水分梯度下荒漠植物多样性与稳定性对土壤因子的响应

荒漠生态系统多样性的研究对维持荒漠区群落稳定性有着重要意义。以艾比湖流域荒漠植物群落为研究对象,基于野外样方调查数据及实验分析,探讨不同水分梯度下植物多样性与稳定性的变化规律及土壤因子对二者的影响。结果表明：（1）随土壤水分含量下降,Shannon-Wiener多样性指数（H）、Simpson多样性指数（D）、Pielou均匀度指数（J）、Margalef丰富度指数（R）和种群密度稳定性（ICV）指数均呈下降趋势,且当土壤含水量低于4.65%时,荒漠植物多样性与群落稳定性总体显著降低（P<0.05）;（2）不同水分梯度下影响艾比湖流域植物多样性的土壤因子具有差异性,高水梯度为硝态氮与有机质,中水梯度下影响植物多样性的因子为pH,低水梯度为全氮和有机质;（3）仅在环境适宜的情况下,土壤因子（土壤含盐量与有机质）才能对群落稳定性产生显著影响（P<0.01）;（4）三种梯度下,物种多样性均对群落稳定性有显著性影响（P<0.001）,植物多样性与群落稳定性存在正相关关系。     

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。     

水盐变化对荒漠植物功能多样性与物种多样性关系的影响

研究植物功能多样性与物种多样性关系对土壤水盐环境的响应规律,有助于掌握胁迫环境下植物多样性的维持机理.本研究分析了艾比湖高、低土壤水盐环境下荒漠植物功能多样性、物种多样性差异及二者间关系在不同水盐环境下的变化规律.结果表明:(1)高水盐环境下植物功能离散度显著低于低水盐环境(P<0.05),物种多样性指数Fish-α显著高于低水盐环境;(2)一元与多元回归分析均表明,高水盐环境下物种多样性对功能多样性RaoQ与FRic指数有显著促进作用,低水盐环境下物种多样性对功能多样性和均匀度有显著促进作用,但对功能离散度具有显著抑制作用(P<0.05);(3)物种多样性对功能多样性的影响在低水盐环境下更显著,预测力更强;(4)功能丰富度、离散度与均匀度能较敏感地反映出荒漠植物功能多样性对水盐变化的响应.本研究有助于理解荒漠植物群落构建机制,并为荒漠植物恢复与管理提供理论参考.     

水盐梯度下荒漠植物多样性格局及其与土壤环境的关系

植物多样性格局作为生物多样性维持的一个重要方面可揭示群落构建的信息,反映物种对环境的适应性。结合样带调查和实验分析的方法,研究新疆艾比湖湿地自然保护区内水盐梯度下荒漠植物多样性格局及其与土壤环境因子间关系。结果表明:(1)高、低水盐样地(SW1,SW2)土壤容积含水量(SVWC)和电导率(EC)分别为16.65%和12.02 m S/cm及2.63%和1.91m S/cm,水盐变化主要影响草本和部分灌木群落的植物组成;(2)高水盐生境下植物群落无明显趋势性分布,低水盐生境下植物种依水盐和营养元素呈区域性分布。(3)高水盐生境下荒漠植物的多度分布呈对数正态模型,低水盐条件下符合Zipf模型,多度分布的变化反映了群落组成结构的水盐梯度响应;(4)SW1样地多样性总体显著高于SW2样地,土壤p H、SVWC和硫(S)对植物多样性有不同程度的极显著影响。综上可知,荒漠植物分布及多样性格局与土壤环境间关系呈一定的水盐梯度响应规律,本研究可为该地区植被恢复和土壤盐渍化治理提供科学依据。     

干旱荒漠区植物生态位对水盐的响应

全球气候变化对生态系统功能的影响决定着种群地位和群落演替,由于干旱区的特殊性成为研究生物响应环境变化的热点地区。为探索艾比湖流域荒漠区植物生态位对土壤水盐梯度的响应,在研究水、盐含量和植物生态位特征的基础上,应用变系数模型,分析了土壤水盐梯度下的群落组成和生态位响应趋势。结果显示:(1)随土壤水盐梯度的降低,艾比湖流域群落的物种组成呈倒"V"型分布,说明土壤水盐交互作用影响着植被分布和群落类型。(2)高水盐环境下,胡杨(Populus euphratica)、琵琶柴(Reaumuria soongorica)和梭梭(Haloxylon ammodendron)等生态位宽度值(B_i)较大,柽柳(Tamarix ramosissima)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和甘草(Glycyrrhiza uralensis)等B_i较小;中水盐环境下,白刺(Nitraria schoberi)和琵琶柴的B_i较大,铃铛刺(Halimodendron halodendron)、甘草和盐节木(Halocnemum strobilaceum)的B_i较小;低水盐环境下,梭梭、花花柴(Karelinia caspica)和琵琶柴等B_i较大,盐节木的B_i较小;说明土壤水盐环境和物种生态学特性是影响B_i的重要因素。(3)物种水平上,B_i较大的种群与其他物种的生态位重叠(O_(ij))一般较大,但B_i较小的物种间的O_(ij)不一定小(例如:高水盐土壤环境下柽柳和骆驼刺的O_(ij)为1);群落水平上,B_i与O_(ij)具有一定的正相关性;说明由于资源纬度的相似性增大了低B_i物种间的O_(ij),并且B_i和O_(ij)由物种向群落尺度转换时,两者之间的关系存在冗余。(4)土壤水盐梯度与群落生态幅呈现一种非线性相关特征,高水盐格局对群落B_i有一定的促进效应,而低水盐模式对B_i具有一定的限制作用,表明土壤水盐的协同效应影响着物种在群落的地位,并在一定程度上决定了群落向正负两极演替的方向。     

喀纳斯泰加林群落物种多样性环境解释与自然火干扰

以新疆喀纳斯国家自然保护区科学实验区未受人为干扰的泰加林火成演替森林群落为对象,基于160个样方及其自然火干扰发生时间和火烈度的调查,采用冗余分析方法,分析森林群落物种多样性与环境因子和火干扰因子之间的关系以及草本层、灌木层和乔木层物种多样性与群落物种多样性之间的关系。结果表明:喀纳斯泰加林群落草本层物种多样性受环境因子海拔、土壤含水量、土壤全氮含量、土壤温度和火干扰因子火烈度的影响较大;灌木层物种多样性受海拔、土壤含水量、土壤电导率和土壤有机质含量的影响较大;乔木层物种多样性受环境因子海拔、土壤含水量、土壤有机质含量、土壤全氮含量和火干扰因子火烈度的影响较大。泰加林群落物种多样性除受环境因子海拔、土壤含水量和土壤有机质、全氮含量和火干扰因子火烈度的影响较大,草本和乔木层的相互作用和影响,对群落物种多样性起了决定性作用。喀纳斯泰加林群落物种多样性分布格局是由以海拔为主的多种因子综合作用的结果。     

宁南山区华北落叶松林下草本层群落特征及其影响因素

林下草本植物是森林生态系统的基本组成要素,对森林的更新、生态系统结构、功能的维持和提升具有重要作用,理解林下草本层群落特征及其影响因素,有助于构建理想的林-草结合模式。本研究以宁南山区泾源县无人为干扰的华北落叶松林人工林、间伐处理的华北落叶松林人工林和华北落叶松与白桦自然混交林为研究对象,探究林下草本层群落特征(物种多样性和地上生物量)及其与土壤理化特性(土壤容重、含水量、全碳含量、全氮含量及全磷含量)和林分结构(密度和郁闭度)的关系。结果表明：(1)与人工林相比,自然混交林林下草本植物组成最丰富(34种),且物种多样性和地上生物量也最高;(2)自然混交林林下土壤特性均优于人工林,但间伐处理的人工林林下土壤特性较无人为干扰的人工林土壤特性有显著提高;(3)冗余分析表明,林下草本层物种多样性主要与土壤含水量、土壤全碳、全氮和全磷含量呈正相关,与土壤容重、林分密度和郁闭度呈负相关,且林分密度、0～20 cm土层含水量对林下草本物种多样性有显著影响(P<0.05);(4)回归分析结果表明,0～20 cm土层的土壤特性、物种丰富度和优势度、林分密度及郁闭度显著影响林下草本地上生物量的积累...     

人为干扰对金马河温江段护岸林物种多样性和土壤理化性质的影响

采用典型样地法,运用干扰理论和物种多样性分析方法,使用冗余分析（RDA）研究了11个环境因子与护岸林物种多样性的关系,探究不同强度人为干扰对金马河温江段护岸林物种多样性和土壤理化性质的影响。结果表明：（1）在264个不同层次样方中,记录植物122种,隶属65科102属,其中草本层物种数量最多,种类达89种,占总记录数73%,随人为干扰强度增加物种数量逐渐减少;（2）人为干扰对金马河护岸林群落物种多样性水平产生负面影响,随着干扰强度增加,群落各层次Shannon-Wiener多样性指数（H）和物种丰富度指数（D）逐渐降低,乔木层物种组成单一,造成群落环境功能和稳定性下降;（3）群落土壤pH值呈碱性,土壤有机质含量较高,不同干扰强度下各土壤理化性质具有显著差异（P<0.05）;（4）土壤含水量、速效钾、有机质含量是影响护岸林物种多样性的最主要因子。     

博斯腾湖湖滨湿地植物多样性对季节变化的响应

研究生物多样性对季节的响应对于维持生态系统稳定、保护生物多样性、解析群落构建机制具有重要意义。本文以博斯腾湖湖滨湿地为研究对象,探究不同季节植物群落的物种多样性与功能多样性的变化规律。结果显示：(1)物种多样性指数随季节变化没有显著改变;功能多样性指数中,功能丰富度由春季到夏季逐渐减小,功能离散度逐渐增大;不同季节的功能均匀度差异性不显著;(2)植物功能性状在不同季节间差异显著;春季叶绿素含量显著低于夏季;夏季比叶面积和叶干物质含量显著高于秋季;叶片含水量和厚度由春季到秋季呈递增趋势;(3)影响Pielou指数和功能丰富度的主要环境因子分别为土壤铵态氮和速效磷;影响Shannon-Wiener指数、Simpson指数和功能均匀度的主要环境因子为土壤有机质;影响功能离散度的主要环境因子为土壤含水量;(4)影响最大株高的主要环境因子为土壤 pH值;影响叶干物质含量的主要环境因子为土壤速效钾;影响叶片厚度和比叶面积的主要环境因子为土壤总磷;而影响叶片含水量的主要环境因子为土壤硝态氮;叶绿素含量与土壤因子无显著相关关系。     

太白山森林群落和林下草本物种变化的环境解释

采用典范对应分析(CCA)、Pearson相关分析、冗余分析(RDA)分别研究了不同环境因子对太白山森林群落及林下草本物种组成、多样性、功能性状等方面的影响。结果表明:(1)9种环境因子对于群落及林下草本物种的组成变化的解释程度不高,分别为23.9%和21.1%,但与海拔和土壤含水量紧密相关的CCA 1轴能大致区分高、中、低海拔样方的群落所有物种和草本植物的组成差异。(2)沿海拔梯度,群落所有物种的α多样性先增加后降低,林下草本物种α多样性沿海拔梯度有下降趋势,但二者都与坡度(Slope)及木本层盖度(WCD)无关。(3)海拔是决定森林群落及林下草本层物种功能性状值变化的主要因子,与海拔密切相关的RDA1轴能解释森林群落和林下草本物种性状值变化的71.2%和54.7%,林下草本植物与群落的最大株高(Hmax)变化模式不一致。     

基于盐分梯度的黑河中游湿地植物多样性及其与土壤因子的关系

湿地植物多样性的研究对维持湿地生态系统完整性和稳定性有着重要意义。以黑河中游湿地为研究对象,基于野外采样数据和不同盐分梯度植物群落多样性指数,重点分析不同盐分梯度植物多样性变化及其与土壤因子关系。结果表明:黑河中游湿地植物组成比较丰富,共出现植物30科71属102种;随土壤盐分梯度增加,植物群落组成发生显著变化,Margalef丰富度指数(R)和Shannon-Weiner多样性指数(H)均减小,说明研究区植物多样性随盐分增加而减少;不同盐分梯度影响植物多样性的土壤因子存在差异,低盐梯度是pH、速效钾和全氮,中盐梯度是pH、速效磷和速效钾,高盐梯度是有机质、全磷、速效钾和速效氮。该研究结果对于认识不同盐分梯度下影响植物多样性的主要土壤因子具有重要意义,同时对黑河中游湿地植物多样性的有效管理和维持具有一定的参考价值。     

庙岛群岛典型植物群落物种、功能、结构多样性及其对环境因子的响应

海岛植被在全球生物多样性研究中起重要作用,研究海岛植被多样性对于理解海陆相互作用下植物群落的多样性维持机制有重要意义.本研究以庙岛群岛的麻栎群落、刺槐群落、黑松群落、荆条群落4种典型植物群落为对象,采用物种多样性指数、功能多样性指数和结构多样性指数,在群落尺度上探讨了海岛典型植物群落物种、功能、结构多样性间的关系及其对环境因子的响应.结果表明: 黑松群落的物种丰富度与Rao指数高于刺槐群落与麻栎群落,而结构多样性却较低;荆条灌丛的物种、结构多样性均低于森林群落,而功能多样性高于部分森林群落.物种丰富度与Rao指数以及树高多样性间呈显著正相关,与功能均匀度呈显著负相关.结构多样性主要由坡度决定且与坡度呈负相关;功能均匀度与坡度呈正相关,而功能异质性、功能离散度和物种多样性则更多地受土壤理化性质的影响,与土壤容重及土壤总碳呈正相关,与土壤含水率呈负相关.总体而言,庙岛群岛的植物群落多样性格局既有与大陆植被相似的特征,但也有其海岛特殊性.     

Soil microbial diversity and soil functioning affect competition among grasses in experimental microcosms

A gradient of microbial diversity in soil was established by inoculating pasteurized soil with microbial populations of different complexity, which were obtained by a combination of soil fumigation and filtering techniques. Four different soil diversity treatments were planted with six different grass species either in monoculture or in polyculture to test how changes of general microbial functions, such as catabolic diversity and nutrient recycling efficiency would affect the performance of the plant communities. Relatively harsh soil treatments were necessary to elicit visible effects on major soil processes such as decomposition and nitrogen cycling due to the high redundancy and resilience of soil microbial communities. The strongest effects of soil diversity manipulations on plant growth occurred in polycultures where interspecific competition between plants was high. In polycultures, soil diversity reduction led to a gradual, linear decline in biomass production of one subordinate grass species (Bromus hordeaceus), which was compensated by increased growth of two intermediate competitors (Aegilops geniculata, B. madritensis). This negative covariance in growth of competing grass species smoothed the effects of soil diversity manipulations at the plant community level. As a result, total shoot biomass production remained constant. Apparently the effects of soil diversity manipulations were buffered because functional redundancy at both, the microbial and the plant community level complemented each other. The results further suggests that small trade-offs in plant fitness due to general functional shifts at the microbial level can be significant for the outcome of competition in plant communities and thus diversity at much larger scales.     

蒋家沟流域不同海拔灌草层群落特征与土壤关系的研究

为了解干热河谷区不同海拔梯度植物群落灌草层物种多样性与土壤养分、水分之间的关系,该文选择干热河谷典型流域——蒋家沟流域作为研究区域,在流域内海拔1 400～3 000 m范围设置样带,对样带内8个海拔梯度的植物群落进行样方调查,统计不同海拔梯度灌草层的物种组成,测定土壤养分、土壤含水量和持水量,并将土壤指标与植被多样性指数进行主成分分析和皮尔逊相关性分析。结果表明:流域内样地共发现灌草层植物32科77属80种,且灌草层植物群落组成、土壤有机碳(SOC)含量、全磷(TP)含量、土壤含水量和持水量均受海拔梯度的影响显著(P<0.05)。其中,土壤含水量、持水量、植物群落的丰富度指数和多样性指数均随着海拔升高不断增加,且高海拔区域SOC含量显著高于中低海拔区域(P<0.05)。土壤TP含量与Pielou指数、土壤含水量与Margalef指数、Shannon-Wiener指数和物种数均呈显著正相关(P<0.05),说明除海拔梯度外,土壤养分、水分含量是影响植物群落灌草层组成和多样性的关键因子。     

Habitat-islands in the coastal Atacama Desert: loss of functional redundancy,but not of functional diversity,with decreased precipitation

Background and AimsAridity is increasing in many regions of the world, but microclimatic conditions may buffer plant communities from the direct effects of decreased precipitation, creating habitat islands. However, reduced precipitation can also impact these communities indirectly by decreasing the suitability of the surrounding habitat, thus limiting incoming propagules and increasing the chances of population decline and species loss. We test whether decreased precipitation results in loss of species and functional diversity within habitat islands, evaluating in particular whether declines in species diversity and abundance are less likely to result in loss of functional diversity if species/individual loss is stochastic (i.e. independent of species/individual traits) and communities/populations are functionally redundant.MethodsLomas communities are discrete plant communities embedded in the Atacama Desert, maintained by the microclimatic conditions created by fog. We recorded species and functional diversity in six Lomas communities along a 500 km long precipitation gradient in northern Chile. Functional traits were measured in 20 individuals per species, in those species that accounted for approx. 75 % of the abundance at each site. We calculated functional diversity and functional redundancy of the community, and intraspecific functional variation.Key ResultsDecreased precipitation was associated with lower species diversity and lower species abundances. However, no traits or functional strategies increased or decreased consistently with precipitation, suggesting stochastic species/individual loss. Species with stress-tolerant strategies were predominant in all sites. Although species diversity decreased with decreasing precipitation, functional diversity remained unchanged. Lower functional redundancy in the drier sites suggests that mainly functionally redundant species were lost. Likewise, intraspecific functional variation was similar among communities, despite the lower species abundance in drier sites.ConclusionsDecreased precipitation can impact habitat island communities indirectly by decreasing the suitability of the surrounding habitat. Our results support the idea that a stochastic loss of species/individuals from functionally redundant communities and populations does not result in loss of functional diversity.     

南四湖沉水植物物种多样性和功能多样性对水深梯度的响应

从物种多样性和功能多样性探讨沉水植物群落对水深的响应可深刻揭示水深对群落构建的影响机制。以南四湖不同水深沉水植物群落为研究对象,对比分析了群落的9个加权功能性状（株高、茎分支数、茎节数、茎直径、根长、根围直径、生物量分配比、比叶面积、植物体磷含量）、5个物种多样性指数（Berger-Parker生态优势度指数、Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数）和5个功能多样性指数（功能丰富度FRic指数、功能均匀度FEve指数、功能离散度FDiv指数、功能分散度FDis指数和二次熵Rao指数）以及物种多样性和功能多样性关系对水深的响应规律。研究结果表明：（1）水深可显著改变群落株高、根长、根围直径、比叶面积、生物量分配比和植物体磷含量6个加权功能性状;群落茎分支数、茎节数和茎直径3个加权功能性状对水深变化无显著响应;（2）水深可显著影响群落物种多样性和功能多样性,中等水深处沉水植物群落具有较高的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Berger-Parker生态优势度指数、Pielou均匀度指数以及功能丰富度FRic指数、功能均匀度FEve指数、功能离散度FDis指数、二次熵Rao指数;（3）水深可改变5个物种多样性指数与功能丰富度FRic指数、功能均匀度FEve指数、功能离散度FDiv指数3个功能多样性指数间的相关关系,但对5个物种多样性指数与功能离散度FDis指数、二次熵Rao指数2个功能多样性指数间的相关关系无显著影响。研究结论为：群落不同测度的物种多样性和功能多样性指数及其相关关系对水深变化的响应迥异,在探讨水深对沉水植物群落构建的影响机制时应从多个方面综合考量。     

Primary Study on Interrelation Between Plant Communities and Environmental Factors in the North Shore of Qinghai Lake

Eighteen plant communities were surveyed by quaduats in the north shore of Qinghai Lake. The communities were analyzed using PCA (principal component analysis) ordination and regression procedure to determine the distribution patterns of the plant communities and relationship between the communities and environmental factors. The results showed that the distribution of the plant communities were closely related to the moisture and salt content of soil. The correlation between species diversity or ecological dominance of the communities and gradient of environmental factors was not significant, but the two indexes of community showed multivarient line relationship with the first principal component, or the gradient of soil water, and the regression model as below: Y =- 4.85 4–1.47X1 4- 10.71X2 (P<0. 01).     

单户与联户经营对高寒草甸土壤理化性质与植物多样性的影响

在甘南高寒草甸单户经营草场与联户经营草场进行野外群落学调查,分析其物种多样性和功能多样性的变化,以揭示不同经营方式下土壤理化性质对植物多样性的影响机制。结果显示：（1）联户草场内植物群落的Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Winener指数较大,而Pielou指数在不同放牧经营方式下的差异并不显著。（2）不同经营方式下,土壤含水量、土壤全氮、土壤全磷和土壤有机碳质量分数表现为联户大于单户的趋势且差异显著（P<0.05）;单户草场土壤电导率与土壤pH大于联户草场;随着土层的加深土壤含水量、土壤全氮质量分数、土壤全磷质量分数、土壤有机碳质量分数和土壤电导率增加,而土壤pH在土层之间的差异并不显著。（3）联户经营方式下的功能丰富度、功能均匀度与功能离散度显著大于单户草场（P<0.05）。（4）相关性分析表明,植物群落物种多样性和功能多样性与土壤含水量、土壤全氮质量分数和土壤全磷质量分数存在正相关关系,土壤电导率和土壤pH与植物群落物种多样性和功能多样性存在负相关关系。冗余分析表明,联户经营方式下土壤理化性质对植物多样性的影响更显著,且0＜h≤10 cm土层土壤理化性质与植物多样性的相关性更高。单户经营方式下,土壤全氮和土壤有机碳是植物多样性的显著影响因子,联户经营方式下,土壤全氮和土壤全磷是植物多样性的显著影响因子。