山西植被空间格局及演替

在ArcGIS软件中采集1984年和2005年山西植被类型的图形,得到山西群系、森林、灌丛、草本植被及栽培植被的图形及面积,用叠置分析和景观格局分析方法研究植被的空间分布及其演替、空间格局及其变化。森林在西南部相对集中分布,在西北角增加明显,它在山西植被中所占面积及比重都最小,最为破碎。油松林在山西森林中占优势,恢复森林主要是油松林、小叶杨林、辽东栎林。1984年灌丛的面积在植被中最大,所占比例也最高,超过50%,集中连片分布面积较大,但灌丛缩减迅速,主要在中南部,在山西植被中遭破坏最为严重。沙棘、虎榛子灌丛和黄栌、连翘灌丛对灌丛的影响最大。草本植被主要在北部减少,在中南部分散增加,更加破碎。白羊草草丛在山西草本植被中占优势,蒿、禾草草原和百里香、禾草草原变化最大。栽培植被明显增加,在植被中所占比重急剧增加,成为山西优势植被。森林、栽培植被分别增加24.3%、71.5%,而灌丛、草本植被却分别减少70.3%,15.6%,演替主要是人为因素造成的。     

山西植物功能型划分及其空间格局

随着全球气候变化的加剧,作为沟通陆地生态系统与气候变化的桥梁,植物功能型(Plant Functional Types,PFTs)越来越受到生态学家的关注。PFTs不仅是简化生态系统复杂性的有效工具,而且可将植物的生理生态过程、生物物理特征及物候变化等引入到动态植被模型中,研究气候变化下的植被反应及其反馈机制。为了在区域尺度上研究气候变化和植被反应,基于"生态-外貌"原则,依据植物特征(如生长型、叶的性状)及其对水分、温度的需求,结合区域的气候与地理条件,对山西植被进行植物功能型的划分,并在此基础上对其空间格局进行分析。结果表明:(1)山西植被可划分为19类植物功能型(其中包括4类栽培作物功能型),分别是:寒温性常绿针叶林、温性常绿针叶林、寒温性落叶针叶林、温性落叶阔叶林、高寒落叶灌丛、温性落叶灌丛、多年生禾草草原、多年生禾草草丛、多年生禾草草甸、多年生莎草草甸、多年生杂类草草原、多年生杂类草草丛、多年生杂类草草甸。1年生杂类草草甸、多年生豆科草原、果树、一年一熟栽培作物、一年二熟栽培作物和二年三熟栽培作物。植物功能型的划分和分布与山西植被区划有较好的一致性,基本反映了植物固有特征及其对水热条件的需求。(2)农作物在山西占有较大比重,占植被类型面积的53.15%,森林类型以温性常绿针叶林和温性落叶阔叶林为主,灌丛类型以温性落叶灌丛为主,草本类型中多年生禾草草丛占较大比例,占草本类型面积的50.98%。(3)由于水热条件及地理条件的差异,植物功能型(不考虑栽培作物)在各区域表现出较大差异,如多年生杂类草草原主要分布于北部地区,在南部并不存在这种植物功能型;森林类型的功能型主要分布于中、南部地区,且结构复杂、类型多样。(4)除栽培作物表现出较好的整体性和连通性,其他植物功能型均表现出不同程度的破碎化和离散化。(5)山西植物功能型整体上表现出较高的多样性,其中中部地区比其他地区的多样性和破碎化程度高,斑块类型更加趋向于离散的小斑块状,北部地区则以一年一熟栽培作物占明显优势,表现出较强的优势度,而南部地区并没有表现出很强的破碎度或优势度。     

河北小五台山主要植被类型的分布与地形的关系：基于遥感信息的分析

小五台山是河北省最高峰,具有较完整的暖温带植被垂直带谱。本文通过野外群落植被调查,结合由TM遥感影像解译1：50000地形图制作的DEM数据而得到的植被图,分析了小五台山主要植被群落的分布状况及其与地形的关系。结果表明,小五台山从低海拔到高海拔,依次出现灌丛、阔叶林、针阔混交林、暗针叶林、矮林、灌丛、草甸等植被类型。森林景观的面积最大,占总面积的60．7％;平均斑块面积最大的是阔叶林和亚高山草甸,斑块破碎化最严重的是水体和针阔混交林。不同的植被类型在不同的地形条件下分布特点不同,林地在北坡所占面积比例(占总面积的75％)远大于南坡(46%),说明水分条件是小五台山森林分布的限制因子之一;灌丛和草甸与林地相反。随海拔高度的变化,不同植被类型的分布面积比例发生变化,出现替代现象,形成植被垂直带谱。由于坡度的影响,增加了带谱内植被组成的复杂性。     

1992—2018年内蒙古自治区植被动态演替特征及驱动力

人类的建设与破坏活动是植被动态变化的重要根源之一,利用遥感探究植被演替的量化监测过程及驱动力能够很好揭示人类活动对生态本底的影响。本研究利用欧洲航天局逐年土地覆被数据及地理学信息图谱方法,从植被型组、植被型尺度分析1992—2018年内蒙古自治区植被动态演替方向、演替速度及演替序列,明晰植被演替特征并量化其演替驱动力。结果表明: 研究期间,内蒙古自治区植被数量结构为“植增荒减”,具体年增长速率依次为耕地(353.10 km²)>草原(243.92 km²)>森林(-16.22 km²)>灌丛(-120.37 km²)>荒漠(-556.31 km²),并且空间相邻分布的草原、荒漠、灌丛三者的面积变化存在权衡关系。植被演替空间呈“绿进沙退”格局,演替热点集中于西辽河平原、内蒙古中部荒漠-草原交界处及黄河沿岸;植被演替序列结构复杂,进展、逆行演替相互交错,不同群落演替流量的截流率差距突出,其中,植被型组草原、灌丛与植被型草地、雨养农田群落在演替过程中截获最多演替流量。植被动态演替的核心驱动力为农牧业生产、经济发展水平、人口规模、生态工程、气候变化。作为“植物群落学-景观生态学”的实例研究,本研究结果可为植被格局优化、演替等级提升等生态措施实施空间的划定提供科学依据。     

四川岷山火溪河地区人为干扰后的植被组成及分布

以平武县地形图、植被图、野外植被调查结果为数据源制作研究区植被图和数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM),在Arcview GIS平台下通过植被分类和图层叠加分析法,研究了人为干扰后植被的组成及植被类型在主要地形梯度上的分布特征。结果表明:(1)受人为干扰特别是森林采伐活动影响,研究区针阔混交林消失,针叶林面积缩小,阔叶林和灌丛面积增加。(2)植被类型在海拔梯度上分布规律性明显;除农田外,其它植被类型在坡度上的面积比例与研究区面积在各坡度段所占比例很相似;针叶林、阔叶林、农田、灌丛对坡向有明显选择性。(3)人为干扰活动改变了研究区植被类型及其面积比重,并使植被在海拔段上的分布带有明显人类干扰的痕迹。     

子午岭林区北部近50年植被的变化发展

子午岭林区的北部,地貌上具有黄土陵沟壑的特点。该区植被的演替序列为;从弃耕地先锋群落开始,经草本,灌木群落时期到早期森林群落山杨IPopulus davidiana)林或白桦（Betula platyphylla)林、侧柏（Platycladus orientalis)林等。进而到后期森林群落辽东栎（Quercus liaotungensis)林或油松（Pinus tabulaeformis)林。的50年来,油松林和侧柏林已经或正完成向辽东栎林方向的发展,山杨林、白桦林和侧柏林为该区演替系列中的过渡时期,气候性的演替顶极为辽东栎林,油松林为亚顶极,同时该区还表现出整体向前发展的趋势,这明显体现在原来林区大部分为山杨林,而现在辽东栎林已取代山杨林成为主要林分,只有阳坡下部基岩露出的陡壁上的侧柏林仍无向前发展的征象,为该区的一种局部土壤性演替顶极,阴坡,半阴坡从草本群落到顶极的演替全过程需要约150a,阳坡,半阳坡从草本群落演替到顶极但不包含油松林阶段（目前尚缺少这一阶段）需要150a左右,梁顶部位的演替速度与阴坡,半阴坡大致相近,从植被的类型,分布和演替来看,该区在植被区划上应属于暖温带北部落叶栎林亚地带。     

北京百花山自然保护区不同植被地面生苔藓植物物种多样性

采用相似性系数和物种多样性指数对北京百花山自然保护区8种植被内地面生苔藓植物的物种多样性进行了研究,得知8种植被中地面生苔藓植物有13科31属65种（含种以下的单位）,优势科6科,优势种12种。不同植被中苔藓植物的物种组成、优势科和优势种不同,丛藓科和真藓科植物在草甸和灌丛内占绝对优势,而森林植被内的绢藓科为绝对优势科;油松林和落叶阔叶混交林的物种相似性最高为51.63,草甸和荆条灌丛与大部分植被的物种相似为0。地面生苔藓植物的分布与其生长的基质相关性最大,另外水分条件、小生境、草本层盖度和凋落物盖度等也影响地面生苔藓植物的分布。白桦林和落叶阔叶混交林应成为生物多样性保护的重点植被类型。     

五鹿山国家级自然保护区森林群落演替分析

植物群落演替分析对植被恢复,森林管理等有重要的意义。以空间代替时间的方法,搜集数据,运用TWINSPAN和DCA进行分析。结果表明:五鹿山植物群落的演替系列:酸枣灌丛→荆条灌丛→黄刺玫灌丛→白皮松+侧柏林→白皮松林→油松林→辽东栎林;虎榛子灌丛→茶条槭灌丛→华北落叶松林→白桦林。这可以作为五鹿山植物群落演替的模型。在演替进程中物种的结构、组成以及生活型变化显著。使用六个指数来分析演替过程中物种的异质性、均匀度和丰富度变化。随着演替的进行,物种异质性、丰富度均有所增加,均匀度逐渐降低。     

三峡地区石灰岩灌丛植被特征及其合理利用

灌丛是三峡石灰岩地区分布最广的植被类型。除中华蚊母树灌丛、黄杨灌丛为原生性植被外,其它灌丛多为森林植被破坏后,环境条件恶化,水土流失加剧,土壤肥力下降、水分缺乏,致使原有乔木树种难以为继而由多种阳性灌木组成的,主要包括雀梅藤－铁仔灌丛、马桑灌丛等７种。它们处在逆向演替的不同阶段上,具有不稳定性,但其种类组成与原来的森林植被有着密切联系。由于石灰岩生境恶劣、脆弱,它们自然演替为森林植被在短期内是不可能的,但它们在资源开发利用和保持水土、改善环境方面充当着重要角色．     

山西霍山灌丛空隙草本植物物种多样性与更新

采用物种重要值和物种多样性指数,分析了山西霍山灌丛空隙内主要草本组成及其多样性随灌丛空隙面积梯度的变化规律。结果表明:在自然状况下形成的10 m2的灌丛空隙最多,占51.2%。灌丛空隙内草本植物的重要值高于灌丛下草本,且以10~20 m2的空隙为最高。主要草本可分为3类:(1)对灌丛空隙更新反应不明显的草本,(2)对灌丛空隙有正更新反应的草本,(3)对灌丛空隙有负更新反应的草本。灌丛空隙内的物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均高于灌丛下,而生态优势度均小于灌丛下,呈现"单峰型"的变化趋势,且在10~20 m2达到峰值。因此,适宜大小的灌丛空隙是森林生态系统草本层植物多样性维持的重要途径。     

黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配

以子午岭林区油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究对象,通过野外调查与室内分析,探讨了幼龄9a、中龄23a、近熟33a和成熟47a等不同林龄林分的生物量、含碳率、碳密度及其时空分布特征。结果表明:(1)油松林各群落平均生物量大小排序为:乔木层(76.12 t/hm2)枯落物层(14.56 t/hm2)林下植被层(3.66 t/hm2)。乔木层生物量随林龄增大而持续增加,各器官中树干所占比例最大(38%—46%),其次为叶和根,枝和皮所占比例最小;林下植被层生物量随林龄增大呈先降低后增加趋势;枯落物层生物量随林龄增大则明显增加。(2)油松乔木、林下灌木、草本、枯落物平均含碳率依次为50.2%、44.5%、43.8%和40.6%。林龄对乔木各器官含碳率无显著影响,不同器官之间含碳率存在显著性差异,具体表现为叶(53.3%)枝(51.4%)皮(50.6%)干(49.8%)根(47.3%);灌木各器官含碳率表现为枝(46.0%)叶(44.8%)根(42.5%),草本则是地上(45.2%)地下(40.2%)。土壤(0—100 cm)含碳率在0.3%—2.7%之间,且具有明显的垂直分布特征:表层含碳率高,并随土壤深度的增加逐渐降低。(3)9、23、33和47年生油松林生态系统碳密度分别为70.49、100.48、167.71和144.26 t/hm2,其空间分布序列表现为土壤层植被层枯落物层,且植被层和土壤层是油松人工林的主要碳库。林龄是影响油松林木及群落碳密度积累的主导因子之一。随林龄增加,土壤碳密度所占生态系统碳密度份额逐渐降低,乔木层和枯落物层则逐渐增加。     

50年来山东塔山植被与物种多样性的变化

为分析塔山植被与物种多样性50a自然演替和动态变化,2009-2010年,采用系统勘踏法和典型取样法进行了调查。当前塔山主要植被类型为"黑松林-赤松林-栓皮栎林"。50a间,该区针叶林从黑松(Pinus thunbergii)林演替为黑松林、赤松(P. densiflora)林和油松林(P. tabulaeformis)为主的混合针叶林,但针叶林的整体优势度下降,以栓皮栎(Quercus variabilis)和麻栎(Q. acutissima)为建群种的阔叶林面积明显增大,由针叶林向阔叶林的演替趋势明朗。物种丰富度为草本层>灌木层>乔木层,Shannon-wiener指数和Simpson指数为灌木层>草本层>乔木层,物种多样性较低,处于森林演替初期。     

内蒙古典型草原小叶锦鸡儿灌丛化对水分再分配和利用的影响

灌丛化是全球草原地区存在的主要环境问题。通过对内蒙古典型草原区小叶锦鸡儿灌丛和草地斑块冠层降雨再分配、地表径流、土壤含水量的对比观测,研究了小叶锦鸡儿灌丛化对该区水分再分配和利用的影响。结果表明,灌丛和草地斑块的冠层截留量分别占降雨量的20.86%和7.88%,灌丛和草地斑块的平均地表径流系数分别为5.95%和17.19%。土壤含水量观测结果显示,0—60 cm土层中,降雨事件过程中,灌丛斑块较草地斑块能捕获更多水分,灌丛斑块植被冠层下方土壤含水量高于草地斑块;而在雨后无有效降水补充土壤水分的前提下,0—60 cm土层中,灌丛斑块土壤水分蒸散发量高于草地斑块,其中0—10cm土层中灌丛斑块土壤水分蒸散发速率低于草地斑块,10—60 cm土层中灌丛斑块土壤水分蒸散发速率高于草地斑块。研究认为,在水分为关键性限制因子的干旱半干旱区,小叶锦鸡儿灌丛化过程增加草原生态系统中水分分布的空间异质性,灌丛斑块能捕获、利用更多水分以维持更多的生物量。     

荒漠草原区柠条固沙人工林地表草本植被季节变化特征

研究荒漠草原人工林固沙区地表草本植被季节变化特征及其和柠条林龄的关系,对于分析柠条人工林地表草本植物的季节适应性和制订合理的人工林管理措施均具有重要的科学意义。选择6、15、24年生和36年生柠条人工林为研究对象,通过调查每个样地5月、8月和10月地表草本植物密度、物种数、盖度和高度,分析了荒漠草原区柠条人工固沙林生长过程中地表草本植被季节变化特征及其影响因素。结果表明,地表草本植物物种数在柠条林龄6和15a时受季节改变的影响较小,在24a之后受到季节变化的显著影响(P0.05)。地表草本植物密度在柠条林龄6a时受季节改变的影响较小,但在15a之后季节变化显著影响地表草本植物个体数分布(P0.05),而且在10月具有最多的地表草本植物个体数。地表草本植被盖度和高度均受到季节变化的显著影响(P0.05),而受林龄的影响较小;不同年龄林地地表草本植被盖度和高度均表现为10月和8月较高,5月较低。研究表明,荒漠草原柠条人工林固沙区,柠条林发育生长和灌木形态的改变不仅影响土壤营养条件,而且还可以调控由于季节改变而引起的土壤温湿度变化,柠条林龄和季节更替二者交互作用,共同影响地表草本植被的季节变化特征。     

Invasion of Euryops floribundus in degraded South African communal grassland: Unpacking the invasion relationship with elevation,soil properties,the quality and quantity of the herbaceous layer

Shrub invasion is a recent occurrence in African grassland ecosystems. This study assessed the distribution of Euryops floribundus (a native shrub species) along an elevation and invasion intensity gradients, and its relationship with soil and herbaceous vegetation in a South African grassland. Shrub density increased (p < 0.05) from the uplands (2,301 plants/ha) to the bottomlands (4,888 plants/ha). Themeda triandra (a highly palatable grass) was dominant at the uplands and sloping sites, whereas Eragrostis plana and Sporobolus africanus (poorly palatable grasses) dominated the bottomlands. Upland soils had the highest organic carbon (OC), phosphorous (P), calcium and nitrogen (N) contents, but the lowest shrub density and herbaceous biomass. Canonical correspondence analysis indicated that elevation, soil OC and N contents determine important vegetation variables along the elevation gradient. In the shrub density gradient, soil P, OC and N responded positively to E. floribundus density. Grass biomass in the moderate and heavily invaded sites was high, but the abundance of palatable grasses declined, suggesting that E. floribundus invasion may be concomitant with a decrease in rangeland condition in terms of quality forage provision.     

山东五莲山植物群落结构及物种多样性

五莲山自然保护区地处鲁东南沿海地区,为全面了解其群落结构组成及物种多样性,作者进行了野外调查,共获得11个标准样方,面积6 600 m²。样方内记录到高等植物52科141种。该保护区地带性植被为常绿—落叶针阔叶天然次生混交林、落叶阔叶林,主要森林植被为赤松—板栗群落(Pinus densiflora-Castanea mollissima community)、麻栎—赤松群落(Quercus acutissima-Pinus densiflora community)、赤松—杜鹃群落（P. densiflora-Rhododendron simsii community）、麻栎—杜鹃群落(Q. acutissima-Rhododendron simsii community)。样方数据显示该区域木本植物种类不是很丰富,但植物群落结构复杂,具有明显的生境异质性,其多样性指数乔木层＜木本层＜灌木层。作者认为影响该保护区核心区多样性的最显著特征应该为海拔和坡度,而人为干扰会严重影响外围保护区植被类型及其物种多样性。整体上看,本区域正处于群落演替早期,种间竞争尚不充分,物种多样性偏低。     

模拟N沉降对太岳山油松人工林和天然林草本群落的影响

由于人类活动氮沉降呈逐年增加的趋势,进而增加了陆地生态系统氮的输入,从而影响陆地生态系统多样性、物种组成和功能。为揭示氮沉降增加对油松林草本群落的影响,于2009年7月在太岳山油松人工林和天然林,设计4个施氮水平:对照(CK,0 kg N hm-2a-1),低氮(LN,50 kg N hm-2a-1),中氮(MN,100 kg N hm-2a-1)和高氮(HN,150 kg N hm-2a-1),研究草本群落的生物多样性、生物量以及草本元素含量对模拟N沉降的响应。研究结果表明:模拟N沉降未能显著影响人工林草本群落的生物多样性(P0.05),而中氮、高氮显著降低了天然林草本群落的生物多样性(P0.05);从Jaccard指数和Sorensen指数分析得出人工林不同氮水平之间草本群落差异性较小,而天然林不同氮水平之间草本群落差异性较大。模拟N沉降没有显著改变人工林草本群落生物量(P0.05),而高氮明显促进天然林草本群落生物量的增加(P0.05)。与对照相比,模拟N沉降提高了人工林和天然林羊胡子苔草叶根中的全N含量(P0.05),而降低了全Mg的含量(P0.05),并且根部元素含量变化与土壤养分含量变化较为一致。施氮提高了N/K、N/Ca、N/Mg(P0.05)的比值。说明油松林下草本群落对氮沉降的响应因林分土壤N饱和程度以及林地利用历史的不同而产生差异,其中天然林响应最为敏感。     

小叶、中间和柠条三种锦鸡儿的分布式样及其生态适应

确定了小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿3种植物的分布式样:小叶锦鸡儿为蒙古高原东部-F松辽平原西部-华北山地分布种,中间锦鸡儿为东戈壁-鄂尔多斯高原-黄土高原北部分布种,柠条锦鸡儿为南阿拉善-西鄂尔多斯分布种。小叶锦鸡儿适应分布于蒙古高原典型草原带和森林草原带以及华北山地落叶阔叶林带,在草原带高平原上可形成灌丛化草原的景观,在草原带的沙地上可形成以小叶锦鸡儿为建群种的沙地灌丛植被;中间锦鸡儿适应分布于蒙古高原的荒漠化草原及草原化荒漠带、鄂尔多斯高原的典型草原和荒漠化草原带的沙地及梁地上、黄土高原北部的黄土丘坡上,常形成以中间锦鸡儿为建群种的沙地灌丛植被;柠条锦鸡儿则适应分布于草原化荒漠和典型荒漠带的固定和半固定沙地上。近缘的3种锦鸡儿的地带性分布从东至西或从北向南形成明显的有规律的地理替代分布格局。