内蒙古典型草原建群种羊草基因型多样性抑制群落物种多样性的生态功能

植物群落的物种多样性以及群落建群种的基因型多样性对群落生态功能是否存在交互影响已成为群落生态学研究的热点内容。以内蒙古典型草原群落内常见物种为研究对象,研究了群落物种多样性与建群种羊草(Leymus chinensis)基因型多样性及其交互作用对群落生物量生态功能特性的影响。结果表明:(1)羊草基因型多样性、物种多样性及其交互作用对群落地上、地下和总生物量无显著影响(P0.05);(2)羊草基因型多样性、物种多样性及其交互作用对多样性效应(净多样性效应、互补效应和选择效应)有显著影响(P0.05)。羊草基因型多样性抑制多样性净效应的发挥,且主要抑制互补效应;而物种多样性则促进多样性净效应的发挥,主要表现为选择效应对地上生物量的正效应;(3)互补效应对群落生物量多样性净效应起主要贡献。实验所得结果不仅为探讨多样性效应在物种水平以及群落水平上对群落生物量的影响因素提供了重要启示,而且为内蒙古草原种质资源的保护及合理利用,乃至生态系统的恢复和重建提供理论指导。     

生产力、可靠度与物种多样性:微宇宙实验研究

近年来,生物多样性与生态系统功能的关系成为生态领域内一个重大科学问题。有一些实验研究表明,物种多样性的降低会使生态系统的生产力、稳定性等功能受损,然而对这些实验结果的解释却产生了激烈的争论,因为有两种机制-“生态位互补”和“抽样效应”都可能会产生这种结果。本项研究通过微宇宙实验探讨了物种多样性与生态系统生产力及其可靠度的关系。在10种单细胞藻类中随机抽取物种,构建具有不同物种丰富度的水生群落,并使同一物种丰富度水平的群落之间没有物种交叉,然后检测物种丰富度对群落生产力及其可靠度的作用,群落生产力以藻类干重表示,自实验开始后第4周起,每周测定1次,共测5次。结果显示：物种丰富度对群落生产力有正效应,并且这种正效应随时间推移而增强;许多混合群落的生产力超过了该群落内所有物种的单产,即发生了超产现象,在实验初期某些特定物种对一些混合群落生产力有主要贡献,而在实验后期却没有任何多物种群落的生产力受个别物种存在与否的影响,群落生产力的可靠度与物种丰富度之间不存在显著相关。从以上结果可以得知：物种多样性对群落生产力有着逐渐增强的正效应;物种多样性对生产力的正效应是生态位互补和抽样效应共同作用的结果,但随时间推移,抽取效应逐渐减弱,本顶研究支持了关于生态位互补与抽样效应在多样性正效应中共同起作用的认识,并说明了这两种机制的相对重要性随时间推移而发生改变。     

不同邻居物种的基因型多样性对冷蒿生长的影响

植物物种多样性与基因型多样性对群落的结构和功能具有重要的生态作用,近年来植物基因型多样性对植物间相互作用的影响已成为研究者关心的重要科学问题。实验选择退化草原优势种冷蒿(Artemisia frigida)为目标植物,稳定群落建群种羊草(Leymus chinensis)和群落伴生种洽草(Koeleria cristata)为邻居植物,来研究基因型多样性不同的邻居植物对冷蒿生长表现(株高、地上生物量、地下生物量和总生物量)的影响,并通过测量植物相对竞争强度及邻居植物性状变异来进一步探究邻居植物基因型多样性对目标植物影响的内在机制。结果表明:(1)邻居物种为羊草时,基因型多样性对冷蒿的生长表现影响显著,当邻居为6基因型时,冷蒿的株高、地上生物量以及总生物量显著低于单基因型和3基因型时的表现(P0.05),且相对竞争强度高于其他两种处理;而邻居物种为洽草时,基因型多样性对冷蒿所有观测指标以及相对竞争强度的影响均不显著(P0.05)。(2)利用主成分分析法来分析基因型多样性对自身性状变异的影响发现,邻居物种为羊草时,基因型多样性对性状变异响应显著,主要表现为3基因型时,羊草种群的株高、总生物量、地上生物量显著高于单基因型时的表现(P0.05);而邻居物种为洽草时,基因型多样性对性状变异影响不显著(P0.05)。(3)邻居物种为羊草时,羊草总生物量和比叶面积与冷蒿的地上生物量和总生物量呈显著负相关(P0.05);邻居物种为洽草时,洽草各性状与冷蒿性状间无显著相关性(P0.05)。实验结果揭示,基因型多样性对目标植物生长的效应受邻居植物种类的影响,稳定群落建群种羊草高基因型组合能显著抑制冷蒿的生长,这可能与羊草高基因型多样性种群性状变异大且对冷蒿有较高的相对竞争强度有关。所得结果为建群种基因型多样性影响种间相互作用提供了实验证据,为草原的合理利用和保护提供了理论指导。     

一年生植物群落内取样效应和互补效应的分离

利用人工建植的1年生植物群落对物种多样性．生产力关系及其潜在作用机理——取样效应和互补效应进行了研究。结果表明,不同多样性水平内群落生产力变化幅度较大,不同的物种组合对生产力水平也有较大的影响。植物种多样性与群落生产力之间呈二次函数关系。计算表明,所有混播群落均程度不同地存在多样性净效应,但不同多样性水平间及同一多样性水平内,净效应变化较大。物种多样性与生产力净效应间亦呈二次函数关系。多样性净效应与群落生产力水平呈显著正相关关系。多样性净效应的两个组成部分——取样效应和互补效应对多样性的变化有不同的反应：互补效应与物种多样性间呈单峰格局关系;而取样效应与多样性间呈显著的正相关关系。取样效应和互补效应均随着群落生产力的提高而显著增强。结果还表明,除物种多样性外,物种的组成（或物种的特性）对群落生产力、多样性净效应及其分解成分——取样效应和互补效应均有显著影响。据此,可以认为在短期多样性实验中,取样效应和互补效应均对多样性．生产力正相互关系产生作用,但取样效应的强度要大于互补效应。     

植物群落的生物多样性及其可入侵性关系的实验研究

 生物入侵已经成为一个普遍性的环境问题,并为许多学者所关注。尽管一些理论研究和观察表明生物多样性丰富的群落不容易受到外来种的入侵,但后来有些实验研究并没能证实两者的负相关性,多样性 可入侵性假说仍然是入侵生态学领域争论比较多的一个焦点。人为构建不同物种多样性和物种功能群多样性（C3 禾本科植物、C4植物、非禾本科草本植物和豆科植物）梯度的小尺度群落,把其它影响可入侵性的外在因子和多样性效应隔离开来,研究入侵种喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)在不同群落里的入侵过程来验证多样性 可入侵性及其相关假说。研究结果显示,物种功能群丰富的群落可入侵程度较低,功能群数目相同而物种多样性不同的群落可入侵性没有显著性差异,功能群特征不同的群落也表现出可入侵性的差异,生活史周期短的单一物种群落和有着生物固氮功能的豆科植物群落可入侵程度较高,与喜旱莲子草属于同一功能群且有着相似生态位的土著种莲子草(A. sessilis)对入侵的抵抗力最强。实验结果表明,物种多样性和群落可入侵性并没有很显著的负相关,而是与物种特性基础上的物种功能群多样性呈负相关,群落中留给入侵种生态位的机会很可能是决定群落可入侵性的一个关键因子。     

三峡水库消落区不同海拔高度的植物群落多样性差异

本文对三峡水库消落区不同海拔间植物多样性和植物群落结构差异进行了研究。从α多样性上来看,上部和中部消落区物种丰富度和均匀度差异不显著,下部消落区丰富度指数明显低于中上部。下部消落区植物种间相遇几率较大,植物种间相互依存性较强。从β多样性上来看,由上部到中部再到下部,随着海拔下降,水库消落区植物物种的替代性减少是均质的;不同地区间β多样性没有显著性差异,但不同海拔间差异显著。从群落结构及稳定性上来看,目前水库消落区植物群落结构稳定性中部<上部<下部,上部消落区水淹胁迫较小,植物物种多为竞争种(C-对策种),竞争力较强的杂草偏向形成优势群落;下部消落区水淹胁迫最强,植物物种多为耐胁迫种(S-对策种),能忍受高强度水淹环境的物种形成了植物群落;中部消落区,处于物种定居和水淹胁迫的双重压力下,竞争种和耐胁迫种间竞争明显,更偏向于形成共优群落,其群落稳定性较差。在目前情况下,消落区下部的植物群落组成比较单一,但是随着水库蓄水高程稳定在175 m,估计消落区上中部群落组成也会逐渐趋于单一化。     

资源互补效应对多样性-生产力关系的影响

许多有关物种多样性-生态系统功能关系的观察、理论和实验研究都表明, 在局域尺度范围内, 植物种多样性对生态系统生产力存在正效应。 然而, 对于促成这种关系的潜在生态学机制却缺乏足够的了解。 该实验利用9种一年生栽培牧草, 采用各物种单播及混播的方法, 构建不同多样性梯度的实验群落, 对物种多样性与生态系统生产力的关系及资源互补效应对系统生产力的影响进行了研究。 结果表明, 在一年生植物群落内,植物种多样性在一定程度内对系统生产力存在正效应, 物种多样性与生产力呈二次函数关系, 关系式为y = -98.449x² + 1 039.2 x - 42.407, (R² = 0.423 1)。 各物种在资源利用、生长速度和竞争能力等功能特征方面存在较大差异, 最高产物种和最低产物种间产量相差5.8倍。 在同一多样性梯度内, 不同物种组合的群落间生产力和互补效应也存在较大差异, 说明物种的成分对生态系统生产力也有重要影响。 同时,在混播群落中程度不同地存在着资源的互补性利用, 说明物种多样性对系统生产力有增强作用, 但相关分析表明, 互补效应和物种多样性间不存在显著相关关系。互补效应的4种计算方法所反映的资源互补程度有所不同, 每种方法各有利弊, 在对系统的多样性效应作用机制进行评价时, 应根据具体情况, 同时采用几种方法, 以利于对资源互补效应做出恰当的估测。     

松嫩草地草本植物生物多样性:物种多样性和功能群多样性

生物多样性对生态系统功能有重要的影响。作为生物多样性研究的重要方面,物种多样性和功能群多样性引起了生态学者的广泛关注。目前,有关松嫩草地的生物多样性一直缺乏全面而系统的研究。本研究通过对松嫩草地42种植物群落(涉及427个物种)的调查,全面探究了松嫩草地草本植物的生物多样性。从整体上看,松嫩草地主要以禾本科、菊科、豆科植物为主。松嫩草地优势种地上生物量在群落中占绝对优势,其地上生物量与群落地上生物量之间呈极显著正相关(R2=0.904)。不同群落之间物种多样性指数差异很大,其中最主要群落——羊草群落物种丰富度指数(2.6)最小。同时,松嫩草地不同功能群多样性指数之间差异明显,C4禾草为优势种的群落功能群多样性指数明显高于C3禾草为优势种的群落。松嫩草地功能群多样性与物种多样性之间呈极显著正相关(P0.01),功能群多样性在一定程度上能够指示松嫩草地生态系统的生物多样性。     

高寒草甸不同草地群落物种多样性与生产力关系研究

生态系统的结构和功能、生物多样性与生产力的关系问题是近年来群落生态学中研究的中心问题,其中,生态系统生产力水平是其功能的重要表现形式,用4种不同草地类型探讨自然群落的物种多样性与生产力关系.结果表明,矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛群落中物种多样性与生产力的关系呈线性增加关系,藏嵩草沼泽化草甸群落中线性增加关系不显著,这表明群落生产力除受物种多样性的影响外,也受物种本身特征和环境资源的影响.不同的环境资源和环境异质性是形成群落结构特征、物种多样性分布格局差异的主要原因之一.     

羊草基因型多样性能增强种群对干扰的响应

研究了不同基因型多样性(1、3、6三种基因型组合)羊草种群的地上生物量、地下生物量、分蘖数、根茎芽数和根冠比5个指标对干扰强度(用不同留茬高度来模拟)的响应。结果表明:(1)基因型多样性和干扰强度对地上生物量、地下生物量、分蘖数和根茎芽数均有显著影响(P0.05),但两者的交互作用不显著(P0.05)。其中,多基因型组合(3、6基因型组合)羊草种群中这4个响应变量的值均显著高于单基因型羊草种群(P0.05);而干扰强度的增加显著降低了这4个响应变量的值(P0.05)。对于根冠比这一响应变量来说,仅干扰强度对其产生了显著地影响(P0.05)。(2)29个基因型多样性效应值中,有25个值大于0,其中12个表现为显著的基因型多样性正效应。依Loreau和Hector的方法将多样性净效应分解后发现,互补效应和选择效应共同主导12个响应指标的基因型多样性效应,而互补效应独自主导3个、选择效应独自主导5个响应指标的基因多样性效应;但对基因型多样性正效应起主要贡献的是互补效应。所得结果表明,基因型多样性能提高羊草种群的表现,能增强羊草种群对干扰的响应,不同基因型间的互补作用对这种正效应起主要贡献,这将为该物种种质资源保护和合理利用提供理论指导。     

功能多样性和功能冗余对高寒草甸群落稳定性的影响

功能多样性和功能冗余是影响群落稳定性的重要因素,但它们对稳定性影响的相对强弱尚有争论。通过在青藏高原高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为期6a的刈割(不刈割、留茬3cm、留茬1cm)和施肥(施肥、不施肥)控制实验对此进行了探讨。研究结果显示,群落稳定性随着功能多样性和功能冗余的增大而单调增加,但由于功能多样性的变异性大于功能冗余的变异性,功能多样性与物种多样性间的相关性强于功能冗余与物种多样性间的相关性,功能多样性与群落稳定性间的相关性也强于功能冗余与群落稳定性间的相关性,因此,尽管功能冗余产生的保险效应对维持群落稳定性具有促进作用,但功能多样性的互补效应对维持群落稳定性的作用更大。结果表明,功能多样性和功能冗余对群落稳定性的相对影响与其变化程度正相关,功能多样性与群落稳定性的变化具有更紧密的联系,能更好地预测生态系统稳定性的变化。研究为草原生态系统的可持续管理提供了重要启示。     

大丰麋鹿保护区不同生境梯度下滩涂湿地植被的群落特征

以江苏大丰麋鹿国家级自然保护区第三核心区内的滩涂湿地植被为对象,采用样线法结合样方法进行野外调查,并采用等级聚类分析、主成分分析(PCA)和Shannon-Wiener物种多样性、Simpson生态优势度、Pielou群落均匀度等指数分析群落特征。结果表明,34个样地共有植物5科11属11种,划分为5种群落类型,群落优势种明显,伴生种较少,种类组成单调,均为草本植物;从近海至近岸滩涂湿地植被的分布呈现出较为明显的规律性变化:互花米草群落→碱蓬群落→大穗结缕草群落→芦苇群落→白茅群落,其物种多样性、生态优势度和群落均匀度均较低,物种丰富度呈现出由低到高再降低的趋势;PCA和植物生理特性分析结果暗示,土壤盐分梯度是影响植物群落分布的主要因素。     

泌桐高速公路生态护坡不同草灌混播10a后的植被群落特征

稳定的边坡群落是公路边坡生态防护的目标,为探究高速公路生态护坡工程10 a演替后群落特征,该研究以泌桐高速公路为依托,布设自然恢复、单一狗牙根播种和5个不同播种密度的草灌混播生态防护措施,分析不同恢复方式对边坡群落组成、生活型和物种多样性的影响。结果表明:(1)调查样方内共有52种植物,分属于17科49属。禾本科、菊科和豆科植物共26属29种,占种总数的55.77%,表明这三大科植物在边坡群落演替过程中起着重要作用。(2) 10 a演替后不同恢复方式下群落中多年生植物比例高于一年生草本植物。(3)在草灌混播样地中,群落物种多样性指数随着播种密度的增加呈先增加后降低的单峰变化趋势,在播种密度为每平方米500株时达到最大。(4)草灌混播的生态恢复效果优于纯草本种植和自然恢复方式。(5)播种密度对草灌混播群落类型,地上生物量和物种多样性指数没有显著影响。从植物的生长效果及成本方面考虑,初播密度每平方米为500~600株的草灌混播可构建较为稳定的边坡植物群落,实现最佳的边坡恢复效果,可应用于类似区域边坡生态恢复工程。     

羊草基因型数目对地下动物及微生物群落的影响

群落建群种的基因型多样性是否具有与物种多样性类似的生态功能已经成为种群生态学非常关注的问题,研究结果能够为种群或群落的保护和恢复提供理论指导。基于已构建并施加不同强度干扰(无刈割、留茬10 cm和留茬5 cm)的不同基因型组合(1-、3-、6-基因型)的羊草种群,本研究采集其地下部土壤研究羊草基因型数目及干扰对地下动物群落和微生物群落的影响。结果表明:(1)羊草基因型数目和干扰强度的交互作用对土壤动物的种类、数量的影响显著(P0.05)。(2)在留茬10 cm处理组中,土壤动物的数量与羊草种群基因型数目呈显著的正相关关系(P0.05),符合"资源化假说"。(3)在无刈割处理组中,羊草的基因型数目对根际土壤中微生物群落的组成和结构具有显著的影响(P0.05)。     

水分梯度上放牧对内蒙古主要草原群落功能群多样性与生产力关系的影响

应用样线法对放牧对内蒙古草原沿水分梯度分布的主要植物群落:小针茅(Stipaklemenzii)群落、大针茅(Stipagrandis)群落、羊草(Leymuschinensis)群落和羊草杂类草群落多样性、生产力以及两者关系的影响进行了研究,结果表明,除羊草杂类草群落外,物种多样性、生活型多样性和水分生态类型多样性随放牧强度的加大而降低,但适度放牧增加了羊草杂类草群落的上述多样性指标。群落地上现存量一般随放牧强度的增大而下降,但小针茅群落反之,主要与1年生植物猪毛菜(Salsolacollina)的生物量迅速增加有关。除羊草群落外,其他群落0～10cm地下生物量随放牧强度的变化不显著;放牧显著降低羊草群落和羊草杂类草群落0～30cm地下生物量。多样性和生产力间的关系在群落水平上的趋势是不同的,但放牧影响下内蒙古草原4种群落多样性与生产力总体而言呈线性增加关系;同时两者之间的关系还和采用哪种多样性指标和生产力指标有关,用水分生态类型多样性比物种多样性更能反映与地上地下总生产力间的关系,得到放牧影响下内蒙古草原植物群落地上地下总生物量与水分生态类型多样性的回归方程。     

功能多样性对典型阔叶红松林生产力的影响

为比较生物量比率假说与生态位互补假说在解释生产力变异的相对重要性,探讨生物多样性和生产力之间的关系是否受到生物和非生物因素的影响,该研究依托小兴安岭9 hm~2阔叶红松(Pinus koraiensis)林动态监测样地,通过计算群落初始生物量、物种多样性、功能多样性、植物性状的群落加权平均值和测定环境因子,运用线性回归模型、结构方程模型,比较了物种多样性和功能多样性与生产力的相关性。结果表明:(1)物种多样性和功能多样性均对生产力有显著作用,功能多样性比物种多样性与生产力的关系更为密切;(2)功能多样性指数比群落加权平均值能更好地解释生产力变异,说明生态位互补假说更适用于解释阔叶红松林群落内生产力的变异;(3)生物多样性与生产力的关系受生物因素与非生物因素的共同作用,相较于多样性和功能性状组成(植被质量),初始林分生物量(植被数量)能更有效地解释生产力的变异。生物多样性与生产力关系的研究应从植被质量与植被数量同时出发,评估生态系统过程的多种非生物和生物驱动因素,同时维护森林功能多样性,加强植物与土壤环境的保护,对有效增加生产力和维持生物多样性具有重要意义。     

八大公山自然保护区绞股蓝伴生群落特征研究

对八大公山国家级自然保护区的绞股蓝伴生群落特征进行了研究.结果表明,异叶榕、尾叶山茶和水马桑等是常见的对绞股蓝具有遮荫作用的乔灌层植物.绞股蓝伴生群落计有47科86属102种维管植物,以蓼科、伞形科、菊科和百合科种类较多,绵毛金腰是伴生群落的优势种,它与冷水花、吉祥草、楼梯草和箬竹等是绞股蓝的重要伴生种.伴生群落的物种多样性指数表明整个环境适于绞股蓝的生长.     

植物种多样性对生态系统功能的影响

采用8种1年生植物,利用室外盆栽方法构建的植物群落对物种多样性与群落生产力、杂草入侵性之间的关系及其潜在的作用机理进行了研究.结果表明,各物种单播时其生产力和抗杂草入侵能力都有较大差异.物种多样性与群落生产力之间不存在线性关系,而呈现单峰格局关系,即在一定范围内(本研究为4种),物种多样性对生产力增加有促进作用,超过该范围,物种多样性增加,群落生产力不再增加.但群落生产力和物种多样性均与杂草入侵量之间呈显著负相关关系.相对产量总和(RYT)分析表明,资源互补效应是本研究中所观察到的多样性-生产力、多样性-入侵性及生产力-入侵性关系的主要作用机理.     

五台山林区典型人工林群落物种多样性研究

对山西五台山林区4种典型人工林群落物种多样性特征进行了定量研究,结果表明: 1 4种人工林群落灌木层和草本层的Simpson指数 D 和Shannon-Wienner指数 H′ 差异不显著,物种丰富度指数和均匀度指数 Jsw 差异显著,均匀度指数 Ea 差异极显著,草本层发育明显好于灌木层; 2 各人工群落尚处于演替初期阶段,林下植被发育常以禾本科阳生性植物为主; 3 对4种人工林群落灌草层物种多样性显著性检验结果显示,在灌草层物种多样性特征上,油松林与桦木林、山杨林多样性差异显著 P<0.05 ,其它群落差异不显著.山杨林物种多样性程度较高,油松林最差; 4 不同人工林群落物种总体多样性特征分析表明,桦木和山杨人工林群落总体α多样性与油松林差异显著,且多样性较大,阔叶林更有利于林下植被的发育和更新; 5 对人工生态系统物种多样性研究是退耕还林、天然林保护等生态环境工程的延伸,对于植被恢复后的生物学效果评价有重要意义.     

黄土丘陵沟壑区地形变化对土壤微生物群落功能多样性的影响

研究黄土高原丘陵沟壑区破碎地形对土壤微生物功能多样性的影响,对于理解复杂地形区生态过程与系统功能的空间变化具有重要意义。选择陕西省安塞县陈家洼为研究区,依据坡面地形变化选择不同坡位土壤,采用Biolog微平板培养法探究地形变化对土壤微生物群落功能多样性的影响。实验发现,土壤微生物群落培养的平均颜色变化率(AWCD)增长曲线总的呈现出坡下部坡中部坡上部的规律,且坡下部AWCD值与坡中部、坡上部间差异显著(P0.05);坡下部土壤微生物群落功能多样性显著高于坡中部和坡上部,但不同土层深度(0—10 cm、10—20 cm)间无显著性差异(P0.05);对土壤微生物群落功能多样性差异贡献较大的碳源是糖类、羧酸类和多酚化合物类碳源;土壤含水率高低是不同坡位土壤微生物群落功能多样性差异显著的主要原因;微生物群落丰富度(H)和均一度(D)与土壤全氮含量正相关,优势度(U)反之,土壤全碳、全磷和p H对土壤微生物群落结构和功能多样性差异作用不显著。