羊草+大针茅草原退化群落优势种群空间点格局分析

草原退化的特征主要表现为群落生产力的大幅下降和植物个体的小型化, 同时, 退化的草原生态系统与一定强度的放牧压力保持平衡而相对稳定。该文应用摄影定位法测定了羊草+大针茅草原退化群落中4个优势种群羊草(Leymus chinensis)、米氏冰草(Agropyron michnoi)、大针茅(Stipa grandis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)的空间格局。点格局分析结果表明: 在空间分布格局上, 4个优势种群均偏离完全随机模型和泊松聚块模型, 而符合嵌套双聚块模型, 也就是说, 其空间格局表现为聚集分布, 且在大聚块中分布着较高密度的小聚块。严重退化的草原群落中优势种群的嵌套双聚块空间分布格局当属一种集体行为, 是种群适应过度放牧压力的一种表现形式, 为过度放牧导致的退化草原群落的主要特征之一。这种生态学现象同植物个体小型化一样, 是种群易化(正相互作用)的结果。在过度放牧的胁迫下, 种群通过改变个体性状及个体在空间的分布状况实现自我帮助, 以抵御外界的放牧压力达到自我保护, 从而维持退化草原生态系统与放牧压力间的相对平衡。     

典型草原大针茅种群空间格局及对长期过度放牧的响应

种群空间格局是生态学研究的基本问题之一。典型草原带由于过度放牧退化严重, 原生群落罕见, 探讨原生群落的种群空间格局具有重要生态学意义。大针茅(Stipa grandis)草原是典型草原区广泛分布的主要群落类型, 1979年围封的大针茅样地, 是目前保存完整的大针茅草原原生群落。本文选择大针茅草原原生群落和长期过度放牧群落, 应用O-Ring函数结合不同零假设模型分析了大针茅种群的空间格局。结果表明: 在原生群落中大针茅种群在小尺度范围内呈均匀分布, 而在长期过度放牧群落中则表现为聚集分布。这说明在大针茅草原原生群落中竞争是主要的相互作用, 而在长期过度放牧群落中正相互作用居主导, 验证了胁迫梯度假说; 同时证明长期过度放牧改变了种群空间格局。     

内蒙古草原3种针茅属植物不同组织水平的生物量生殖分配

植物资源的生殖分配是链接进化生态学和功能生态学的纽带。该文从4个组织水平上研究了针茅属(Stipa) 3种植物克氏针茅(S. krylovii)、大针茅(S. grandis)和贝加尔针茅(S. baicalensis)的生物量生殖分配以及株丛和种群水平上可育散布体的数量和生物量。结果表明: 1) 3种针茅属植物在不同组织水平上的生物量生殖分配呈现明显分异。在株丛水平上, 克氏针茅和大针茅的株丛生物量分配到生殖枝的比例分别为44.3%和47.9%, 均显著高于贝加尔针茅的35.7%。在生殖枝水平, 克氏针茅的生殖枝生物量分配到穗器官的比例为30.3%, 显著低于大针茅的42.9%和贝加尔针茅的48.4%。在穗器官水平, 大针茅穗生物量分配到散布体的比例(63.9%)最高, 克氏针茅(49.9%)次之, 贝加尔针茅(39.1%)最低。在散布体水平, 贝加尔针茅的可育散布体生物量占散布体总生物量的比例为92.3%, 显著高于克氏针茅的67.2%和大针茅的71.3%。2) 尽管3种针茅属植物在不同组织水平上的生物量生殖分配存在显著差异, 但从最终可育散布体占株丛生物量的比例看, 克氏针茅为6.1%, 贝加尔针茅为6.3%, 大针茅为9.5%; 三者在生物量生殖分配上表现出明显的趋同效应。3) 3种针茅属植物生物量生殖分配的限制性环节存在显著差异。生殖枝向穗的生物量分配是克氏针茅和大针茅生殖分配的限制性环节, 株丛向生殖枝的生物量分配或穗器官向散布体的分配是贝加尔针茅生物量生殖分配的限制性环节。从可育散布体的数量和个体生物量看, 克氏针茅采取了倾向于拓展空间的增加散布体数量的策略, 而大针茅和贝加尔针茅逐步进化出了趋向于提高个体竞争能力的增加散布体个体生物量的策略。     

中国西北针茅草原的基本群落特征

西北针茅(Stipa sareptana var. krylovii)群系是亚洲中部地区特有的典型草原之一, 也是生态适应性最广的草原类型, 向东可以在呼伦贝尔高原与草甸草原重叠分布, 向西可以在乌兰察布高原、天山等地区与荒漠草原形成复合分布, 向南可分布至黄土高原与暖温带草原镶嵌分布, 还可在青藏高原的东缘与高寒草原混生。该研究调查了中国西北针茅群系的主要植被类型, 通过对117个样地的调查数据分析, 量化描述了该群系的基本群落特征。结果表明, 中国西北针茅群系共有种子植物336种, 分属于36科131属, 物种数大于15的科有禾本科、菊科、豆科、蔷薇科、藜科和百合科; 物种存在度等级划分中, I级(0-20%)植物占比91.67%, 多为群落中的偶见种或稀有种, 最为常见的植物除西北针茅外, 也有糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)、冰草(Agropyron cristatum)、 草(Koeleria cristata)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca)、猪毛菜(Salsola collina)、细叶韭(Allium tenuissimum)和羊草(Leymus chinensis)等; 生活型组成上以地面芽植物最多, 占66.37%; 水分生态类型以旱生植物最多, 占61.19%; 区系地理成分以东古北极植物占优势, 占33.33%。基于群落学-生态学分类原则, 将西北针茅群系划分为6个群丛组, 45个群丛。     

中国戈壁针茅草原的分布、群落特征和分类

戈壁针茅(Stipa tianschanica var. gobica)草原主要分布于荒漠草原区的石质丘陵或石质山坡, 向东可以分布在典型草原区的石质丘陵或山地, 向西也可以分布在荒漠区的石质山坡上。该研究调查了中国戈壁针茅草原的主要植被类型, 通过对115个样地的样方数据分析, 量化描述了这一草原类型的主要植物群落特征。结果表明, 中国戈壁针茅草原共有维管植物272种, 隶属于38科127属; 其中裸子植物3种, 隶属于1科1属; 被子植物269种, 隶属于37科126属, 物种数大于等于10种的科为: 菊科、禾本科、豆科、蔷薇科、百合科、藜科、石竹科; 戈壁针茅草原植物区系的生活型谱以地面芽植物为主, 共178种植物, 占总种数的65.44%; 水分生态类型以旱生植物为主, 共120种, 占总种数的44.12%; 植物区系地理成分上以东古北极分布种和亚洲中部分布种(含其变型)最多, 分别为82种和80种, 占总种数的30.14%和29.41%; 盖度等级划分上以0.1%-1.0%的盖度最多, 共174种, 占总种数的63.97%; 恒有度等级划分上以I级(0-20%)的物种数最多, 共258种植物, 占所有植物种数的94.85%。基于群落调查数据, 按照群落-外貌分类原则, 将戈壁针茅群系划分为8个群丛组106个群丛。     

温带草原7种针茅植物根系特征及其对环境因子变化的适应

为比较针茅(Stipa)植物适应策略,以大尺度梯度下(>1600 km)温带草原主要针茅植物为对象,系统研究了8个样点7种针茅根系生物量、根冠比、解剖结构和生理调节物质的差异及其对环境因子的适应。在由东北至西南的区域上,随降水量下降针茅植物根系的抗旱特征增强或适应策略趋于复杂,不同针茅植物根系对水分变化(或旱季和雨季)有着不同的适应策略。综合分析表明贝加尔针茅(S.baicalensis)、大针茅(S.grandis)及克氏针茅(S.krylovii)(多伦样点)的生长受干旱制约,对降水高度敏感,雨季降水促进其生物量快速积累。沙生针茅(S.glareosa)、短花针茅(S.breviflora)、戈壁针茅(S.gobica)、本氏针茅(S.bungeana)等通过增大根冠比和渗透调节物质累积等途径提高根系吸水和保水能力,抵御干旱胁迫。偏相关分析显示实验区域针茅植物根系性状与降水量和海拔高度存在显著的相关性。     

沱沱河地区紫花针茅群落种间联结性分析

基于方差比率(VR)、χ2检验和Jaccard指数对沱沱河地区紫花针茅群落12个主要种的种间联结性进行了分析。结果表明,紫花针茅群落优势种多物种间显著正关联,存在稳定共存的种间关系。建群种与其它物种间联结性不显著,在群落中能够稳定存在并占据优势生态位,群落处于植被演替过程的一个相对稳定的阶段。伴生种或次优势种之间联结显著,在群落中表现出很强的依赖性,分布易受其它物种的影响,在群落中不能稳定存在且只占据劣势生态位。根据种间联结性的分析结果,将紫花针茅群落分为2个不同的生态种组,但这2个生态种组并不具有明显的界限,它们之间存在着直接或间接的联系。     

内蒙古高原针茅草原群落土壤水分和碳、氮分布的小尺度空间异质性

用地统计学的方法,研究比较了内蒙古高原4类地带性针茅草原群落,贝加尔针茅（Stipa baicalensis)群落,大针茅（S.grandis)群落,克氏针茅（S.krylovii)群落和小针茅（S.kelemenzii)群落0-20cm土壤水分和碳,氮的小尺度空间异质性特征,结果表明;4类群落土壤水分,有机碳和全氮均表现出显著的小尺度空间结构特征。自相关尺度为1.91m-10.81m,结构性方差占样本方差的35.31%-99.74%。从贝加尔针茅群落到小针茅群落空间自相关的尺度逐渐增大,纹理有逐渐变粗的趋势,土壤水分,碳和氮的小尺度空间格局共同作用于群落的生态学过程,即土壤水分格局→植物种群格局（基本斑块的大小）→土壤碳空间格局→土壤氮空间格局,同时,由于生态学过程的反馈作用,土壤氮空间格局→种群格局→土壤水分格局,土壤属性空间自相关尺度的改变可能是导致群落演替的驱动力,草原退化可能与土壤异质性尺度的改变相关。     

内蒙古地带性针茅植物对CO2和气候变化的适应性研究进展

收集了1992—2013年关于模拟CO2浓度升高及气候变化(温度升高、降水变化)对内蒙古地带性草原群落的5个建群种针茅植物(贝加尔针茅、本氏针茅、大针茅、克氏针茅、短花针茅)影响的实验研究结果表明,模拟CO2浓度升高、增温和增雨将提高针茅植物的光合作用和株高生长,但CO2处理时间延长会导致光合适应;温度和降雨变化将改变针茅植物的物候进程,但物种之间反应有差异;CO2浓度升高有助于针茅植物生物量增加,增温和干旱则相反,CO2浓度升高对干旱的影响具有补偿作用;干旱和涝渍胁迫将提高针茅植物植株C/N,CO2浓度升高将加剧水分胁迫下针茅植物植株C/N的增加效应,导致牧草品质下降。由于当前在适应性指标、针茅植物对气候变化协同作用的适应机理及其敏感性研究等方面存在的不足,导致目前无法全面比较各针茅植物对CO2和温度、降水变化的响应差异及其敏感性,因而无法预测未来在全球变化背景下,这几种针茅植物的动态变化及其在地理分布上的迁移替代规律。为科学应对气候变化,未来应加强内蒙古地带性针茅植物的适应性指标、针茅植物对多因子协同作用的适应机理及敏感性研究。     

内蒙古高原针茅草原群落β多样性研究

用比较样地法调查了内蒙古高原 4类地带性针茅 (Stipa)草原群落的 β多样性特征 .结果表明 ,Whit tacker指数 βws与尺度有关 ,随取样面积的增加 ,βws逐渐降低 .取样面积相同时 ,4类群落的 βws比较接近 .各群落的Cody指数最初也随样方面积的扩大而增大 ,当样方面积扩大到一定尺度时 ,贝加尔针茅群落和大针茅群落为 >0 .5m2 ,克氏针茅群落和小针茅群落为 >2m2 ,Cody指数趋于稳定 .同一尺度下 ,贝加尔针茅群落的Cody指数最高 ,小针茅群落的Cody指数最低 .多数情况下 ,群落内样本间的间隔距离 ,对Cody指数有较大的影响 ;从贝加尔针茅群落到小针茅群落 ,植物生活型和生态类群功能群组成中 ,多年生丛生禾草与根茎禾草、多年生杂类草和中旱生植物的多样性显著降低 ,旱生植物多样性先增加 ,尔后到小针茅群落显著降低 .群落的植物种类组成表现出明显生态替代现象 ,不同群落间的Cody指数逐渐降低 ;贝加尔针茅群落与大针茅群落的Morisita Horn指数最高 ,达 0 .72 .克氏针茅群落与小针茅群落的相似系数最低 ,为 0 .42 .     

内蒙古中部表土花粉研究

采用花粉百分含量分析和主成分分析方法对内蒙古中部表土花粉与植被的关系进行了对比研究 ,探讨了草原花粉组合的特点及其形成原因。研究发现 ,草原区表土花粉以藜科和蒿属 ( Artemisia)为主 ,并以前者占优势地位 ,麻黄属 ( Ephedra)亦较常见。草原区植被的 A/C(蒿属 /藜科 )值较干旱区草原植被为低 ,分布规律也较干旱区复杂 ,但仍能反应干旱程度的差别 ,而且还反映了草原植被的退化程度。松属 ( Pinus)和桦属 ( Betula)的花粉在个别样品中占有较大比例 ,是环境噪音 (指外源性的、超代表性的花粉 )的主要来源。不同植被类型在花粉组合上各有特点 ,可以从花粉百分含量的数量特征上进行区分。在研究中还发现草原区的严重退化在花粉组合上具有明显表现     

Study on Surface Pollen in Middle Inner Mongolia,China

The paper deals with features of pollen assemblages and their relationship to vegetation by comparing the results from surface pollen analysis with that from sample determination. It showed that Chenopodiaceae dominate with some Artemisia and a few Ephedra in steppe area. Although A/C (Artemisia/Chenopodiaceae) value was lower and more complicated than arid steppe area, it could reflect the humidity and the level of grass degeneration. The much more Pinus and Betula pollen percentage might be the main environmental noise source produced as statistical error. There were no obvious difference on pollen assemblage among the steppe types as Stipa gobica, S. krylovii, Peganum-Achnatherum except Artemisia and Chenopodiaceae pollen. However, there were some difference among meadow steppe, viz. sparse Ulmus pumila and Salisc tree, Aneurolepidium chinense and also the types like Salisc flavida, Stipa gobica, S. krylovii, Peganum-Achnatherum. Features of pollen assemblage in steppe degeneration and applications of PCA (principal component analysis) and method on surface pollen analysis were discussed.     

内蒙古草原草场放牧退化模式研究及退化监测专家系统雏议

本文将定位研究与路线考察相结合,将放牧影响下草原的动态演替及其在牧压梯度上的空间变化相对比,研究了内蒙古主要草原草场的放牧退化模式,并在此基础上初步探讨了判别草场退化的数量指标和退化监测专家系统。1)植物种与牧压关系的分析,区别出放牧的定性和定量指示植物及宜中牧植物,并划分植物为不同的放牧生态种组。2)退化草原恢复过程的研究表明,根茎禾草的恢复快于丛生禾草;群落恢复过程是单稳态的,且恢复演替动态与其牧压梯度上的空间变化相对应。3)内蒙古高原主要草原草场在持续放牧影响下均趋同于冷蒿(Artemisia frigida)草原。冷蒿是最可靠的正定量放牧指示植物,但同时又是优良牧草和草原退化的阻击者。4)讨论了草原草场退化的概念,论述了草原逆向演替与草场退化的区别和联系,提出了区分草原的逆向演替为草场熟化和退化两个过程,并依草场群落与牧压的关系建立了判定草场是否退化及退化程度的数量指标。5)初步设计了草原草场退化监测—决策专家系统,包括监测、判别和决策三个步骤。     

内蒙古高原针茅摹群落β多样性研究

用比较样地法调查了内蒙古高原４类地带性针茅（Ｓｔｉｐａ）草原群落的β多样性特征。结果表明,Ｗｈｉｔｔａｃｋｅｒ指数βＷＳ与尺度有关,随取样面积的增加,βＷＳ逐渐降低,取样面积相同时,４类群落的βＷＳ比较接近,各群落 的Ｃｏｄｙ指数最初也随样方面积的扩大而增大,当样方面积扩大到一定尺度时,贝加尔针茅群落和大针茅群落为〉０．５ｍ＾２,克氏针茅群落和小针茅群落为〉２ｍ＾２,Ｃｏｄｙ指数趋于稳定。同一尺度     

松嫩平原针茅草原的特征及其生态地理规律的探讨

 经考察,松嫩平原的针茅草原主要有4个群落类型：贝加尔针茅(Stipa baicalensis)群落、贝加尔针茅+线叶菊(Filifolium sibiricum)群落、大针茅(S．grandis)+贝加尔针茅群落和大针茅群落。通过对针茅草原各类型基本结构特征和生态地理分布规律的分析,并根据它们所反映的水土条件的差异,认为贝加尔针茅群落为该地区的地带性植被。在中国温带草原区划中的位置属于草甸草原,应与内蒙古高原典型草原分开,成为一个独立的分区     

Appearance can be deceptive: shrubby native mangrove species contributes more to soil carbon sequestration than fast-growing exotic species

Plant and Soil - A dominant species of steppe in northern China, Stipa grandis, is gradually being replaced by S. krylovii due to climate change events. The aim of this study was...     

放牧对内蒙古锡林河流域草地群落植物茎叶生物量资源分配的影响

以内蒙古锡林河流域沿水分梯度分布的灰脉苔草(Carex appendiculata)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和冷蒿(Artemisia frigida) 6个草地群落为对象, 研究了围封禁牧与放牧样地中144个共有植物种的高度、丛幅面积、茎、叶和株(丛)生物量、茎叶比等性状。结果表明: 1)在个体水平上, 放牧样地中植物的生殖枝高度、营养枝高度、丛幅面积、单株(丛)生物量、茎、叶生物量和茎叶比均显著低于围封禁牧样地, 植物在放牧干扰下表现出明显的小型化现象; 2)在群落水平上, 放牧亦显著降低了群落总生物量和茎、叶生物量; 3)过度放牧显著改变了物种的资源分配策略, 使生物量向叶的分配比例增加, 向茎的分配比例减少。资源优先向同化器官分配可能是植物对长期放牧干扰的一种重要适应对策; 4)轻度放牧对物种的资源分配没有显著影响, 单株(丛)生物量和群落茎、叶及总生物量均表现出增加趋势, 这与过度放牧的影响正好相反。过度放牧引起的植物个体小型化改变了生态系统中物种的资源分配策略, 进而对生态系统功能产生重要的影响。     

克氏针茅草原群落物种多样性与生物量关系对放牧强度的响应

放牧强度引起的草原植物群落物种多样性与地上生物量变化是近年来草地生态系统研究的热点问题。以内蒙古锡林郭勒克氏针茅草原为研究对象,探究植物群落结构特征、物种多样性与地上生物量之间相互关系及其对不同放牧强度的响应。结果表明：随着放牧强度的增加植物群落结构逐步向退化方向演替;植物群落高度逐渐降低（P<0.05）,密度逐渐增加（P<0.05）,盖度总体呈下降趋势（P<0.05）;植物群落和原有群落优势种地上生物量总体呈下降趋势（P<0.05）,而退化指示物种的地上生物量逐渐增加（P<0.05）;轻度、中度放牧条件下群落物种Margalef指数、Pielou指数、Simpson指数均显著高于重度放牧（P<0.05）;地上生物量与Shannon-Wiener指数、Margalef指数和Pielou指数呈正相关关系,而与Simpson指数呈负相关关系。综上所述,克氏针茅草原植物群落结构和功能在不同放牧强度下产生不同的响应,适度放牧有利于提高群落物种多样性与生物量。     

The Influence of Plant Diversity and Functional Composition on Ecosystem Stability of Four StipaCommunities in the Inner Mongolia Plateau

The main purpose of this study was to examine the effects of plant species diversity and functional composition (the identity of the plant functional groups) on ecosystem stability of Stipa communities in the Inner Mongolia Plateau. The research work was based on a 12-year study (from 1984 to 1995) of species abundance, diversity, and primary productivity of four Stipa communities, i.e. S. baicalensis Roshev., S. grandis P. Smirn., S. krylovii Roshev., and S. klemenzii Roshev. respectively. The Shnnon-Wiener index was used as a measurement of plant diversity, while functional composition was used to differentiate the functional groups that were included in the communities. The plant species of four Stipa communities were classified into functional groups based on the differences in life forms and ecological groups, which influence their performance in resource requirements, seasonality of growth, tolerance to water stress, and life history. Plant species were classified into five functional groups based on their differences in life form, shrubs and half shrubs, perennial bunch grasses, perennial rhizome grasses, forbs, annuals and biennials. Based on their differences in water requirement these species were classified into four functional groups: xerads, intermediate xerads, intermediate mesophytes, and mesophytes. The results showed: 1) Plant species diversity stabilized ecosystem processes. Shannon-Wiener index were 2.4014, 2.1720, 1.6248, 0.3543 from S. baicalensis community to S. grandis, S. krylovii and S. klemenzii community, respectively. The dynamics of the aboveground net primary productivity (ANPP) for a 12-year's period showed a reverse pattern, the coefficients of variation of the four communities were 21.94%, 20.63%, 29.21% and 39.72% respectively. 2) The life form functional group component of diversity was a greater determinant of the ecosystem processes than the species component of diversity. The effects of perennial bunch grasses, perennial rhizome grasses and forbs on community stability were highly significant. 3) The ecological group component of diversity was also a great determinant of the ecosystem processes. The effects of xerads, intermediate xerads, and mesophytes on community stability were also very strong.     

不同放牧强度下克氏针茅(Stipa krylovii)草原的根系特征

以呼伦贝尔克氏针茅草原不同放牧强度下的演替群落为对象,开展群落及其群落建群种的地下生物量和根系形态特征研究.结果表明:从轻度放牧到重度放牧,群落种类组成和根系功能群类型趋于简单化;群落地下生物量的空间分布形态呈“T”型;不同放牧强度下草原群落的建群种出现了明显替代现象,轻度放牧样地群落建群种为密丛型根系的克氏针茅,中度放牧为疏丛型根系的糙隐子草(Cleistogenes squarrosa,重度放牧为鳞茎型根系的碱韭(Allium polyrhizum);随着放牧强度的增大,群落建群种根冠比逐渐增加,分别为0.47、1.0、4.1,并且群落建群种根系数量、根系体积、根系生物量、比根长及根长密度等各指标均发生了明显变化.另外,3种放牧强度样地群落建群种根冠比、根长密度均与土壤速效氮含量呈现显著正相关(P＜0.05).