、2.610 0、3.108 4、1.696 8、3.738 6、3.639 6.在生活型结构上,一年生植物的种类数量占绝对优势,但随着演替进展,多年生植物的种类数量增加且单种植物的优势度超过了一年生植物,表明多年生植物在群落功能维持中占据重要地位.随演替进展,来自不同科属的植物增加.藜科植物在演替过程中种类数量较为稳定,特别是在演替早期藜科植物占有很高的优势度.禾本科种类随演替进展不断增加,且在群落中的优势度逐渐上升.总体上,随演替进展群落种类组成与物种多样性增加,群落生态优势度下降,而均匀度增加,群落趋向稳定.     

黔西北地区不同演替阶段植物群落结构与物种多样性特征

该文采用"空间代替时间"的方法,研究了贵州省威宁县喀斯特地区植被演替过程中的群落结构、物种组成、生活型谱和物种多样性的变化规律。结果表明:(1)该调查共记录到种子植物174种,隶属于52科117属,物种分布较多的有菊科、蔷薇科、禾本科、杜鹃花科、小檗科、唇形科、蓼科。(2)随着植被的正向演替,物种丰富度逐渐增加,群落结构趋于复杂,高位芽植物所占比例逐渐增大。(3)随着植被的恢复,群落层次分化逐渐明显,大径级植株所占比例呈现增加趋势。(4)随着植被的恢复,群落各层次的ShannonWiener多样性指数(H)、Simpson多样性指数(DS)、均匀度指数(J)和Margalef丰富度指数(DM)逐渐增加;不同演替阶段植物群落之间的Srensen相似系数呈现先上升后下降的趋势,Cody指数则表现为逐渐增加的趋势。黔西北地区不同演替阶段植物群落结构和物种多样性不同,建群种和关键种发生了明显变化,不同演替阶段植物群落结构和物种多样性的研究对喀斯特地区植被演替规律的认识和生态恢复具有重要意义。     

黄土高原半干旱区退化草地恢复与利用过程研究

草地退化表现为土壤和植被遭到彻底破坏,草地演替过程受到强烈抑制.实验采用长期(30年)封禁措施,定位监测退化草地从次生半裸地演变为近似原生植被(进展演替)的变化过程.结果表明,随着封禁时间的变化,退化草地恢复演替经历了4个阶段,群落盖度、植株密度、物种丰富度和多样性指数、地上生物量和地下生物量在草地群落恢复过程中逐渐增加,其特征变化出现的峰值均在封禁第20年(地下生物量峰值在第15年),其中地上生物量最高达520.5 g/m2;直到封禁的第20~25年,以本氏针茅为建群种的草原群落衰败退化现象明显,而大针茅种群密度剧增;在封禁的第26年以上以大针茅为优势的群落生长较为稳定,从目前群落演替进程看,大针茅有替代本氏针茅的趋势.另外,在草原沟道两侧以斑块状聚集分布有中旱生灌木,群落的演替进入了一个新的阶段.随着封禁时间的延续,退化草地从自然封禁恢复的0~26年,通过侵入-竞争-扩散-定居的几个演替阶段,目前形成以大针茅为建群种相对稳定的"亚顶级".虽然草地生物量有一定下降,但草地质量提高,物种多样性丰富,促进草地的进展演替.草地植物群落主要由禾本科、豆科和菊科组成;多年生植物、C3和旱生物种可以作为草地演替过程和植被恢复的指示物种.长期封育对草地物种更新和生态系统稳定性有负面影响,因此,合理的封育时间是草地生态恢复中非常重要的一个因素.本研究提出,在黄土区退化草地封育10~15年后可以开始进行合理的利用,例如通过两年一次刈割和轻度放牧(2只羊/hm2).本研究可为干旱区、半干旱区相似的退化草地恢复提供理论依据.     

Pathways and determinants of early spontaneous vegetation succession in degraded lowland of South China

Continuous and prolonged human disturbances have caused severe degradation of a large portion of lowland in South China, and how to restore such degraded ecosystems becomes an increasing concern. The process and mechanisms of spontaneous succession, which plays an important role in vegetation restoration, have not been adequately examined. To identify the pathways of early spontaneous vegetation succession, 41 plots representing plant communities abandoned over different times were established and Investigated. The communities and indicator species of the vegetation were classified by analyzing the important values of plant species using multivariate analyses. The reaults indicated that the plant species could be classified into nine plant communities repreaenting six succession staages. The pathway and species composition alao changed in the process of succession. We also meaeurad 13 environmental variables of microtopography, soil structure and soil nutrition in each plot to examine the driving forces of auccession and the vegetation-environment relationships. Our resulta ahowed that the environmental variables changed in diverse directions, and that aoil bulk density, soil water capacity and soU acidity were the most important factors.     

The role of spontaneous vegetation succession in ecosystem restoration: A perspective

Abstract. The paper summarizes ideas which were discussed during the ‘Spontaneous Succession in Ecosystem Restoration’ conference and elaborated through further discussion among the authors. It seeks to promote the integration of scientific knowledge on spontaneous vegetation succession into restoration programs. A scheme illustrating how knowledge of spontaneous succession may be applied to restoration is presented, and perspectives and possible future research on using spontaneous vegetation succession in ecosystem restoration are proposed. It is concluded that when implementing spontaneous succession for ecological restoration the following points must be considered: setting clear aims; evaluation of environmental site conditions; deciding whether spontaneous succession is an appropriate way to achieve the aims; prediction of successional development; monitoring of the results. The need for interdisciplinary approaches and communication between scientists, engineers and decision‐makers is emphasized.     

退化生态系统植被恢复的生理生态学研究进展

自然的力量和人类的干预导致局部性、区域性甚至全球性植物群落格局的变化。不管这种变化的原因是什么,变化的强度如何,生态系统常常通过自然演替能够恢复它们大部分的特征,亦可以通过人类的介入进行修复,退化生态系统恢复的实质是群落演替,是生态系统结构和功能从简单到复杂、从低级向高级演变的过程,植物生理生态特性研究可以解释退化生态系统植被恢复的一些宏观现象,并为植被恢复构建先锋群落提供可靠的科学依据,本文综述退化生态系统植被恢复的生理生态学研究的进展。     

五鹿山国家级自然保护区森林群落演替分析

植物群落演替分析对植被恢复,森林管理等有重要的意义。以空间代替时间的方法,搜集数据,运用TWINSPAN和DCA进行分析。结果表明:五鹿山植物群落的演替系列:酸枣灌丛→荆条灌丛→黄刺玫灌丛→白皮松+侧柏林→白皮松林→油松林→辽东栎林;虎榛子灌丛→茶条槭灌丛→华北落叶松林→白桦林。这可以作为五鹿山植物群落演替的模型。在演替进程中物种的结构、组成以及生活型变化显著。使用六个指数来分析演替过程中物种的异质性、均匀度和丰富度变化。随着演替的进行,物种异质性、丰富度均有所增加,均匀度逐渐降低。     

基于地学信息图谱的重庆岩溶石漠化植被恢复演替研究

重庆岩溶石漠化区的植被恢复演替动态变化研究对于该地区的石漠化治理和生态恢复具有十分重要的指导意义。而多时相的遥感数据和地学图谱分析法为植被恢复的研究提供了一种动态性和综合性的研究方法。以重庆市中梁山的典型植被恢复区为例,在基于1996、2001、2007和2013年4期遥感影像解译分类的基础上,采用"空间代替时间"的生态学植被演替研究方法,建立重庆市中梁山区退耕还林前后的植被恢复演替图谱,并结合地学图谱的相关分析方法,得到该区的植被恢复演替动态格局演变规律,体现了空间信息科学技术、生态学方法和地学信息图谱分析法在植被恢复演替研究中的有效结合。结果表明:(1)运用BP神经网络和BP算法进行分类,分类精度达到87.42%,比传统监督分类提高了5.57%。(2)自2002年全国范围内的"退耕还林(草)"工程全面启动后,该区域植被恢复演变特征明显,耕地面积明显减少而植被面积明显增加。(3)从2001—2013年,植被演替在该时期内依然存在着进展演替和逆向演替两个方向。虽然逆向演替比例仅占到18.63%,但它却使该区的演替研究变得复杂。(4)质心反映了各植被类型在恢复演替过程中的聚散与迁移,1996—2013年,马尾松群落和落叶阔叶林群落的质心变化较小,其他植被群落的质心都有很明显的变化。     

Vegetation succession among and within structural layers following wildfire in managed forests

Question: How does vegetation develop during the initial period following severe wildfire in managed forests? Location: Southwestern Oregon, USA. Methods: In severely burned plantations, dynamics of (1) shrub, herbaceous, and cryptogam richness; (2) cover; (3) topographic, overstory, and site influences were characterized on two contrasting aspects 2 to 4 years following fire. Analysis of variance was used to examine change in structural layer richness and cover over time. Non‐metric multidimensional scaling, multi‐response permutation procedure, and indicator species analysis were used to evaluate changes in community composition over time. Results: Vegetation established rapidly following wildfire in burned plantations, following an initial floristics model of succession among structural layers. Succession within structural layers followed a combination of initial and relay floristic models. Succession occurred simultaneously within and among structural layers following wildfire, but at different rates and with different drivers. Stochastic (fire severity and site history) and deterministic (species life history traits, topography, and pre‐disturbance plant community) factors determined starting points of succession. Multiple successional trajectories were evident in early succession. Conclusions: Mixed conifer forests are resilient to interacting effects of natural and human‐caused disturbances. Predicting the development of vegetation communities following disturbances requires an understanding of the various successional components, such as succession among and within structural layers, and the fire regime. Succession among and within structural layers can follow different successional models and trajectories, occurs at different rates, and is affected by multiple interacting factors.     

内蒙古锡盟白音锡勒牧场沙地植被的空间分布格局与演替

1985—1986年期间,作者调查了白音锡勒牧场沙地植被。本文具体分析沙地植被的空间分布和动态演替。1．沙地西段的植被呈疏林灌丛草原景观,沙地东段的植被则呈密林灌丛草原景观。由西向东随着海拔高度的上升形成一个植被生态系列。植被PCA分析的结果表明沙地基质稳定性梯度和沙地环境水分梯度是控制沙地植物群落空间分布格局的两个主要环境因素。2．描述了沙地原生植被演替的各个阶段。沙地植被演替阶段与沙地固定过程相一致,群落稳定性与沙地地貌稳定性相关。由于地形分异引起立地水热条件组合变化,植被演替系列分化为阴坡系列和阳坡系列,前者向森林化方向发展,后者则沿草原化方向发展。本文还就沙地植被资源的开发、利用和保护等方面提出6项建议。     

The role of land-use history in driving successional pathways and its implications for the restoration of tropical forests

Secondary forests are increasingly important components of human-modified landscapes in the tropics. Successional pathways, however, can vary enormously across and within landscapes, with divergent regrowth rates, vegetation structure and species composition. While climatic and edaphic conditions drive variations across regions, land-use history plays a central role in driving alternative successional pathways within human-modified landscapes. How land use affects succession depends on its intensity, spatial extent, frequency, duration and management practices, and is mediated by a complex combination of mechanisms acting on different ecosystem components and at different spatial and temporal scales. We review the literature aiming to provide a comprehensive understanding of the mechanisms underlying the long-lasting effects of land use on tropical forest succession and to discuss its implications for forest restoration. We organize it following a framework based on the hierarchical model of succession and ecological filtering theory. This review shows that our knowledge is mostly derived from studies in Neotropical forests regenerating after abandonment of shifting cultivation or pasture systems. Vegetation is the ecological component assessed most often. Little is known regarding how the recovery of belowground processes and microbiota communities is affected by previous land-use history. In published studies, land-use history has been mostly characterized by type, without discrimination of intensity, extent, duration or frequency. We compile and discuss the metrics used to describe land-use history, aiming to facilitate future studies. The literature shows that (i) species availability to succession is affected by transformations in the landscape that affect dispersal, and by management practices and seed predation, which affect the composition and diversity of propagules on site. Once a species successfully reaches an abandoned field, its establishment and performance are dependent on resistance to management practices, tolerance to (modified) soil conditions, herbivory, competition with weeds and invasive species, and facilitation by remnant trees. (ii) Structural and compositional divergences at early stages of succession remain for decades, suggesting that early communities play an important role in governing further ecosystem functioning and processes during succession. Management interventions at early stages could help enhance recovery rates and manipulate successional pathways. (iii) The combination of local and landscape conditions defines the limitations to succession and therefore the potential for natural regeneration to restore ecosystem properties effectively. The knowledge summarized here could enable the identification of conditions in which natural regeneration could efficiently promote forest restoration, and where specific management practices are required to foster succession. Finally, characterization of the landscape context and previous land-use history is essential to understand the limitations to succession and therefore to define cost-effective restoration strategies. Advancing knowledge on these two aspects is key for finding generalizable relations that will increase the predictability of succession and the efficiency of forest restoration under different landscape contexts.