祁连山金露梅灌丛草甸群落结构及主要种群的点格局分析

金露梅灌丛草甸是青藏高原高寒草地生态系统的重要组分之一,采用Ripley的K(t)函数分析方法,对放牧和封育条件下主要种群的分布格局和种间关系及金露梅灌丛群落动态变化进行了研究.结果表明:(1)经过6年的围栏封育,金露梅灌丛草甸主要种群的空间分布格局表现出从均匀或随机分布向随机或聚集分布转变的趋势,聚集强度随围封尺度增大而增加,随放牧的干扰而降低,聚集分布有利于种群发挥功能群整体效应.(2)围栏内不同功能群之间主要呈显著正关联;围栏外的禾草与杂类草、莎草与杂类草之间均呈显著负关联,出现种间资源竞争,且随着尺度的增大负关联逐渐增强,不同物种的生态位差异明显.(3)围栏内外种群点格局分布都具有明显的尺度依赖性,植物间相互作用和外界放牧干扰是影响物种不同尺度下空间格局变化的主要原因,点格局的变化驱动了群落结构的变化.可见,长期夏季放牧抑制了高寒金露梅灌丛草甸禾草和莎草植物的分株和生长,促进了杂类草的生长,金露梅灌丛草甸呈现出退化的趋势,围栏封育有利于草地生态系统的恢复演替.     

祁连山典型流域谷地植被斑块演变与土壤性状

植物群落演变与土壤性状变化之间的相互作用和过程研究对于认识生态系统结构和功能演变有着重要的意义.对祁连山谷地灌丛草甸退化演变过程中植物群落物种组成、土壤物理和化学性状特征、及土壤与植被的相互作用进行了研究,结果表明,在祁连山谷地阴坡林线以下较小的空间范围,植被斑块由金露梅群落向金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块演变,植被盖度降低,但物种多样性增加.不同植被斑块之间土壤水分有显著的梯度变化,土壤水分的变化导致植被的退化演替.植被斑块的演变导致土壤性状的明显分异,从金露梅灌丛斑块向金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块演变,土壤容重显著增加,土壤团聚体组成由大粒级的大团聚体(》1mm)破碎为小粒级的大团聚体(1-0.25mm)和微团聚体(《0.25mm),团聚体稳定性降低,表明土壤结构的退化;土壤有机碳含量下降了31.2%和55.9%,干筛各粒级土壤团聚体中有机碳含量金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块显著低于金露梅斑块,土壤团聚体平均重量粒径与有机碳含量存在显著相关,植被退化演变中土壤有机碳的损失部分地由于团聚体的破碎引起;土壤全氮和有效氮不同斑块之间也有显著的差异,植被斑块退化演变使氮的有效性降低;但磷、钾养分对植被变化的响应不敏感.植被的退化演变使土壤团聚体破碎、土壤结构退化,有机碳和全氮含量下降,使其抗侵蚀能力和水源涵养功能显著降低,又进一步加速植被的退化演替.在气候变暖的趋势下,马蔺斑块将进一步向林线逼近,灌丛草甸植被将会进一步退化和萎缩.     

青海海北植物群落类型与土壤线虫群落相互关系

土壤线虫是良好的指示生物, 是植物群落演替的重要驱动力, 其生态功能影响着生态系统正常生态效应的发挥。该研究以海北矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸、西藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸、暗褐薹草(Carex atrofusca)沼泽化草甸和金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛4种不同植物群落类型的土壤线虫为研究对象, 研究不同植物群落类型下的土壤线虫群落组成、分布特征、物种多样性及其营养类群组成, 分析植物类群结构与土壤线虫群落之间的相关性。主要研究结果: (1)在4种植物群落土壤样本中共分离线虫3 800条, 分属于2纲5目15科30属, 线虫平均个体密度为每100 g干土580条, 随土壤深度增加而递减, 具有明显的表聚性。不同植物群落间的土壤线虫群落组成存在一定差异, 矮生嵩草草甸0-40 cm土壤线虫总数(1 811条·392.5 cm^-3)显著高于其他植物群落类型, 暗褐薹草沼泽化草甸的土壤线虫总数最少(324条·392.5 cm^-3)。4种植物群落下土壤线虫的优势属和营养类群组成存在差异, 这种差异在矮生嵩草草甸与暗褐薹草沼泽化草甸之间表现得尤为明显。 (2)不同植物群落下土壤线虫的多样性指数(H′)和均匀度指数(J′)均为金露梅灌丛最高, 暗褐薹草沼泽化草甸最低, 其两种植物群落间H′差异显著, 而优势度指数(λ)相反, 为暗褐薹草沼泽化草甸最高, 金露梅灌丛最低。表明金露梅灌丛土壤线虫群落多样性最高, 暗褐薹草沼泽化草甸土壤线虫群落多样性最低, 土壤线虫群落趋于单一化。4种植物群落土壤有机质的分解途径均以细菌通道为主。西藏嵩草沼泽化草甸的瓦斯乐斯卡指数(WI)显著高于矮生嵩草草甸, 表明从高寒沼泽化草甸过渡到高寒灌丛、高寒草甸, 土壤肥力不断降低, 沼泽化草甸有利于食微生物线虫的生长。暗褐薹草沼泽化草甸的植物寄生线虫指数(PPI)、成熟度指数(MI)均表现为最低, 表明其生态系统的成熟度较低, 这与暗褐薹草沼泽化草甸土壤含水量较高有关。不同植物群落下的富集指数(EI)、结构指数(SI)均为暗褐薹草沼泽化草甸最高, 由此可以看出暗褐薹草沼泽化草甸的食物网相对连通性较高, 食物链较长, 食物网的阻力相对较小。(3)主成分分析(PCA)结果显示4种植物群落最大贡献属不同。相关性分析表明: 食细菌性线虫数量与西藏嵩草沼泽化草甸有显著的正相关关系; 金露梅灌丛的植物多样性与线虫的H′、J′有显著的负相关关系, 与λ则有显著的正相关关系; WI与矮生嵩草草甸的植物多样性有显著的正相关关系, PPI与矮生嵩草草甸的物种多样性指数有显著的负相关关系。综上所述, 植物群落深刻地影响着土壤线虫群落的多样性。     

人为干扰对碧峰峡山矾次生林群落物种多样性和土壤理化性质的影响!

人为干扰是影响退化系统系统恢复的决定性因素。本研究以碧峰峡山矾3种不同强度干扰下(轻度、中度、重度)的次生林为对象,分析各干扰群落物种组成、植物多样性水平(丰富度指数、Simpson指数、Shannon指数、Pielou均匀度指数)和土壤生态因子差异及其相关关系。结果表明:在调查区共记录到维管植物132种,隶属56科99属,不同强度干扰群落物种数及物种组成存在差异,随干扰强度增加,乔木和草本层物种数减少,灌木层物种数先增加后减少;各干扰群落乔木层多样性水平差异极显著(P0.01),随干扰强度增加乔木层多样性水平持续下降;灌木和草本层多样性水平均无显著差异,且多样性水平均为中度干扰下最高,表明乔木层受干扰影响大,中度人为干扰能增加林下群落物种多样性,但不利于乔木多样性水平的提升;方差分析显示,土壤含水量、有机质和速效钾含量受人为干扰影响显著(P0.05),除土壤全磷、pH、容重外,其余土壤理化指标(全氮、全钾、有效磷、速效钾、有机质和含水量)均为中度干扰下最大,说明中度干扰在一定程度上能改善土壤理化性质;土壤环境因子与植物多样性存在一定的相关性,土壤速效钾、有机质、有效磷与群落多样性关系最显著;中度人为干扰能增加林下群落物种多样性水平,改善土壤理化性质,对山矾次生林群落构建与森林群落生态恢复而言属于增益性干扰。     

放牧影响下不同盖度金露梅灌丛草本植物叶功能性状与土壤因子的关系

植物功能性状与环境因子的研究对认识不同环境梯度下植物群落的形成及对环境的适应机制具有重要意义。该研究以高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸为研究对象,分析放牧影响下金露梅灌丛不同盖度梯度(金露梅灌丛盖度为0%、30%、60%和90%的灌草斑块)灌草斑块中草本植物叶功能性状与土壤因子的变化趋势及其相互关系。结果表明:(1)土壤容重(BD)、土壤pH和土壤养分在金露梅灌丛盖度梯度下差异显著,干柴滩金露梅灌丛具有明显的"沃岛效应";随着金露梅灌丛盖度的递增,土壤理化性质变化趋势各有分异。(2)随着金露梅灌丛盖度的增加,比叶面积(SLA)显著上升,叶片厚度(LT)和叶片磷含量(LPC)呈显著下降趋势(P0.05)。(3)比叶面积与叶片厚度呈负相关关系,与叶片氮磷含量(LNC、LPC)呈极显著负相关关系(P0.01),与叶片碳含量(LCC)呈极显著正相关关系(P0.01)。(4)RDA冗余分析表明,土壤因子对叶功能性状变异的平均解释变量达72.25%,影响植物功能性状的主导因子有土壤有机质(SOM)、土壤全氮(TN)、土壤有效氮(AN)、土壤有效钾(AK)和土壤容重(BD),但不同盖度金露梅灌丛群落中影响叶性状的主导因子存在差异。金露梅灌丛盖度较小(30%)时受SOM和TN、AN的影响较大,而金露梅灌丛盖度较大时(60%)时主要受AK和BD的影响。     

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.     

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。     

青藏高原高寒灌丛植被对长期放牧强度试验的响应特征

在青藏高原中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站对金露梅高寒灌丛草场植被开展了长期不同放牧强度试验,分别在短期(4年)、中期(11年)和长期(18年)放牧阶段研究不同放牧干扰强度对草地植物物种多样性、群落结构、地上生物量和草场质量的影响.研究表明,在不同放牧阶段,随着放牧强度增加植物群落的高度和盖度都降低.在中期放牧干扰阶段,物种多样性数和均匀度指数随着放牧强度增加呈现典型的单峰曲线模式;在长期放牧干扰阶段,随着放牧强度增加,占优势地位的灌木和禾草被典型杂类草替代,其中的重度放牧干扰简化了高寒灌丛植被群落结构,减少了地上现存生物量,特别是可食优良牧草生物量.植被对放牧的响应除了与放牧强度和放牧时间阶段密切相关外,还与该地区水热条件的变化有一定的相关性.针对长期放牧干扰的反应特性可将金露梅灌丛草场中植物划分为增加型、敏感型、忍耐型和无反应型4种类型.除了丰富度指数、多样性指数和均匀度指数外,其它一些特征参数并不支持著名的中度干扰假说.本研究发现,长期重度放牧促进了青藏高原高寒草地退化,适度放牧有利于高寒灌丛草场的生物多样性保护和牧草利用;"取半留半"的放牧原则在青藏高原草场放牧管理实践中值得推荐,它将有利于防止草场退化,提高牧草利用率和维持较高的生物多样性.     

人为干扰对栲树次生林群落物种多样性和土壤理化性质的影响

为探究人为干扰对栲树群落的影响,采用典型样地法研究不同程度人为干扰对碧峰峡栲树(Castanopsis fargesii)次生林群落的物种多样性和土壤理化性质的影响。结果表明,碧峰峡栲树群落共有维管植物148种,隶属60科106属。乔木层和草本层物种多样性指数随干扰强度的加强先增加后减小,灌木层物种多样性水平最高。乔木层优势种以栲树、杉木(Cunninghamia lanceolata)等为主,灌木层物种丰富,优势种较多,草本层优势种数量为中度干扰轻度干扰重度干扰。土壤有机碳、钾含量和含水量与群落物种多样性水平显著相关(P0.05)。中度干扰在一定程度上能够促进碧峰峡栲树群落物种多样性并改善土壤性质,土壤有机碳、钾含量和含水量对物种多样性有显著影响。     

青海省海北州典型高寒草甸土壤质量评价

以青海省海北州的典型高寒草甸(金露梅灌丛草甸、矮嵩草草甸、高山嵩草草甸)为研究对象,以7种土壤微生物活性指标和10种土壤理化性质指标组成的土壤生物肥力性质为评价指标,对不同利用方式下草甸的土壤质量进行主成分分析(PCA).结果表明：高寒草甸土壤综合质量可用3个主成分（PC）来表征,其中PC₁上有13个指标的载荷较高,PC₂上有3个指标的载荷较高, PC₃上只有全磷的载荷较高.结合Norm值的方法,筛选出微生物生物量碳、脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶、有机碳、全氮、有效氮、有效磷、有效钾、容重和阳离子交换量(CEC)等11项指标,建立了海北高寒草甸土壤综合质量评价的最小数据集(MDS).通过主成分和对应的权重系数分析, 对3种草甸的土壤综合质量进行排序,0～10 cm层为矮嵩草草甸＞金露梅灌丛＞高山嵩草草甸;10～20 cm层为金露梅灌丛＞高山嵩草草甸＞矮嵩草草甸.