西藏阿里植物群落的间接梯度分析、数量分类与环境解释

 根据对西藏阿里地区163个植物群落样地资料进行的多元分析——排序、数量分类与环境解释,给出了该地区植被的基本类型、生态梯度及其与环境因子的定量关系。基本分析方法包括3个步骤：1)通过无倾向对应分析(DCA)的两个排序向量揭示了阿里植被的两个主要生态梯度;2)由该梯度的二维散点图及二元指示种分析(TWINSPAN)分别产生非等级制与等级制的植物群落分类系统;3)以多元回归分析将排序值与环境及地理参数相联系而给出各类型的环境指标——定量环境解释。分析表明,阿里植被类型及其分布主要取决于热量与湿度梯度,前者可通过地理参数,后者则通过土壤特征的数学表达式来定量地确定。两梯度包含的类型、种类与生境差异颇大,由低山暖性荒漠直到高山冰缘植被,从隐带性沼泽与盐生草甸到高原地带性荒漠与草原均各得其位,各有其值。表明该数量分析法对于处理高度生态多样性的植物群落生态信息是十分有效的。     

天山中段主要植被类型中种群的空间分布格局与环境的关系

 用生物地理统计学的空间相关图及空间相关指数方法研究了天山中段主要植被类型中种群的空间分布格局及其影响种群空间分布格局的主要环境因子。主要考虑了山地荒漠、亚高山草甸和高山草甸3种植被类型,以及30年平均降水量和月平均气温、海拔、土壤pH值和有机质含量等9种环境及气象因子。结果表明：影响天山北坡荒漠植物种群空间分布格局的主要因子是海拔。结果表明：影响天山越高分布越少,而7月平均温度越高分布越广;影响南坡荒漠优势物种空间分布的因子较复杂,但土壤中N含量是其中一个重要因子。影响亚高山草甸优势种群空间分布的因子较多,但比较重要的因子包括土壤CaCO3含量及1月平均温度为负面因子,而降水量是比较重要的正影响因子;影响高山草甸优势种群空间分布的主要因子虽然很多,但是降水量、1月平均温度和7月平均温度等是主要影响因子。     

天山南麓山前平原植物群落物种多样性及空间分异研究

荒漠灌丛是天山南麓山前平原主要植被类型.本研究定量分析了山前平原植物群落物种多样性及生境尺度异质性的影响.结果表明:(1)天山南麓山前平原的植物群落多样性指数Simpson、均匀度指数McIntosh及丰富度指数Margalef都较低,在地貌带的过渡上,植物分布呈现均匀化.(2)海拔和地下水埋深是影响天山南麓山前平原植物群落物种多样性的重要环境指标.海拔梯度与物种多样性指数Simpson、Margalef及McIntosh均呈显著的线性正相关关系,物种多样性均随海拔高度的增加而增加;地下水埋深与物种多样性指数呈极显著的线性负相关关系,物种多样性随地下水埋深的增加而减小.(3)土壤含盐量与物种多样性指标无显著关系,但土壤含盐量与地下水埋深相关性显著,这是天山南麓山前平原土壤盐分空间异质性的一个重要特点.土壤盐分含量变化影响着植物群落物种组成,随土壤盐分含量增加,群落中盐生植物种类逐渐占据优势.(4)海拔的变化是决定天山南麓山前平原灌丛群落生境差异的主导因子.海拔差异表征了山前平原地貌、水文地质条件及土壤的变化,而随海拔变化的水热、水盐等干扰体系的差异则进一步导致了异质性的生境,进而影响不同植被类型中群落组成结构和多样性的差异.     

阿尔金山自然保护区植物群落生物量和物种多样性的空间格局及其影响因素

以阿尔金山国家级自然保护区的植物群落为研究对象,用样方法调查分析了不同植物群落的物种多样性、生物量的空间格局及其与环境因子间的关系。结果表明:西南高海拔地区主要植被类型为高寒草原,东北低海拔地区主要植被类型为沼泽草甸和高寒草原,西北部中海拔和东南低海拔区域的植被类型则主要为高寒荒漠;植物群落的物种多样性和生物量并未表现出明显的纬度、经度和海拔梯度变化;植物群落的多样性指数与土壤全氮、土壤总碳、土壤有机碳呈显著正相关,与土壤含水量呈极显著正相关;植物生物量与土壤有机碳和土壤含水量呈显著正相关,与土壤全氮呈极显著正相关,与土壤容重呈显著负相关。综上,阿尔金山保护区内植物群落生物多样性与生物量的空间分异是地理因子、土壤因子以及气象条件等综合作用的结果,在保护区尺度上土壤和气象因子对植物群落的影响超过地理因子的影响。     

新疆呼图壁种牛场天然草地类型数量分析研究

 呼图壁种牛场位于天山北麓冲积扇缘和古冲积平原,具有地带性的荒漠草地类型和隐域性的低地草甸草地类型。由于地形、潜水和土壤盐渍化的作用,影响了草地类型的形成和分布。本文采用二歧指示种分析(TWINSPAN)和多元等级聚合分类法划分出16个草地型;通过无偏对应分析(DCA)揭示了研究区域草地类型的生态梯度,并用多元回归分析对其做了定量环境解释,结果表明该地区草地类型形成及其分布与土壤水分、盐分和质地密切相关.     

三峡库区澎溪河消落带植物群落分布格局及生境影响

三峡消落带是一条特殊的水—陆交错带,其生境的特殊性及对整个三峡库区的影响逐渐成为地学、环境科学、生态学等学科的研究热点。植被是消落带各项生态功能的载体。然而,三峡水库的运行使消落带原有植被遭到破坏。通过对澎溪河消落带植物群落及其生境的实地调查,采用双向指示种法(TWINSPAN)划分植物群落类型,并结合方差分解和CCA排序法研究4类生境影响因素组14个生境影响因子与植物群落空间分布的关系,探讨生境对消落带植物群落组成、结构及多样性的影响。结果表明:(1)消落带植物群落包括5种类型:狗牙根+雀稗群落、狗尾草+狗牙根群落、黄荆群落、白茅+鬼针草群落、苔草群落;(2)CCA排序中,第1排序轴对消落带植被空间变化的累计解释量为6.83%,占生境条件总解释量的44.73%,能很好地解释消落带植物群落与生境的相互关系,植物群落类型沿排序轴呈梯度分布;(3)土壤是影响消落带植被空间分布格局的主要影响因素组,各影响因素组间交互作用明显。淹水时间、海拔、土壤含水量是植物群落空间分布的主要影响因子,解释量分别为5.3%、3.0%、2.9%;(4)4类影响因素组共解释消落带植物群落空间格局变化的14.6%,未解释部分所占比例较大,可能是由于消落带内生境条件复杂,影响其群落组成及空间分布的潜在因素较多,如各种土地利用政策、人类活动干扰及景观组成等因素也可能对消落带植物群落构成有影响。研究消落带植物空间分布及其与生境的关系,以期为科学认识消落带、保护水库环境提供依据。     

民勤绿洲荒漠过渡带植物群落数量分类和排序研究

绿洲-荒漠过渡带作为绿洲与荒漠的连接区域,在干旱区生态环境退化与恢复研究中具有重要意义。该研究以民勤绿洲荒漠过渡带为例,在47个植物群落调查样地的基础上,应用双向指示种分类法(TWINSPAN)和除趋势对应分析法(DCA)对研究区典型植物群落进行数量分类和排序,并讨论了影响植物群落类型及空间分布的环境因子。结果表明:(1)研究区植物群落结构简单,植物种以旱生耐盐植物为主。(2)TWINSPAN分类将研究区的植物群落划分为11个群丛类型,即白刺+盐生草群丛、白刺+芦苇群丛、白刺+盐爪爪群丛、盐爪爪+黑果枸杞群丛等,分类结果在空间上反映了民勤绿洲荒漠过渡带植物群落的演替变化趋势。(3)DCA排序结果验证了TWINSPAN分类结果的合理性,同时指出制约民勤绿洲荒漠过渡带植物群落类型及空间分布的重要环境因子是地下水埋深和地貌形态。     

甘肃祁连山国家自然保护区植物群落分布格局及其与环境因子的关系

植物群落分布格局是环境因子和人类活动共同作用的结果,尤其是海拔梯度被认为是植物群落分布格局的决定性因子,为探求甘肃祁连山国家自然保护区植物群落分布格局与环境因子的关系及其驱动机制,该文在野外调查的基础上,运用数量分类和除趋势典范对应分析(DCCA)排序等方法,探讨了研究区内植物群落特征及其与环境因子的关系。结果表明：(1)88个样方共记录物种85种,隶属30科56属,利用双向指示种分析法(TWINSPAN)将其分为9个植物群落。(2)9个植物群落在DCCA排序图上聚集分布,呈现出较好的环境梯度,其中海拔对植物群落分布格局影响最大,其次为降水、温度、坡度、坡向和土壤腐殖质。(3)影响植物群落空间分布格局的变量中,环境因子占25.24%,空间因子占13.21%,空间因子和环境因子交叉作用占9.03%,群落分布格局未被空间因子和环境因子解释部分占52.52%,这部分主要反映了人类活动对研究区植物群落分布格局的影响。该研究成果对区域内植被的生态恢复和生物多样性的稳定维持具有重要意义。     

丹江口水库水滨带植物群落空间分布及环境解释

探讨了环境因素对丹江口水库(南水北调中线水源地)水滨带植物群落空间分布的影响。通过对水滨带植物群落和环境因素的实地调查,用双向指示种分析(TWINSPAN)对201个水滨带植物群落进行分类;结合地形、土壤和水文因素用除趋势典范对应分析法(DCCA)分析环境因素对水滨带植物群落的影响;并对环境因素的解释能力进行定量分离。结果表明:(1)水滨带植物群落包括7种类型,分别是萹蓄群落、苘麻群落、细叶水芹+狗牙根群落、狗牙根群落、响叶杨-狗牙根群落、杜梨-白刺花-狗牙根群落和侧柏-牡荆-三穗苔草群落;(2)海拔和水淹影响对水滨带植物群落空间分布具有主导作用。海拔升高,水淹影响减弱,植物群落呈现由草本植物群落向木本植物群落变化的格局;(3)土壤因素的解释能力大于地形因素,水文因素的解释能力最小。各类环境因素之间存在交互作用,地形、水文和土壤因素三者间的交互作用最大,地形和土壤因素之间的交互作用最小。环境因素共解释水滨带植物群落空间分布的21.99%,未解释部分为78.01%。结果证明环境对植被的解释能力是由植被的复杂程度决定的,植被越复杂,环境的解释能力越低。     

荒漠和草原生态系统丛枝菌根真菌多样性和群落结构

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是自然生态系统和农业生态系统中分布最为广泛的土壤真菌,能够与绝大多数陆地植物形成互惠共生体并具有重要的生态功能。以内蒙古地带性植被区及甘肃、青海非地带性植被区荒漠和草原生态系统为研究对象,基于Illumina Miseq高通量测序平台比较荒漠和草原土壤AMF多样性和群落结构的差异,结合环境因子探讨其主要影响因素,以期为AMF在草原荒漠化生态恢复中的应用提供理论基础。基于高通量数据分析共得到159个AMF-OTUs,分属于1门1纲3目5科8属,其中Glomus属在荒漠和草原土壤中均为优势属。地带性植被区和非地带性植被区的草原土壤AMF丰富度、香农多样性、系统发育α多样性都显著高于荒漠。地带性植被区的荒漠和草原土壤AMF群落结构有显著差异,而非地带性植被区荒漠和草原土壤AMF群落结构没有显著差异。相关分析揭示了环境因子与土壤AMF群落结构和多样性的相关关系,变差分解的结果进一步表明,土壤理化性质和气候因子对AMF群落结构的解释率比植物群落和地理距离要高,荒漠和草原土壤AMF群落结构主要受土壤理化性质和气候因子形成的环境过滤的影响。     

陕西子午岭生态因素对植物群落的影响

为探讨生境对植被格局分布的影响,对黄土高原马栏林区60块样地进行植被学调查的基础上,采用17个环境指标刻画植物群落的空间位置、地形和土壤特征;利用双向指示种分析(TWINSPAN)划分了该区不同演替阶段的植物群落类型;利用前向选择法(forward selection)及Monte Carlo检验对不同演替阶段植物群落物种组成影响显著(p＜0.05)的环境因子进行筛选;利用去势典范对应分析(DCCA)排序方法分析不同演替阶段植物群落分布格局与环境的关系;利用偏典范对应分析(partial CCA)定量分离环境、空间及其交互作用对植被格局总体变异的影响.结果表明:(1)马栏林区的植物群落可划分为13个类型,分别属于4个不同的演替阶段;(2)对演替初期阶段群落影响显著的环境因子是土壤含盐量和碱解氮,对演替过渡阶段群落影响显著的环境因子是海拔和腐殖质厚度,对演替亚顶级阶段群落影响显著的因子是海拔、坡向、枯落物厚度、腐殖质厚度和pH值,而对演替顶级阶段群落分异影响显著的因子是海拔、坡向、pH值和速效磷;(3)不同演替阶段群落的生态学特性和分布规律与环境空间的生态梯度格局吻合较好;(4)随着演替的进行,环境因子单独对植物群落的影响越来越大,而样地位置单独作用和样地位置与环境因子的交互作用之和越来越小.     

Effects of ecological factors on plant communities of Ziwuling Mountain, Shaanxi Province, China

This paper explores the relationships between environmental factors and community patterns. In 60 plots in the Malan Forest Region of the Loess Plateau, 17 variables were used as indicators of spatial position, soil and topography characteristics. Plant community types were analyzed by TWINSPAN (Two-way Indicator Species Analysis). Significant environmental factors were selected by forward selection and Monte Carlo tests. The relationship between communities and environmental factors was identified by DCCA (Detrended Canonical Correspondence Analysis). Partial CCA (Canonical Correspondence Analysis) partitioned observed compositional variation into components explained by environment, locality and covariation between them. The results showed that: (1) the plant communities can be divided into 13 types including 4 different successional stages. (2) Salt and alkali-hydrolyzable nitrogen are the significant factors related to plant community distribution at early stage. Elevation and humus thickness are the significant factors in the transitional stage. Elevation, slope, aspect, thickness of forest floor, humus thickness and pH are the significant factors for the sub-climax stage. Elevation, slope, aspect, pH and available phosphorus are the significant factors for the climax stage. (3) The ecological characters and the distribution patterns of plant communities in different successional stages are consistent with environmental gradients. (4) As succession proceeds, the impact of environmental conditions on plant communities increases, while the total influence of spatial location, and the interaction between the spatial location and environmental factors decrease.     

Effects of ecological factors on plant communities of Ziwuling Mountain, Shaanxi Province, China

This paper explores the relationships between environmental factors and community patterns. In 60 plots in the Malan Forest Region of the Loess Plateau, 17 variables were used as indicators of spatial position, soil and topography characteristics. Plant community types were analyzed by TWINSPAN (Two-way Indicator Species Analysis). Significant environmental factors were selected by forward selection and Monte Carlo tests. The relationship between communities and environmental factors was identified by DCCA (Detrended Canonical Correspondence Analysis). Partial CCA (Canonical Correspondence Analysis) partitioned observed compositional variation into components explained by environment, locality and covariation between them. The results showed that: (1) the plant communities can be divided into 13 types including 4 different successional stages. (2) Salt and alkali-hydrolyzable nitrogen are the significant factors related to plant community distribution at early stage. Elevation and humus thickness are the significant factors in the transitional stage. Elevation, slope, aspect, thickness of forest floor, humus thickness and pH are the significant factors for the sub-climax stage. Elevation, slope, aspect, pH and available phosphorus are the significant factors for the climax stage. (3) The ecological characters and the distribution patterns of plant communities in different successional stages are consistent with environmental gradients. (4) As succession proceeds, the impact of environmental conditions on plant communities increases, while the total influence of spatial location, and the interaction between the spatial location and environmental factors decrease.     

祁连山北坡灌木群落数量分类与排序

植物群落的空间分布格局是异质生境条件下物种种间相互作用的结果,其分异规律及其与环境因子的关系研究有助于认识植物的生态适应性。本文基于祁连山北坡28个样地的调查数据,采用双向指示种分析法(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)法探讨了灌木群落的空间分布与环境因子间相互关系。结果表明:(1)TWINSPAN分类将祁连山北坡灌木植被划分为盐爪爪+珍珠猪毛菜(Ass.Kalidium foliatum+Lyonia ovalifolia)、灌木亚菊+合头草(Ass.Ajania fruticulosa+Sympegma regelii)、合头草+茵陈蒿(Ass.Sympegma regelii+Artemisia capillaries)、珍珠猪毛菜+多根葱(Ass.Lyonia ovalifolia+Allium polyrhizum)、甘蒙锦鸡儿+针茅(Ass.Caragana opulens+Stipa capillata)、鬼箭锦鸡儿+高山柳(Ass.Caragana jubata+Salix cupularis)和金露梅+珠芽蓼(Ass.Dosiphora fruticosa+Polygonum viviparum)等7个群丛类型;(2)CCA排序结果表明,海拔和土壤全盐量是影响祁连山北坡灌木群落分布的主要环境因子,有机质、土壤含水量、土壤容重和p H值是次要因子,速效磷和速效钾对植物群落的影响较弱。     

河北小五台山国家级自然保护区森林群落与环境的关系

植物与环境之间的关系是一个复杂的演变过程,运用数量生态学方法探讨森林群落的物种组成、种群的生态特征、不同植物群落与环境之间的关系,有助于保护该区森林群落的稳定性和生物多样性。根据148个森林群落样方数据,选用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法,对河北小五台山国家级自然保护区森林群落进行分类和排序研究。结果表明:(1)TWINSPAN将该区的森林群落分为20个类型;(2)CCA排序结果较好地反映出群落分布格局与环境梯度的关系,各个森林群落类型在前两轴分异明显,在11个环境因子中,海拔、坡位、凋落层厚度、土壤导电率、土壤温度、土壤湿度、土壤厚度和干扰程度这8个环境因子对森林群落的分布起较大的作用,影响森林群落的分布格局,形成不同的植被类型。(3)乔木层优势种的CCA二维排序图所揭示的环境梯度与群落类型的分布有很大的相似性;t值双序图阐明了海拔、凋落层厚度、土壤温度、干扰程度等环境因子对森林群落乔木层优势种有着重要影响。采用TWINSPAN分类与CCA排序的方法,较好地解释了森林群落与环境因子的关系,为小五台山地区森林生态系统的科学管理和保护提供了理论依据,研究结果也为同类地区森林生态系统研究及保护提供参考和借鉴。     

Plant diversity patterns and their relationships with soil and climatic factors along an altitudinal gradient in the middle Tianshan Mountain area, Xinjiang, China

Patterns of plant diversity along the altitudinal gradient of Tianshan in central Xinjiang, China were examined. Plant and environment characteristics were surveyed from higher, south of Bogeda peak, to lower, north of Guerbantonggute desert. There were a total of 341 vascular plant, 295 herbage, 41 shrub, and seven tree species in the sampled plots. The plant richness of vegetation types generally showed a unimodal pattern along altitude, with a bimodal change of plant species number at 100-m intervals of altitudinal samples. The two belts of higher plant richness were in transient areas between vegetation types, the first in areas from dry grass to forest, and the second from forest to sub-alpine grass and bush. The beta diversity varied with altitudinal changes, with herbaceous species accounting for most species, and thus had similar species turnover patterns to total species. Matching the change of richness of plant species to environmental factors along altitude and correlating these by redundancy analysis revealed that the environmental factors controlling species richness and its pattern were the combined effects of temperature, precipitation, soil water, and nutrition. Water was more important at low altitude, and temperature at high altitude, and soil chemical and physical characters at middle altitudes. This study provides insights into plant diversity conservation of Bogeda Natural Reserve Areas in Tianshan Mountain. Nomenclatures: the scientific name for plants follows Flora of China (Compiling Committee of Flora of China).     

Environmental Control of Early Succession on a Large Landslide in a Tropical Dry Ecosystem (Casita Volcano, Nicaragua)

We described the plant communities on a large landslide in a human-dominated area of tropical dry forest landscape (Casita Volcano, Nicaragua) and in the adjacent forest, 3 yr after landslide occurrence. At both sites, we determined the relationships between spatial changes in environmental factors and the spatial distribution of species and plant traits. Subsequently, we tested the hypothesis that the compositional similarity between the landslide and the forest increased with a decrease in the distance from the forest edge and the width of the landslide. In the forest, the spatial distribution of species and plant traits was determined mainly by an elevational gradient that was associated with the amount of bare soil, whereas, on the landslide, there was no such gradient but species distributions were influenced mostly by the presence of residual agricultural and forest soils and human disturbance. We did not find an increase in compositional similarity between the landslide and the forest at the edge or in the narrow zones of the landslide. Compared to other landslides, the recovery process was strongly influenced by the extreme abiotic heterogeneity, climate seasonality, and human use in the area. The study of succession in tropical dry landslides located in densely populated zones should focus on understanding the response of regional ecosystems to a complex disturbance regime in which human-induced disturbances play a major role.     

天山中段南坡巴伦台地区不同海拔植物群落物种多样性与土壤因子的关系

为探讨天山中段南坡巴伦台植物群落物种多样性随海拔梯度的分布特征及其与土壤环境因子的关系,该研究采用野外调查的方法,在和静县巴伦台地区海拔范围内设置34个样地进行了植物多样性和土壤因子的调查及室内指标的统计分析。结果表明:(1)研究区共调查到30科75属134种植物,草本层为主要优势层。不同海拔高度上土壤理化指标具有异质性,土壤含水量、全盐、有机质、全氮、全钾、有效氮和有效钾差异性显著(P<0.05),其中除全钾以外,其他土壤因子的含量均表现为中海拔大于低、高海拔区域。随海拔的升高,植物群落在低、高海拔段Pielou均匀度指数较高; 灌木层物种Patrick丰富度指数较低; 草本层物种Shannon-Wiener指数、Simpson指数随海拔升高先增加后减小。(2)RDA分析表明,影响植物群落物种多样性的主要环境因子是海拔、土壤含水量、全盐、有机质、全氮和有效氮。海拔作为主导因子,与草本层各物种多样性指数呈正相关,与灌木层各物种多样性指数呈负相关关系; 全盐是抑制植物群落总体物种Simpson指数的主要土壤因子; 氮元素一定程度上限制灌木、半灌木物种的生长。该研究结果表明土壤因子对不同生活型物种多样性的形成具有一定的筛选作用及不同物种对环境变化的适应策略不同。