伏牛山自然保护区森林生态系统草本植物功能群的分类

伏牛山国家级自然保护区是中国东部森林样带中的亚热带和暖温带的结合点,随着环境梯度(海拔)的变化,林下植物优势种变化明显.草本植物对环境的反应较为敏感,能较好的反映出植被与环境的动态关系.采用群落学调查方法,对伏牛山南北坡的植被进行调查.以X2检验为基础,结合联结系数AC和共同出现百分率PC来测定草本层优势种间的联结性,根据优势种间的联系性及其在海拔梯度上的变化异同,以优势种为主体划分伏牛山自然保护区林下草本植物功能群.研究结果表明,以优势种为主体对森林生态系统草本植物进行功能群划分可行性高,有较强的代表性.对草本优势种共划分了7组植物功能群:Ⅰ"伴人型",Ⅱ"高山型",Ⅲ"阴湿型",Ⅳ"耐旱型",Ⅴ"林隙型",Ⅵ"基础型",Ⅶ"原始型".每一组都有其特定的分布区域和形态特征,较好了反应出环境与植被的动态关系,为今后森林生态系统研究和植物功能群划分寻找新的思路.     

伏牛山森林生态系统灌木植物功能群分类

伏牛山国家级自然保护区位于中国东部亚热带和暖温带的过渡区,植被优势种明显,以灌木优势种为主体进行植物功能群分类,可以对森林生态系统的功能、框架结构及类群分布有一个明确的认识.采用群落生态学的调查方法,在伏牛山南北坡设置66个典型样方.根据调查结果,通过计算重要值,选取优势度相对较大的灌木树种进行种间联结及相关性分析,以X2(卡方)检验为基础,结合联结系数AC和共同出现百分率PC来测定灌木优势种间的联结性,根据优势种间的联结性及其在海拔梯度上的变化异同来划分植物功能群,把灌木优势种划分为7组植物功能群.植物功能群间物种表现出显著正联结,一起在同一生境中出现的几率较大,在长期的生长演化过程中,能适应相似的资源环境和对干扰有相似的响应,所以将其划分同一组植物功能群.植物功能群内有一些重要的形态特征有相似之处,功能群间的形态特征有明显的区别,如叶片的大小、形状等,功能群的这些相似及区别还需要生理生态学的进一步研究.     

陆地生态系统植物功能群研究进展

从植物功能群角度探讨陆地生态系统功能与稳定性维持机理、植物对环境变化的适应与响应以及水分、养分利用效率等成为当前生态系统生态学研究的主要技术路线.植物功能群的提出和研究,为研究复杂的生态系统提供了一个良好的方法和途径.综述了陆地生态系统功能群方面的最新研究进展,介绍了植物功能群定义的发展历程,详细比较了植物功能群划分的依据及方法,对于植物功能群与群落稳定性之间的关系、植物功能群对群落生产力的影响以及植物功能群与环境因子的动态关系等进行了深入讨论.这些研究资料表明,植物功能群整合了功能及对环境响应相似的一类植物,但植物功能特征不是绝对的、单一的,所以对植物功能群就会有不同的理解,会有不同的定义及划分方法.许多研究者从不同的角度、尺度来对植物功能群进行研究,这些研究结果有不同的针对方向和目的,使人们可以从不同的角度更全面的理解复杂的陆地生态系统.学者们在研究生态系统时,或多或少地总要与植物功能群相联系,这大大拓宽了植物功能群的应用范围.所有前人的研究使植物功能群的概念、划分、方向、应用等诸方面越来越清晰.这要求应有一个规范、统一、明确的植物功能群研究方案,这样能使对植物功能群的研究更加深入,能整合全球所有植物功能群的相关研究.     

漓江河岸带木本植物功能性状跨尺度变异研究

研究植物功能性状变异,有助于揭示植物对环境的适应策略以及群落构建机制。以漓江河岸带木本植物为研究对象,利用广义线性模型和"varcomp"函数对漓江河岸带主要木本植物的3个叶功能性状（比叶面积SLA;叶面积LA;叶厚度LTH）跨不同尺度（样方、物种、个体、叶）变异进行方差分解,分析各尺度的相对贡献及变异的主要来源。结果表明：（1）植物功能性状在4个巢式尺度的解释方差规律较一致,均表现为物种（0.51-0.70） > 个体（0.21-0.22） > 叶和残差（0.09-0.20） > 样方（0-0.07）;（2）4个功能性状种间尺度的解释方差均最大（SLA、LA和LTH分别为64%、70%和51%）;其次种内尺度的解释方差（SLA、LA和LTH分别为34%、30%和42%）仅次于种间。（3）样方尺度的解释方差很小甚至为零。发现：（1）植物功能性状变异主要由种间变异驱动;（2）种内性状变异是功能性状变异的重要且不容忽视的来源;（3）生境过滤并非直接作用于群落间物种组成,而可能是通过直接作用于植物功能性状的总体分布来影响植物群落构建过程,基于功能性状的生境过滤可能在漓江河岸带植物群落构建中起重要作用。     

秦岭山地油松天然次生林灌木层主要种群种间联结性与功能群划分

运用χ²检验、联结系数和共同出现程度,测定秦岭山地油松天然次生林灌木层20个主要植物种群的种间联结性.结果表明: 在190个种对中,具有较明显正联结的种对数占总种对数的7.4%,胡枝子与胡颓子、漆树与油松、卫矛与毛樱桃等表现为极显著正联结,绝大多数种对表现为弱联结,正负联结比值均小于1.表明灌木层主要植物种群种对间联结较松散,物种之间存在一定的独立性,处于动态演替的中期阶段,群落稳定性较差.通过种间联结和聚类分析,结合生物学和生态学特征,将灌木层20个主要植物种群划分为4个功能群.同一功能群内物种的生态要求和资源利用方式相近,联结紧密,而不同功能群间联结较为松散.     

伏牛山自然保护区森林生态系统植物功能群光合特性

植物功能群(PFG)把一系列植物归为一个功能团体,可以作为植被随环境动态变化的基本单元,简化相关研究。植物功能群内不同物种的生理特性差异是功能群存在的基础,也影响着功能群整体的功能。采用种间联结法并结合优势种在海拔梯度上的变化,将伏牛山自然保护区森林生态系统各层优势种划分为4组植物功能群,研究每组植物功能群内不同物种的光合特性。对光合-光响应、最大净光合速率(Pn)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)、光饱合点(LSP)和表观量子效率(AQY)等指标进行分析和比较,结果表明:植物功能群内不同物种的光补偿点和暗呼吸速率的变异系数最高分别达70.47%和74.29%,功能性状存在着显著的互补性,这是物种能长期共存的主要原因。乔木的最大净光合速率在7—8μmol CO_2m~(-2)s~(-1)之间,对高光强的适应能力较高。同一功能群内各层植物光饱合点在1200—1500μmol m~(-2)s~(-1)之间,差别不大。林下灌木、草本植物对弱光的利用效率较乔木高。同一功能群内物种功能性状的差异及不同植物功能群间整体性状的差异,影响着森林生态系统的结构、功能、过程和生态系统服务。     

山西太岳山辽东栎群落木本植物功能群分类

采用样方法对太岳山七里峪辽东栎群落进行了调查,计算重要值并结合频度,在乔木层和灌木层选取优势度相对较大的物种进行种间联结和聚类分析,以χ2检验为基础,结合联结系数(AC)和共同出现百分率(PC)测定辽东栎群落木本植物优势种的种间联结性,根据种间联结性以及聚类分析结果划分植物功能群,并通过功能群植物组成随海拔梯度的差异揭示辽东栎群落的变化。结果表明:(1)油松、茶条槭、小叶杨、山杨、白桦随海拔升高在辽东栎群落中具有相对较大的优势性。(2)以优势种为主体将辽东栎群落乔木层树种划分为3组植物功能群,即第一组为北京丁香、小叶杨、秀丽槭(1 200~1 700m),第二组为油松、鹅耳枥(1 700~1 840m),第三组为山杨、白桦、暴马丁香(1 900~2 100m)。(3)灌木层优势种划分为7组功能群。研究表明,每一组功能群都有其特定的分布区域和形态特征,较好反映出了环境与植被的动态关系,为今后辽东栎林的保护与研究提供理论基础。     

黄淮海平原农业景观非农生境植物功能群特征分析

植物功能群的划分有助于对生态系统结构、功能和服务的理解与认知,为更好的了解农业景观中残存的各非农生境在区域生物多样性保护和生态系统服务中的地位和作用。在黄淮海平原典型区域布点,对区内主要非农生境(林地、树篱、田间道路、沟渠)中的植物群落进行调查,并基于植物功能群分类结果探讨了其特征和在生态系统服务上的贡献。结果显示:(1)从物种数量来看,双子叶植物占绝对优势,单子叶植物在各生境中均较少,但却具有较高的群落地位,一年生和多年生植物物种丰富度及重要值基本一致;(2)从生境类别来看,田间道路和树篱等生境中一年生和单子叶植物更具有优势,随着人类扰动强度的减弱,在林地和沟渠生境中,开始有大量的多年生物种出现,尽管这些物种多为偶见种。(3)常见种多为一年生双子叶植物,种类不多,但群落地位极高,而偶见种中存在大量的多年生双子叶物种。深入分析认为,在黄淮海平原农业景观中,总体上各非农生境均处于群落演替早期,以一年生和单子叶植物功能群构成了群落主体,群落结构简单,优势种群明显,随着干扰强度的相对降低,林地与沟渠生境中的多年生和双子叶物种大量出现,偶见种增加,优势种地位下降。从物种多样性保护与生态系统服务提供综合考虑的角度看,尽管这些非农生境发挥了重要作用,但所能发挥的作用还很有限,未来仍需进一步减弱人类活动对非农生境的干扰,从而进一步提高区域生态系统服务的总体水平。     

重庆主城河岸带植物群落功能性状与土壤理化性质的关系

基于功能性状视角开展植物群落与环境关系的研究有助于揭示植物的适应策略。然而,目前关于城市河岸带植物群落功能性状的研究较少。为此选取10项植物功能性状指标和14项土壤理化性质指标,探究重庆主城3种生境类型河岸带(自然型河岸带(NRZ)、农耕主导型河岸带(FRZ)和开发建设主导型河岸带(BRZ))植物群落功能性状与土壤因子特征及互作机制。结果表明：(1)与NRZ生境相比,FRZ生境中的土壤速效磷、速效钾和氧化还原电位和BRZ生境中的土壤含水量显著偏高(P<0.05);FRZ和BRZ生境中的土壤pH值和全磷含量显著偏高,而土壤有机质、全钾和全氮含量显著偏低(P<0.05)。(2)与NRZ生境相比,FRZ生境中的比根长和比根表面积显著较高,茎干物质含量和叶干物质含量显著较低;BRZ生境中仅茎干物质含量显著较低(P<0.05)。(3)冗余分析结果表明,影响各生境类型河岸带植物群落功能性状的土壤因子不同,NRZ生境为土壤容重、含水量和硝态氮,FRZ生境为土壤铵态氮、全磷和有机质,BRZ生境则是土壤含水量、温度和速效磷。研究发现与自然状态相比,农业和建筑类型的人为干扰导致重庆主城河...     

基于植物功能群的生态系统服务形成与维持机制研究

生态系统可以从“结构-功能-服务”3个层次来理解,其中服务是人类的主观感受或效用。维持高质量的生态系统服务还需从生态系统的自然属性入手。结构和功能是生态系统服务形成和维持的内在机制,而植物是生态系统结构和功能的核心驱动力。植物功能群具有特定功能的植物组合,其中优势植物功能群控制着生态系统的结构和功能。生态系统服务的概念、分类与植物功能群密切相关,植物功能群是生态系统与生态系统服务间更直接的桥梁。建立生态系统服务与植物功能群间的联系,使相关研究有更明确的指向,在深化理论研究的同时使研究成果更容易落地。生态系统服务的形成、维持机制与植物功能群的内在联系主要体现在4个主要方面：(1)植物功能群的内在适应性特征和外在效应是生态系统服务形成的基础;(2)植物功能群的多功能特性为生态系统服务协同提供了可能;(3)植物功能群间替代和互补效应可以提升生态系统服务质量和稳定性;(4)植物功能群能够提供基于自然的生态系统服务修复问题解决方案。     

漓江河岸带植物功能性状变异与关联

研究植物功能性状随环境梯度的变异和关联格局, 对于认识不同环境梯度下群落构建和植物适应型具有重要意义。该研究以漓江河岸带不同河段植物群落为研究对象, 调查了研究区内36个样方的物种组成, 测量了样方内42种木本植物的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)和木材密度(WD)的功能性状值, 并运用性状梯度分析法对3个功能性状进行群落内(α组分)和群落间(β组分)组分分解及相关性分析。结果表明: (1)群落平均LA表现为中游最小且和下游差异显著, 群落平均WD则表现为中上游显著高于下游, 群落平均SLA在两两河段间均差异显著。(2)不同河段的3个植物功能性状β组分差异显著且实际观测值均小于随机模拟的零模型分布, 但α组分在河岸带不同河段均差异不显著且3个功 能性状的α组分分布范围均小于β组分, 说明在河岸带不同河段的群落构建过程中环境筛选的作用要大于群落内种间的相互作用。(3)性状SLA与LA在群落间和群落内呈现出实际观测和随机模拟的相关性均较低, 暗示了LA和SLA各自代表了植物在不同生态策略上的维度; 但SLA和WD实际观测值和随机模拟值呈现出较强的负相关关系, 暗示这2个性状对于环境筛选表现出较高的整体趋同适应性, 体现了植物功能性状对群落间环境变异的依赖性大于群落内种间相互作用的依赖性。     

伊洛河流域外来草本植物分布格局

外来生物入侵及其防治已经成为生态学关注的重点和热点问题.目前的研究主要集中在外来入侵种上,然而入侵种仅占外来种中很少一部分,因此,研究外来种现有分布格局对研究生物入侵及其防治有重要意义.以伊洛河流域草本植物群落中的外来种为对象,沿河从河源地到入黄河口选取典型样地,在调查流域内草本植物群落中物种组成的基础上选取外来种,并对外来种种类组成及其分布格局进行研究.结果表明:流域内有外来草本植物27种,分属于15科,种类较多的科为菊科、苋科和豆科;引入方式以有意引种为主.流域横向不同生境间,河滩地在水流的养分富集、季节性洪水物理干扰及人为活动扰动作用下,呈现出受外来种分布较多,而受人类活动扰动最强且营养丰富的农田分布较小的分布格局;纵向环境梯度下,上游河源山地属于自然植被区,人为干扰较轻,且受外来种影响较小;中游丘陵区从自然生态系统向农业生态系统的过渡区域,人类活动的扰动有所加强;下游平原农业区,人类活动强烈,区域内以人工生态系统为主,群落物种组成简单但受外来种影响最大,受自然环境和人类活动的双重影响.不同物种在不同生境间差异明显,其中,小蓬草、钻叶紫菀和反枝苋广泛分布于3种生境中.总体上,伊洛河外来草本植物分布格局在自然因素的基础上强烈受人为因素的影响,呈现出从上游到下游逐渐增多的趋势.     

三峡库区消落带草本植物根际细菌群落季节变化特征及功能预测

为了研究三峡库区消落带人工修复植被下不同季节根际细菌群落特征,选取位于三峡库区核心地带的忠县石宝镇汝溪河流域消落带生态修复示范基地内两种适生草本狗牙根(Cynodon dactylon)、牛鞭草(Hemarthria altissima)根际土壤进行16S rDNA高通量测序。研究结果显示:在消落带退水后的春季、夏季、秋季3个季节共检测到细菌60门、151纲、403属,主要优势门为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门;放线菌门和芽单胞菌门的相对丰度在季节水平上存在差异,夏季芽单胞菌门丰度较高,秋季放线菌门相对丰度显著减少。适生草本的根际土壤细菌α多样性表现出一定的季节变化规律,即秋季>夏季>春季;通过冗余分析发现,影响细菌群落结构的环境因子主要有土壤全磷(TP)、速效钾(AK)、含水量(SWC)、有机质(OM)。基于未观测状态重建的群落系统发育研究(PICRUSt2)功能预测共发现6个一级功能层和45个二级功能层;代谢功能在一级功能层中占比最高,其有利于提高消落带适生草本植物抑制病原菌的能力,促进植物的生长;一级功能层中有两个功能基因表现出季节差异,二级功能层中有14个子功能的相对丰度在不同季节存在显著差异。由此可见,根际细菌群落对狗牙根、牛鞭草两种草本植物能够广泛分布且适生于三峡库区消落带的土壤环境起到了重要的促进作用。     

水淹干扰下水库水滨带植物群落谱系结构与物种多样性格局

群落谱系结构将物种系统发育信息整合到群落中,给生物多样性研究提供了全新视角。为探讨水淹干扰下水库水滨带植物群落物种多样性维持机制,以丹江口水库水滨带为研究区域,以南水北调中线一期工程运行前的原有水滨带植被为研究对象,分析不同水淹干扰强度下群落谱系结构和物种多样性及其与环境因素的关系。结果表明：(1)随着水淹干扰强度增加,群落物种丰富度、物种多样性和谱系多样性显著降低。谱系结构指数虽无显著差异,但随着水淹干扰强度增加呈现由发散到聚集的变化趋势。表明水滨带植物群落物种多样性维持机制是生境过滤和生态位分化共同驱动的结果,并且随着水淹干扰强度增加呈现生境过滤作用增加、物种间竞争排斥作用减弱的生态过程影响规律。(2)坡度、土壤质地、速效氮和全氮含量对整个水滨带植物群落物种丰富度、物种多样性和谱系多样性影响显著。此外,土层厚度和速效磷对物种丰富度和土层厚度对谱系多样性也影响显著。而仅有速效氮含量对谱系结构指数影响显著;轻度水淹干扰下坡向、速效磷含量与多样性指数显著相关;中度水淹干扰下坡度、土层厚度、土壤质地、土壤总氮含量与多样性指数显著相关,土壤pH、全氮和全磷含量与谱系结构指数显著相关;重度水淹...     

黄河中下游过渡区河岸植物多样性与土壤因子的关系

【目的】河岸带物种多样性与土壤因子的关系对维持河岸带生态系统的稳定性十分重要,为揭示黄河中下游河岸带物种多样性与土壤因子的关系,进一步为黄河中下游过渡区河岸生态恢复、保护和高质量发展提供一定的参考与理论指导。【方法】采用样方调查法、试验分析法、CCA排序法等方法,以河南黄河中下游过渡区对植物分布和物种多样性与土壤因子的关系进行研究。【结果】结果表明：（1）黄河中下游过渡区河岸土壤含水量、有机质、速效钾及有效磷均属于中等变异程度,全氮变异系数为强变异性,土壤养分空间分布总体呈现中度不均匀的特征。（2）黄河中下游过渡区河岸植物优势度指数（D）与土壤全氮具有显著负相关关系（P＜0.05）;土壤pH值、速效钾和有效磷对物种丰富度指数（S）的影响不明显;均匀度指数（E）、香农-威纳指数（H）与6个土壤因子之间均没有达到显著水平。（3）红蓼、头状穗莎草、长芒稗、糠稷、醴肠群落的分布受土壤含水量的影响较大;青蒿、酸枣、毛白杨等的分布主要受全氮的影响较大,在全氮含量较高的区域分布较多;葎草和反枝苋受速效钾影响较大;而狗牙根、苍耳、芦苇、狗尾草、春蓼、绿豆等群落受土壤因子的影响较小。     

漓江河岸带枫杨群落主要木本植物种间联结与相关分析

种间联结能够反映植物群落中物种间的关系和群落的稳定程度,对植被的恢复与重建、生物多样性保护等具有重要的意义和价值。为了解漓江河岸带枫杨群落的种间联结特征,基于2×2联列表,通过方差比率(VR)、χ~2检验、Pearson相关系数、Spearman秩相关系数检验及PCA排序等,对枫杨群落主要木本植物种间关联性进行定量分析和生态种组划分。结果表明:(1)乔木层、灌木层以及乔木和灌木层的总体种间关联性均呈不显著正联结,表明枫杨群落处于较稳定的阶段;(2)χ~2检验结果显示,绝大多数种对呈不显著关联,说明群落各种对间关联较弱,各物种间呈独立分布格局;(3)Pearson相关检验和Spearman秩相关检验发现各层次的显著率均较低,种间相关性不显著的种对占绝大部分,种间相关性不强;(4)χ~2检验、Pearson相关系数检验和Spearman秩相关系数检验结果虽具有一致性,但也存在一定的差异,Spearman秩相关系数检验更具灵敏性,结合3种方法使用效果更佳;(5)根据PCA排序和种间联结关系,将20个主要物种划分为4个生态种组。