油蒿演替群落密度对土壤湿度和有机质空间异质性的响应

如何用环境属性空间异质性解释植被动态是生态学中的一个重要问题。在该项研究中,选择油蒿(Artemisia ordosica)演替群落为研究对象,在小区面积相同、样方数目和面积相同的条件下,将统计学方法和地统计学方法结合起来,讨论分析了土壤湿度和有机质与油蒿和冷蒿(A. frigida)密度空间异质性变化趋势的相关性,结果表明:在块尺度上(80 m × 80 m),油蒿和冷蒿密度的空间异质性都与土壤湿度的空间异质性有关,其中与冷蒿密度呈现为单调递增,与油蒿密度不呈单调变化,说明土壤湿度与油蒿密度空间异质性的相关性已逐渐减弱,但与耐旱的冷蒿依然较强;土壤有机质的空间异质性也与两种植物密度的空间异质性有关,其中与油蒿密度呈现为单调递增,与冷蒿密度不呈单调变化,说明油蒿的长期定居增加了土壤有机质含量,并促进了冷蒿的侵入;进一步分析表明,该群落中油蒿种群和冷蒿种群均呈集群分布,这种集群分布使得油蒿或冷蒿的密度与土壤湿度或有机质空间异质性之间的关系增强,这从一定程度上说明了冷蒿和油蒿之间的竞争替代关系。因而,土壤空间异质性的变化是半荒漠带油蒿群落演替的基础。     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)种群空间格局对比

以空间自相关分析、半方差分析和九项轨迹方差分析等方法对比研究了毛乌素沙地优良固沙小灌木油蒿(Artemisia ordosica)在不同沙地条件下的小尺度种群格局.结果表明:在半固定沙地上油蒿种群的空间自相关性和空间异质性较强,同时斑块与斑块间隙的分化较为显著;在固定沙地上油蒿种群的空间自相关性和空间异质性较弱,同时斑块与斑块间隙的分化较轻微.半固定沙地油蒿种群的空间格局可能受控于地表风沙流,因为频繁而强烈的风沙流可以通过淘汰非聚集植株促使油蒿种群发生斑块分化.聚集斑块不仅是半固定沙地油蒿种群生存的重要形式,而且是半固定沙地油蒿种群继续发展的基础.在半固定沙地上油蒿种群的面积扩增很可能通过斑块边缘的连续性扩张过程实现.固定沙地油蒿种群缺乏斑块分化的现象可能与种群盖度高和种内竞争剧烈有关.研究结果对流沙治理具有指导意义,当把油蒿人工移栽到流动沙地时,如果将其配置为斑块与斑块间隙交替排列的格局,将有助于提高流沙固定和植被恢复重建的效率.     

科尔沁沙地盐蒿种群的空间分布格局及关联性

以科尔沁沙地半固定沙丘和流动沙丘两种不同沙丘上的盐蒿(Artemisia halodendron)种群为研究对象,采用空间点格局方法研究了 0～20 m尺度上盐蒿种群的空间分布格局及其关联性.结果表明,半固定沙丘上盐蒿种群的数量远大于流动沙丘,不同生长发育阶段的种群结构呈偏正态分布,属于稳定型种群;流动沙丘上不同生长发...     

鄂尔多斯草地退化过程中植被地上生物量空间分布的异质性

应用地统计学方法分析研究了鄂尔多斯草地荒漠化过程中植被地上生物量空间分布的异质性。发现从本氏针茅(Stipa bungeana)、本氏针茅 油蒿(Artemisia ordosicn)、油蒿、油蒿 牛心朴子(cynanchum komarovii)、牛心朴子群落的5个退化系列群落中,植被地上生物量空间格局异质化程度及其相关范围变化非常明显。变异函数的基台值(C0 C)在5个退化群落中的变化表明,在本氏针茅群落中,植被地上生物量空间分布异质性较低(0．48),本氏针茅 油蒿群落增强(19．47),油蒿群落显著增强(1522),油蒿 牛心朴子群落减弱(171．6),牛心朴子群落显著减弱(4．164)。变异函数的相关范围(A0)表明,在本氏针茅群落空间相关范围较小(53．9cm),本氏针茅 油蒿群落增加(77．8cm),油蒿群落减小(51．7cm),油蒿 牛心朴子群落增加(62．9cm),牛心朴子群落增加(94．6cm)。空间变异比分析表明,由空间自相关因素引起的空间异质性占主要部分(74．2％～80．7％)。空间分布格局图(Kriging map)分析进一步显示,退化群落中植被地上生物量格局变化显著。从本氏针茅群落退化到油蒿群落的中度荒漠化过程中,植被地上生物量空间分布的异质性的增强。由油蒿群落退化到牛心朴子群落的严重荒漠化过程中,植被地上生物量空间分布的异质性减弱。     

油蒿(Artemisia ordosica)的蒸腾作用及其群落的水分状况

 本文对比研究了处于不同生境的油蒿群落中油蒿的水分生理生态特性。结果表明：(1)半固定沙丘的油蒿比固定沙丘油蒿长势好,前者的生物量约为后者的4—5倍;(2)半固定沙丘土壤导水率是固定沙丘的10倍左右;(3)叶温与气温之差和水势能较好地反映油蒿的生长状况,而蒸腾速率与扩散阻力反映不十分敏感。     

古尔班通古特沙漠半固定沙丘植物群落物种组成和种群结构

通过野外调查,研究古尔班通古特沙漠半固定沙丘植物群落的物种组成,采用株高、冠幅、体积大小级代替年龄结构,分析了典型灌木种群的生长状态及发展趋势.结果表明:在古尔班通古特沙漠半固定沙丘共调查到23种植物,出现最多的是藜科,6属8种,其次是菊科,5属6种,该沙漠植被组成数目少,群落结构简单.白梭梭主要分布在丘顶,为稳定增长型种群,而梭梭数量少.油蒿是当地工程建设后进行植被恢复而引入的物种,主要分布在迎风坡和丘顶,为增长型年龄结构,有很大的增长潜力,已经影响到原有的物种组成.白皮沙拐枣和蛇麻黄幼苗缺失,幼龄个体少,形成衰退型年龄结构,且白皮沙拐枣的空间分布区域与油蒿重合,未来可能被油蒿替代.     

禁牧条件下不同类型草地群落结构特征

利用幂乘方法则模型探讨了鄂尔多斯3种不同类型草地在禁牧情况下的群落结构特征,包括物种组成、物种多样性、生物量和空间分布规律。结果表明:幂乘方法则在解析鄂尔多斯不同类型草地的空间异质性时具有很好的吻合性;羊草(Leymuschinensis)草地、芨芨草(Achnatherum splendens)草地和油蒿(Artemisia ordosica)灌丛草地均比随机分布呈现了较强的空间异质性,群落整体的空间异质性指数表现为油蒿灌丛草地>羊草草地>芨芨草草地;群落整体的物种多样性指数为油蒿灌丛草地>羊草草地>芨芨草草地;L-样方(50cm×50cm)内的平均物种数和物种多样性指数均表现为羊草草地极显著地高于油蒿灌丛草地,油蒿灌丛草地又极显著地高于芨芨草草地(P<0.001);L-样方内的平均生物量表现为油蒿灌丛草地极显著地高于芨芨草草地(P<0.001),而羊草草地与油蒿灌丛草地以及芨芨草草地之间没有显著性差异;这3种类型的草地其L-样方内的平均生物量和物种多样性指数都随着群落整体空间异质性指数的增大而增大。     

荒漠草原不同土壤条件下猪毛蒿幼苗种群的点格局分析

采用摄影定位法测定了宁夏荒漠草原3种不同土壤条件下猪毛蒿（Artemisia scoparia）幼苗种群的空间格局,并应用完全空间随机模型、泊松聚块模型和嵌套双聚块模型对其分布格局进行了分析。结果表明：（1）在灰钙土生境下,猪毛蒿幼苗种群在小尺度上（0-2.85m）表现为聚集分布,随着尺度的增大先呈现为随机分布（2.85-3.75 m）,然后又呈现为均匀分布（3.75-5m）;在风沙土生境下,猪毛蒿幼苗种群在0-1.85 m之间表现为聚集分布,在1.85-2.35 m之间表现为随机分布,当尺度大于2.35 m时表现为均匀分布;而基岩风化残积土上的猪毛蒿幼苗种群在整个尺度上均呈现随机分布。（2）猪毛蒿种群幼苗在基岩风化残积土上符合泊松聚块模型,即猪毛蒿种群空间格局的聚块中不存在较高密度的小聚块;而在风沙土和灰钙土上则符合嵌套双聚块模型,即在大聚块中分布较高密度的小聚块。猪毛蒿幼苗种群空间格局的形成与土壤异质性存在着密切的联系,种群在空间中分布格局的形成机制可以通过种群空间格局的分析加以解释。     

毛乌素沙地盐池地区固定沙丘主要固沙灌木的空间分布格局与空间关联性研究

种群的空间分布格局与关联性的研究对预测种群的演替趋势和植被重建具有重要意义。基于毛乌素沙地固定沙丘上固沙灌木的地理位置和生长发育阶段数据,采用单变量、双变量成对相关函数和Monte-Carlo拟合检验方法,对油蒿(Artemisiaordosica)、杨柴(Hedysarummongolicum)和柠条(Caraganakorshinskii)三种优势种群进行空间分布格局和关联性分析。结果表明:(1)三个种群在小尺度下呈现聚集分布,大尺度下呈现随机或均匀分布;杨柴和柠条种群在研究尺度范围内主要表现为聚集分布。(2)种间关系表明:油蒿和杨柴在小于5 m尺度下负相关,其他尺度下基本不具有相关性。(3)种群不同生长发育阶段之间的种内关联关系表明:在小尺度下, 3个种群的种内关系基本呈正相关;在大尺度下,油蒿种内关系呈负相关,杨柴和柠条的种内关系不存在相关性。     

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.     

Comparative study on spatial patterns of the Artemisia ordosica population in the Mu Us sandy land

Artemisia ordosica is an under-shrub species, which dominates the vegetation of the Mu Us sandy land in North China. The spatial patterns of the A. ordosica population in different sandy lands were compared with the methods of Spatial Auto-correlation Analysis, Semi-variance Analysis and Nine-Term Local Quadrat Variance (9TLQV). The results show that, by contrast with the A. ordosica population in fixed sandy land, the population in semi-fixed sandy land is of stronger auto-correlation and greater spatial heterogeneity, and meanwhile it presents more intense differentiation between patches and gaps. The spatial patterns of the A. ordosica population in semi-fixed sandy land are probably governed by drifting sand caused by strong winds. Drifting sand can easily put A. ordosica shrubs to death unless they live together in form of A. ordosica patches, where the distances between shrubs are short. In semi-fixed sandy land, patches are not only the form of the A. ordosica population to survive drifting sand, but also the foundation of the A. ordosica population to develop and broaden the area. The A. ordosica population is supposed to broaden the area through edge extending out from the patches scattering in semi-fixed sandy land. The spatial patterns of the A. ordosica population in fixed sandy land are possibly affected by intra-specific competition related to high plant coverage. This study is ecologically useful to improve the practice of vegetation restoration in sandy land. When transplanting A. ordosica shrubs to bare sandy land, one had better arrange them in form of patches separated by gaps, which can promote the survival of transplanted shrubs, and also help to take advantage of A. ordosica patches to revegetate bare gaps.     

Comparative study on spatial patterns of the Artemisia ordosica population in the Mu Us sandy land

Artemisia ordosica is an under-shrub species, which dominates the vegetation of the Mu Us sandy land in North China. The spatial patterns of the A. ordosica population in different sandy lands were compared with the methods of Spatial Auto-correlation Analysis, Semi-variance Analysis and Nine-Term Local Quadrat Variance (9TLQV). The results show that, by contrast with the A. ordosica population in fixed sandy land, the population in semi-fixed sandy land is of stronger auto-correlation and greater spatial heterogeneity, and meanwhile it presents more intense differentiation between patches and gaps. The spatial patterns of the A. ordosica population in semi-fixed sandy land are probably governed by drifting sand caused by strong winds. Drifting sand can easily put A. ordosica shrubs to death unless they live together in form of A. ordosica patches, where the distances between shrubs are short. In semi-fixed sandy land, patches are not only the form of the A. ordosica population to survive drifting sand, but also the foundation of the A. ordosica population to develop and broaden the area. The A. ordosica population is supposed to broaden the area through edge extending out from the patches scattering in semi-fixed sandy land. The spatial patterns of the A. ordosica population in fixed sandy land are possibly affected by intra-specific competition related to high plant coverage. This study is ecologically useful to improve the practice of vegetation restoration in sandy land. When transplanting A. ordosica shrubs to bare sandy land, one had better arrange them in form of patches separated by gaps, which can promote the survival of transplanted shrubs, and also help to take advantage of A. ordosica patches to revegetate bare gaps.     

沙丘坡面异质性小生境中准噶尔无叶豆对水分条件变化的响应

以多年生克隆植物准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum(Litv.)Vass.)为材料,选择河边(A种群)和沙漠腹地(B种群)两个沙丘,研究从沙丘底部至顶部,沿着水分条件连续变化的梯度,准噶尔无叶豆在分株种群和克隆片段水平的形态变化特征,以期能揭示其在异质性小生境内利用水分资源的对策,并为准噶尔无叶豆的资源保护、培育和利用提供有意义的参考.研究发现:①在分株种群水平,A种群分株高度及地上部生物量显著高于B种群,而B种群地下部(根)的生物量则显著高于A种群;②在克隆片段水平,随着沙丘底部至顶部,A种群与B种群克隆片段高度和地上生物量都减小,而分株密度都增加,但升高或降低的强度不同;A种群根的生物量和长度增加,主要是水平的位于地下0～10 cm层面的直径10mm以下的根长度增加,而B种群根的生物量减小,但长度却在增加,主要是水平的位于地下0～10 cm层面的直径6mm以下的细根长度增加.水平细根的长度增加,更利于无性系进行广泛觅食,同时促进无性系尽快越过不利生境斑块和提高分株在有利生境中的生长概率.结果表明,准噶尔无叶豆对沙丘坡面水分条件连续变化的异质性小生境存在分株种群及克隆片段两个等级的可塑性响应,并通过可塑性变化适应了沙丘坡面水分条件的分异.     

华北落叶松林细根生物量对土壤水分、氮营养空间异质性改变的响应

在华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林选取采伐干扰样地和未采伐干扰样地进行对比研究, 分析采伐干扰造成林下土壤水分和氮营养空间异质性的改变对细根生物量空间变异的影响。采用空间格局分析的小支撑、多样点的设计原则, 对每个样点的土壤分3层取样(0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm)。进行细根(≤1 mm和1-2 mm)生物量与土壤含水量、全氮、硝态氮、铵态氮和土壤pH的偏相关分析, 以及细根生物量变异函数值和土壤各因子变异函数值的线性回归分析。研究结果表明, 在不同样地, 细根生物量与土壤各因子均表现为正相关关系, 不同土层相关性强弱表现各异, 其中土壤含水量与细根生物量的相关性显著。受采伐干扰后, 细根生物量与土壤含水量、全氮、土壤硝态氮空间变异的关联性更趋于明显。多元线性回归分析结果表明, 采伐干扰样地细根生物量的空间变异更多地受到土壤多因子的综合影响, 而未采伐干扰样地的细根生物量受土壤水分、全氮和硝态氮单独效应的影响更大。     

沙丘微地形生境蚁丘分布特征及其对恢复过程的响应

为了阐明沙丘微地形生境蚁丘特征及分布规律对沙丘固定过程的响应规律,以科尔沁沙地为研究区,选择不同固沙阶段沙丘的4个方位（西北、东南、西南、东北）布设调查样地,测定了不同样地的蚁丘密度、直径和高度,分析了不同样地蚁丘特征及空间分布规律。结果表明：（1）流动沙丘背风向（即东南方位）蚁丘密度显著高于其他方位,但从流动沙丘到半流动沙丘,背风向（即东南方位）蚁丘密度显著低于其他方位;从半固定沙丘开始,半固定和固定沙丘微地形对蚁丘密度分布的影响较小。（2）在流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘,不同微地形生境中蚁丘直径和高度均呈现出相似的分布规律,即东南方位均小于其他方位。在固定沙丘,蚁丘高度表现为东南方位亦较低,但蚁丘直径表现为西南和东北方位显著小于西北方位。（3）在流动沙丘,西北、西南和东南方位上蚁丘空间分布均表现为均匀分布型,而在半流动、半固定和固定沙丘,4个方位上蚁丘空间分布均表现为聚集分布型。（4）相关性分析表明,不同固沙阶段不同微生境下蚁丘密度、高度、直径与植物密度、多样性间的相关性不同。随着固沙阶段演替,不同微生境下蚁丘特征与植物密度、多样性的相关性增强。研究表明,在科尔沁沙地,随着流动沙丘固定和生境逐渐恢复,沙丘不同空间方位上蚁丘密度分布差异缩小,而蚁丘直径和高度仍存在沙丘微地形间显著差异性,并且蚁丘空间方位上均呈现聚集分布状态。     

科尔沁沙地农田-沙丘交错区白草无性系的生态适应性分析

对生长在不同沙地生境下的白草无性系进行了个体生长与形态以及种群生物量等指标的比较研究,结果表明,生长在不同生境下的白草无性系表现出显著的形态可塑性和不同的生物量分配模式,生长在农田-沙丘过滤带上的白草无性系与生长在半固定沙丘上的白草无性系相比,具有更大的生物量,更快的叶片延伸速率,根茎总长度和节间长度更长,不定芽更多,地下生物量所占比例更大且分布更深;这些特征的出现与农田-沙丘过渡带上土壤表层比较疏松而下层水分状况相对优越有着密切关系,因而生长在农田-沙丘过渡带上的白草无性系能更快地拓展其生存空间,在固沙和沙生植被演替中起重要作用。     

鄂尔多斯草地退化过程中个体分布格局与土壤元素异质性

应用复合个体-距离法分析了鄂尔多斯草地退化过程中多种群和优势种个体分布格局,应用统计方法分析了土壤有机碳和氮元素的异质化过程。结果表明：在鄂尔多斯草地退化过程中,多种群和优势种个体分布格局大多表现出不同尺度下的随机分布和聚集分布,但多种群的个体分布格局在本氏针茅(Stipa bungeana) 油蒿(Artemisia ordosica)群落中出现均匀分布;优势种油蒿和牛心朴子(Cymanchum komarovii)在油蒿 牛心朴子群落中均出现了均匀分布。土壤元素在单一优势种群落中存在不同程度的异质性,油蒿群落中异质化程度最强;在共优势种本氏针茅 油蒿群落中,出现了土壤元素相对均质化,油蒿 牛心朴子群落中,异质化程度相对减弱。由于对土壤水分和养分的竞争,使共优势种群落出现植物的均匀分布,土壤元素相对均质化。土壤元素先后异质化过程首先表现为土壤有机质的异质化过程,然后才表现为土壤氮的异质化过程。土壤元素先后异质化过程表明异质化过程首先表现为植被异质化,植被的异质化导致土壤某些元素的异质化。     

Effects of Sand Dune Stabilization on the Spatial Pattern of Artemisia ordosica Population in Mu Us Desert,Northwest China

Vegetation patterns are strongly influenced by sand mobility in desert ecosystems. However, little is known about the spatial patterns of Artemisia ordosica, a dominant shrub in the Mu Us desert of Northwest China, in relation to sand fixation. The aim of this study was to investigate and contrast the effects of sand dune stabilization on the population and spatial distribution of this desert shrub. Spatial autocorrelation, semi-variance analysis, and point-pattern analysis were used jointly in this study to investigate the spatial patterns of A. ordosica populations on dunes in Yanchi County of Ningxia, China. The results showed that the spatial autocorrelation and spatial heterogeneity declined gradually, and the distance between the clustered individuals shortened following sand dune fixation. Seedlings were more aggregated than adults in all stage of dune stabilization, and both were more aggregated on shifting sand dunes separately. Spatial associations of the seedlings with the adults were mostly positive at distances of 0–5 m in shifting sand dunes, and the spatial association changed from positive to neutral in semi-fixed sand dunes. The seedlings were spaced in an almost random pattern around the adults, and their distances from the adults did not seem to affect their locations in semi-fixed sand dunes. Furthermore, spatial associations of the seedlings with the adults were negative in the fixed sand dune. These findings demonstrate that sand stabilization is an important factor affecting the spatial patterns of A. ordosica populations in the Mu Us desert. These findings suggest that, strong association between individuals may be the mechanism to explain the spatial pattern formation at preliminary stage of dune fixation. Sand dune stabilization can change the spatial pattern of shrub population by weakening the spatial association between native shrub individuals, which may affect the development direction of desert shrubs.