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.     

黄土高原半干旱区不同种植年限紫花苜蓿人工草地土壤微生物和线虫群落特征

建植紫花苜蓿人工草地是黄土高原植被恢复的重要措施之一。土壤微生物和线虫群落特征是评价和调控植被恢复的生态环境效应的重要依据。本研究在宁夏南部山区选取不同种植年限(1、2、6和12年)的紫花苜蓿人工草地为研究样地,以农田和天然草地作为对照,探索黄土高原人工草地植被恢复过程中土壤微生物和线虫群落的演变规律及其影响因素。结果表明: 1)种植苜蓿显著提高了土壤细菌群落的Chao1、ACE和Shannon多样性指数,并在种植苜蓿后第6年达到最高,但在种植6年和12年后真菌群落多样性降低;随着苜蓿种植年限的增加,真菌群落组成从农田逐渐向天然草地方向演变;2)土壤线虫数量与细菌群落多样性的变化趋势相同,在种植苜蓿后第6年出现峰值,该时期线虫群落结构组成与农田较相似,苜蓿12年样地则更接近天然草地;随着苜蓿种植年限的增加,食细菌线虫、植食性线虫比例总体呈上升趋势,食真菌线虫、杂食/捕食线虫比例呈下降趋势,土壤成熟度指数(MI)逐渐减小,植物寄生线虫指数(PPI)和线虫通路指数(NCR)则不断增大;3)在苜蓿人工草地植被恢复过程中,土壤有机碳、全氮和速效磷对土壤微生物群落结构影响较大,并进一步影响线虫群落结构;细菌和真菌群落优势类群和多样性与线虫的不同营养类群及生态指数之间存在密切联系,表明微生物群落结构与多样性对线虫群落具有显著影响;在不同种植年限苜蓿草地中,植物的生物量与多样性的变化可能通过影响土壤微生物与线虫食物资源状况从而引起其群落特征的改变。     

江河源区人工草地及"黑土滩"退化草地群落演替与物种多样性动态

研究了“黑土滩”退化草地以及在“黑土滩”上建植的垂穗披碱草人工草地在第2～6年间植物群落演替及物种多样性动态。结果表明：随着演替的发生．两种不同类型草地群落的α多样性指数均呈现单峰变化趋势。人工草地群落的α多样性指数比“黑土滩”退化草地群落的低,建植第4年的人工草地群落和封育4年的“黑土滩”退化草地群落的各指数最高。两种不同类型草地草场质量指数也呈现先降后升的趋势,人工草地群落的草场质量和生物量比“黑土滩”退化草地群落高。从植物的生活型看．一年生植物被多年生植物替代。β多样性的时间动态反映出演替过程中,两种类型的草地群落2龄与5龄、6龄群落间的β多样性低,物种周转率高;2龄与3龄,5龄与6龄群落间的β多样性高．物种周转率低,4龄群落是过渡群落。在时间序列上可分为两个阶段．2～4龄主要是一年生草本的入侵．4～6龄主要是多年生草本的定居。     

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。     

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.     

茂县土地岭植被恢复过程中物种多样性动态特征

植被恢复是退化生态系统重建的重要途径,植被恢复过程物种多样性的变化反映了植被的恢复程度.通过群落调查和多样性分析,研究了岷江上游土地岭植被恢复过程中群落物种多样性特征.结果表明： 恢复过程中6类不同类型群落分别表现其对于不同环境特征、干扰及更新方式等的响应;森林是较灌丛更适合当地环境状况的植被类型;人工恢复无干扰和轻度干扰群落的多样性相对较高,是较好的恢复模式.重度干扰使得1年生植物与地下芽植物比例增加,其它口食性较好的多年生草本减少.较强的干扰是群落无法更新、长期处于灌丛阶段且多样性较低的重要原因.本地区人工恢复群落在更新进程和多样性维持上优于自然更新群落,种植华山松加速了本地区植被演替进程.建议以适合恢复区域的多种恢复配置方式进行造林,并避免较强干扰,可以加速群落演替进程并保持恢复群落较高的物种丰富度与多样性.     

我国干旱沙漠地区人工植被与环境演变过程中植物多样性的研究

 以我国干旱沙漠区流沙治理的成功模式包兰铁路沙坡头地段人工植被防护体系作为研究对象,研究了区域人工植被与环境演变过程中植物多样性的变化特点。研究表明：该区人工植被经过40余年的演变其植物种的组成趋于动态平衡;植物多样性在时间尺度上的变化表现为随群落演替的进行而增大,42年前(1956年)建立的人工植被多样性指数达到D＝0.706～0.822或H′＝1.393～1.893,10年前(1987年)建立的人工植被其多样性仅为D＝0.501～0.702或H′＝0.819～1.074;β多样性的测度表明,沙坡头地区人工植被在其演变的历程中经历了2次物种周转速率相对较快的阶段,这一特点与植被演替密切相关,对干旱沙漠地区的生态恢复和人工绿洲建设与管理具有重要的参考价值。本文还进一步研究了土壤基质条件等变化对植物多样性的影响。     

三江源区“黑土滩”型退化草地人工恢复植物群落的演替动态

选取青藏高原三江源区"黑土滩"型退化草地上建植的人工草地为研究对象,对不同建植年限人工草地植物群落及其各功能群的物种组成、平均高度、盖度和地上生物量及植物多样性等进行实地调查和对比分析,探讨"黑土滩型"退化草地在人工恢复过程中植物群落组成和多样性变化,以期回答人工恢复的草地植物群落何时才能接近天然草地、人工恢复的时间阈值应为多长等问题,从而为三江源区"黑土滩"型退化草地的恢复重建提供科学的理论指导。研究结果表明:草地恢复前5年内,禾本科植物的数量大量增加,植物群落的高度增加了847.6%,植物群落盖度增加了134.5%;不同恢复年限的草地植物群落的多样性指数都有相似的变化趋势,恢复8年后植物群落组成达到阶段性的稳定状态,在恢复时间达16—18年后,逐渐向更稳定的状态转化;恢复18年的草地与天然草地植物群落的Jaccard及Sorensen相似度指数分别为0.596、0.747,Cody差异度指数为9.5。由此可见,建植人工草地的方式恢复退化草地,可在建植8年后达较好的恢复效果;恢复时间达16年以上的人工草地采取适度的调控措施,有利于其向天然草地恢复演替;建植18年的人工草地物种组成情况与天然草地最接近,但仍有差异。因此,"黑土滩"型退化草地的人工促进恢复,到未退化的状态至少需要18年以上。     

高寒牧区中华羊茅人工草地退化演替的数量特征研究

对中华羊茅人工草地退化演替数量特征的研究表明,植物群落组分种的数量、丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均随演替的进程而增加,生态优势度指数呈下降趋势。对25个组分种的重要值、生态位宽度及生态位重叠值计测的结果表明,一些阔叶杂草（如细叶亚菊、西伯利亚蓼等）是退化演替过程中入侵人工草地的先锋植物,比其他杂类草具有较大的生态位宽度值,其重要值在演替过程中呈逐年上升趋势。以中华羊茅为其中一个组分种的植物种对间的生态位重叠值,在大多数情况下小于两种阔叶杂草种对间的生态位重叠值。阔叶杂草入侵是导致人工草地退化的一个重要影响因素。     

引入草木樨对半干旱黄土高原区早期植物群落演替和土壤养分的影响

植被演替早期的优势物种是影响演替进程的重要因素。以半干旱黄土高原地区退化耕地植被的自然恢复为对照,于植被恢复的早期引入两年生豆科植物草木樨(Melilotus officinalis L.),在种植密度为11.3kg.hm-2条件下,考察了6年内引入草木樨对退化耕地植被恢复过程中植物群落演替进程的影响。结果表明,与自然恢复植被相比,草木樨的引入不仅可以提高地表植被覆盖度和加速植物群落演替进程,促使一些群落演替后期物种如冷蒿(Artemisia frigida)、阿尔泰狗哇花(Heteropappus altaicus)和短花针茅(Stipa breviflora)等在植被恢复的第3年出现,同时有利于提高植被生产力和稳定性。同自然恢复相比,试验期间引入草木樨后的植被地上平均生物量提高67.90%。同时,植被恢复早期生物多样性与土壤全氮含量呈显著正相关,而草木樨的引入有利于提高土壤全氮含量;在植被恢复初期(2003～2005)引入草木樨的土壤全氮平均含量比自然恢复高7.32%;试验期间土壤速效磷含量与物种丰富度呈显著负相关。因此,在半干旱区黄土高原退化耕地植被恢复早期阶段,两年生豆科植物草木樨的引入和磷肥的施用对于加快植被恢复有着积极作用。     

陇东黄土高原丘陵沟壑区天然草地植物多样性研究

以陇东黄土高原丘陵沟壑区天然草地30个植被样点的样方资料为依据,以相对生物量为指标,对该地区群落植物多样性进行了研究。结果表明,该地区天然草地可划分为长芒草草原、次生杂类草草原和杂类草草甸草原3个植被类型,16个群落按放牧程度分为禁牧草地、轻牧草地和过牧草地3个层次。多样性指数显示草甸草原>长芒草草原>次生杂类草草原,轻牧草地>禁牧草地>过牧草地的趋势。放牧程度可能是影响该区域天然草地植物多样性的关键因素,出现海拔增高和降水增加多样性指数降低的趋势可能是放牧干扰的结果。相关性分析显示物种的Shannon-wiener和Simpson多样性指数与Shannon和Simpson均匀度指数间均呈显著正相关,而与生物量之间呈显著负相关。     

黄土高原草地植物多样性与群落稳定性的关系及其驱动因素

植物多样性对维持生态功能的稳定发挥具有重要作用。以黄土高原不同植被带草地为研究对象,基于野外调查和实验分析,探究黄土高原不同植被带草地植物多样性与群落稳定性特征和二者之间的关系以及影响因素。结果表明：黄土高原草地群落结构特征(地上生物量、地下生物量)与植物多样性具有明显的纬度分布格局,草地植物多样性和生物量均表现出自东南向西北沿森林草原带—森林带—草原带—草原荒漠带逐渐递减趋势。森林草原带草地植物多样性和群落稳定性显著高于森林带、草原带和草原荒漠带;植物多样性与群落稳定性之间存在显著正相关关系,可以作为衡量群落稳定性的指标,其稳定性大小表现为森林草原带>森林带>草原带>草原荒漠带。降雨量是影响植物多样性和群落稳定性的主要因素,并通过改变土壤含水量影响群落稳定性。研究结果揭示了草地植物多样性与群落稳定性之间的关系及驱动机制,为维持黄土高原草地生态系统的群落稳定性提供了科学依据。     

Factors affecting species diversity of plant communities and the restoration process in the loess area of China

The Loess Plateau of China is a special region that has suffered from soil erosion and water loss for a long time. Ecological restoration is an urgent task for this region. This study aims to characterize the variation in the vegetation restoration process on the abandoned croplands in the loess area. A series of quadrats were set up in different restoration stages in the Yancun watershed, Shanxi Province, an area of typical loess hills and gullies. Species and environmental data were recorded in each quadrat. Multivariate analysis and indices for species richness, diversity and evenness were used in the analysis. A series of plant community stages with different composition, structure and environments were identified by clustering analysis (UPGMA). These communities included three main restoration stages, grassland stage, scrubland stage and forest stage, and nine sub-stages, i.e. nine associations. Canonical correspondence analysis (CCA) showed that time since abandonment was the key factor for the restoration process, and the first CCA axis was effectively a time gradient. Elevation, soil type, slope and aspect were also important in the restoration process in the loess area. Species richness and diversity increased, and evenness decreased in the restoration process. The variation of species richness and diversity significantly correlated with time since abandonment, elevation and soil type. Time since abandonment is most important to the restoration process and species diversity is the main indicator of community changes in restoration in the Loess Plateau. For effective management, abandoned lands should be kept from disturbance.     

放牧管理模式对高寒草甸鼢鼠鼠丘群落演替的影响

高寒草甸放牧利用下高原鼢鼠(Eospalax baileyi)等危害的发生是草地管理的关键难题,分析放牧管理模式对鼢鼠鼠丘植被群落演替的影响能为草地管理提供重要依据。研究选择划区轮牧(RG)、生长季休牧(GSG)、连续放牧(CG)和禁牧(PG)4种放牧管理模式,以及各模式下不同年限鼠丘(一年(ZM1)、两年(ZM2)、三年(ZM3)和多年鼠丘(ZMM))与对照(CM)草地。分析不同放牧管理模式对鼠丘植被群落特征和生物量等的影响,结果发现:PG和GSG下所有年限鼠丘的植被高度、地上生物量均高于RG和CG;RG和GSG下ZM1和ZM2物种Shannon-wiener指数均高于对照样地物种Shannon-wiener指数。主成分分析表明:RG下地上生物量和物种丰富度指数是影响鼠丘植被群落演替的重要因子,PG下地上生物量、盖度、Shannon-wiener指数和均匀度指数是鼠丘植被群落演替的重要因子,CG下物种丰富度和重要值是影响鼠丘植被群落演替的重要指标,GSG下Shannon-wiener指数、盖度和高度是影响鼠丘植被群落演替的重要指标。可见,不同放牧制度对鼠丘植被群落演替的影响不同,禁牧和生长季休牧管理模式能够较好地恢复鼠丘植被群落演替。     

Impact of land use on plant biodiversity and measures for biodiversity conservation in the Loess Plateau in China – a case study in a hilly-gully region of the Northern Loess Plateau

The Loess Plateau is a special natural–cultural unit in northern China. Intensive land use in the past has had, and forestation and grass planting at present will have inevitable impacts on plant biodiversity in the Loess Plateau. Based on the analysis of floristic features within three sampling sites with different land use practices and analysis of species richness among different land use types, we discuss impacts of land use on species richness and floristic features in the Northern Loess Plateau. The results drawn from this case study are as follows: (1) It appears that forestation and grass planting have had a positive influence on the local species diversity, but they have contributed little to the native vegetation in terms of conserving its floristic features. (2) Caragana intermedia shrubland, Pinus tabulaeformis forestland, and natural grassland have made important contributions to supporting indigenous species and maintaining local plant biodiversity. (3) There is a significant positive correlation between land use diversity and species richness. These results imply that practicing biodiversity conservation in situ is feasible and the suitable choice for the Loess Plateau. Concrete measures for biodiversity conservation in the area can include setting up small nature reserves and diversifying land use patterns to maintain as much habitat as possible for native vegetation. The artificial Hippophae rhamnoides shrubland should not be further promoted, considering its negative influence on biodiversity conservation.     

福建三明不同更新方式的米槠林物种多样性研究

本文从α多样性尺度总结三种不同更新方式的米槠林群落的物种多样性状况。结果表明,不同更新方式的米槠林群落中,物种丰富度、多样性指数和均匀度表现为天然更新> 人促更新> 人工造林。天然更新和人促更新米槠林是在皆伐迹上未经炼山发育起来的群落,而人工造林米槠林是从火烧迹地上发育的。天然更新米槠林处于演替的中级阶段,未达到顶级群落;而人促更新和人工造林米槠林则处于衰退阶段。