针茅草原放牧衰退演替阶段的模糊聚类分析

本文利用模糊聚类分析的系统聚类法和ISODATA分类法,对短花针茅草原因过度放牧而形成的衰退演替系列的各阶段进行了分类;比较成功地在群落分类上联合使用了PCA排序与ISODATA分类。结果表明:这两种方法都将衰退演替系列分成4个阶段,它们是短花针茅群落、扁穗冰草群落、冷蓠群落和亚氏旋花群落。这与前人用其他方法分类的结果相似。本文为群落分类提供了两种合理、可行的数学分类方法。     

草原群落退化与恢复演替中的植物个体行为分析

定义植物个体小型化是在草原过度放牧条件下 ,草原植物植株变矮 ,叶片变短、变窄 ,节间缩短 ,以及根系分布浅层化等性状的集合。小型化个体的生态学属性介于环境饰变与生态型之间 ,特称之为扰动响应型。个体小型化逆转过程表现出集体行为 ;小型化个体具有维持其形状的保守性 ,变化的阶段性和突变性 ;小型化的逆过程即正常化过程 ,与演替时间有关。个体小型化是过度放牧下群落生产力衰退的重要表现 ,是对过度放牧的负反馈机制。在草原群落退化演替机理研究中 ,对个体小型化的深入认识是十分重要的环节。     

内蒙古草原草场放牧退化模式研究及退化监测专家系统雏议

本文将定位研究与路线考察相结合,将放牧影响下草原的动态演替及其在牧压梯度上的空间变化相对比,研究了内蒙古主要草原草场的放牧退化模式,并在此基础上初步探讨了判别草场退化的数量指标和退化监测专家系统。1)植物种与牧压关系的分析,区别出放牧的定性和定量指示植物及宜中牧植物,并划分植物为不同的放牧生态种组。2)退化草原恢复过程的研究表明,根茎禾草的恢复快于丛生禾草;群落恢复过程是单稳态的,且恢复演替动态与其牧压梯度上的空间变化相对应。3)内蒙古高原主要草原草场在持续放牧影响下均趋同于冷蒿(Artemisia frigida)草原。冷蒿是最可靠的正定量放牧指示植物,但同时又是优良牧草和草原退化的阻击者。4)讨论了草原草场退化的概念,论述了草原逆向演替与草场退化的区别和联系,提出了区分草原的逆向演替为草场熟化和退化两个过程,并依草场群落与牧压的关系建立了判定草场是否退化及退化程度的数量指标。5)初步设计了草原草场退化监测—决策专家系统,包括监测、判别和决策三个步骤。     

糙隐子草草原3个放牧演替阶段的种间联结对比分析

种间联结分析是研究植物群落演替的一种有效方法.应用方差检验法和基于2×2列联表的分析手段对糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)草原的重度放牧、过度放牧和极度放牧3个放牧演替阶段的主要植物的种间联结动态进行了定量分析.结果表明1)随着逆行演替进程,群落主要植物总体的种间联结由显著的正关联过渡到无关联;2)在过牧阶段,生活型、生长型和水分生态类型十分相近的白花黄芪(Astragarus galactites)、糙叶黄芪(A.scaberrimus)和阿氏旋花(Convolvulus ammanii)相互构成的种对正关联极显著.此结果为种对正关联理论提供了有力证据;3)同一种对的联结性质(正关联或负关联)或关联程度因演替阶段不同而发生改变.     

内蒙古典型草原物种组成和群落结构对长期放牧的响应

该文比较研究了内蒙古羊草草原和大针茅草原放牧演替系列经过20a (1985~2005年) 放牧, 利用群落组成与结构的变化分析了这两个放牧演替系列上15个植物群落的变化趋势, 并依此探讨长期放牧对草原生态系统结构和功能的影响。结果表明:在大针茅 (Stipa grandis) 牧压梯度系列上, 群落仍以大针茅群系为主, 冷蒿 (Artemisia frigida) 为建群种的群落消失;在羊草 (Leymus chinensis) 牧压梯度系列上, 羊草和冷蒿不再是建群种, 被西伯利亚羽茅 (Achnatherum sibiricum) 、大针茅、冰草 (Agropyron cristatum) 和糙隐子草 (Cleistogenes squarrosa) 所替代。综合两个牧压梯度系列的研究结果得出以下基本结论:长期过度放牧进一步加速了草原群落的退化进程, 但退化草原具有较高的恢复弹性, 控制放牧使部分群落得到一定程度的恢复。同一植物群落时间变化, 或不同演替阶段的植物群落在空间序列上的位移程度主要取决于放牧史和利用强度。过去20a中, 特别是2003年以来草原管理政策的改变并没有导致该区域草地的整体退化, 而是在一定程度上有利于草地的恢复。     

草原群落退化与恢复演替中的植物个体行为分析

定度植物个体小型化是在草原过度放牧条件下草原植物植株地片变短、变窄,节间缩短,以及根条分布浅层化等笥状的集合。小型化个体的生态学属性介于环境饰变与生态型之间,特称之为响应型。个体小型化逆转变过程表现出集体行为,小型化个体具有维持其形状的保守性,变化的阶段性和突变性;小型化的逆过程即正常化过程号常规替时间有关。个体经是过度放牧下群落生产力衰退的重要表现,是对过度放牧的负反馈机制。在草原群落经演替机理     

采用系统聚类分析法对羊草草地放牧演替阶段的划分

系统聚类分析法已被广泛地应用于植物群落分类、演替阶段划分等研究中。本文采用六种聚类分析法将松嫩平原南部羊草草地划分为轻牧、适牧、重牧、过牧和极牧五个放牧演替阶段,其结果与野外实际调查基本一致。     

内蒙古草原草场放牧退化模式研究及退化监测专家系统雏议

草原植被在放牧影响下的时空动态规律是草场监测和管理的基础。本文将定位研究与路线考察相结合,将放牧影响下草原的动态演替及其在牧压梯度上的空间变化相对比,研究了内蒙古主要草原草场的退化模式,并在此基础上初步探讨了判别草场退化的数量指标和退化监测专家系统。     

针茅草原放牧演替中种群消长的数学模型

我国西北地区约有八种以上以针茅属(Stipa)为建群种构成的针茅草原,广泛分布在西北地区的黄土高原、荒漠地区的山地和青藏高原的一部分,为优良的冬春牧场。由于长期超载放牧,出现了明显的衰退演替现象。本文以 Stipa breviflora+Agropyron cristatum+Artemisia frigida Association 为例,用数学分析的方法,以种群盖度作为优势度的重要指标,研究了各个种群消长规律的特征曲线,建立了数学模型。     

试论贴近度与择近原则在放牧衰退演替系列中更替种群的识别应用

[1]文曾从生态学中引入隶属度概念,建立了模糊集及其运算,模糊关系等。[2]文又对模糊集清晰化问题进行了讨论。同时也提出了用模糊度这一概念、公式来研究生物种群间、演替阶段间的模糊性的度量问题。本文是用贴近度概念和公式,对放牧衰退演替各阶段种群更替的贴近度与择近原则的探讨与评议。用来刻划实体其特征的贴近程度,简称贴近度,     

不同起始状态对草原群落恢复演替的影响

内蒙古典型草原,由于过度放牧利用,绝大部分草原处于退化状态.为了使退化草原得到较好的恢复,以锡林郭勒盟白音锡勒牧场典型草原为研究对象,比较分析了在不同起始状态下的草原群落,经过6a的自然恢复,其各自的群落组成,地上生物量及共有种的植株高度、节间长、叶长、叶宽,土壤紧实度和容重.结果表明:1)不同放牧率的植物群落,经过6a的禁牧恢复,群落类型发生了变化且群落趋于一致.2)当放牧率SR≤5.33羊/hm2(SR4)时,演替起始状态对草原群落地上生物量的恢复没有影响;当放牧率SR＞5.33羊/hm2时,演替起始状态对草原群落地上生物量的恢复产生影响,其结果是导致当前生物量降低,不利于草原的恢复.3)不同放牧率植物群落的植物个体特征趋于一致,“个体小型化”现象消失.同时,也说明群落恢复演替的起点不同,正常化的时间没有太大的变化.4)不同放牧率植物群落的土壤紧实度和容重经过6a的禁牧恢复,没有得到完全恢复,但均达到一致的水平.     

内蒙古锡林河流域羊草草原和大针茅草原在放牧影响下的分异和趋同

在两个具有代表性的牧压梯度上,对羊草草原和大针茅草原的群落结构与牧压的关系借助模糊聚类的方法进行分析,揭示了不同牧压下植物群落的分异和不同群落在重牧压下的趋同,其总模式是：大针茅草原—持续牧压——→冷蒿草原 羊草草原—持续牧压———→冷蒿草原 把“群落趋同”的概念广延到放牧退化演替即次生逆向演替的生态学范畴。     

退化草原狼毒个体年龄判定方法及其种群年龄结构的研究

详细观察了内蒙古东部退化草原糙隐子草(Cleistogenes squarosa)群落内狼毒(Stellera chamaejasme)的根颈分枝形态及其生长发育特点,研究了狼毒种群的年龄结构．结果表明,狼毒个体实际年龄为“类二叉分枝(quasi-dichotomous branching)回数加2”;根颈上茎的残茬、枝痕和环状痕是确定根颈分枝回数的重要辅助特征．重牧、过牧、极牧3个放牧演替阶段内狼毒个体最大年龄依次为15、16和19龄．8龄级个体数最多,其年龄比分别为18．71％、24．20％和19．06％．重牧阶段缺失1和2龄个体;过牧和极牧阶段均缺失1龄个体．狼毒种群年龄结构为“初始衰退型”,存活曲线接近于“凸型”或DeeveyⅠ型．老龄组(13龄以上者)个体数在重牧、过牧、极牧演替阶段分别占4．83％、2．84％和14．02％．随着放牧干扰的加剧,狼毒种群年龄结构呈现老龄化趋势．     

石羊河下游白刺灌丛演替过程中群落结构及数量特征

白刺灌丛(Nitraria tangutorum Bobr.)是在石羊河下游存活面积最大的天然植被类型,研究不同演替阶段白刺灌丛群落的结构和数量特征可为该区白刺群落保护与恢复提供科学依据.根据白刺灌丛生长及其生境状况,在石羊河下游选择了初期发育、稳定、衰退、严重衰退的群落,研究了各演替过程中各阶段的群落物种组成、生活型谱,群落盖度、群落物种多样性及各演替阶段群落的相似性特征.结果表明,从初期发育阶段到稳定阶段的群落物种数量明显减少,而从稳定阶段至严重衰退阶段的演替过程中群落物种是逐渐增加的.在整个演替过程中,1年生植物所占比例逐渐增加,至严重衰退阶段时1年生植物所占的比重高达80％.不同演替阶段群落盖度最高、最低值出现的月份也不相同,5-10月群落盖度的平均值为稳定阶段＞初期发育阶段＞衰败阶段＞严重衰败阶段.各演替阶段多样性Simpson、Shannon-Wiener指数以及Pielou均匀度指数5-10月均呈现波动变化特征,Simpson、Shannon-Wiener指数大小顺序均表现为初期发育阶段＞严重衰退阶段＞衰退阶段＞稳定阶段,而均匀度Pielou指数为衰退阶段＞严重衰退阶段＞稳定阶段＞初期发育阶段.各演替阶段群落之间的相似性均较低,演替序列越相近,相似性系数越高.     

放牧干扰下若尔盖高原沼泽湿地植被种类组成及演替模式

以若尔盖高原退化沼泽植被为研究对象,应用多重比较、双因素方差分析、物种累积曲线、PCA排序、方差分解等方法分析了不同放牧压力、放牧季节下物种丰富度、多度、生活型组成、群落演替的变化。结果表明:不同放牧季节物种丰富度格局不尽相同,其中6、9、10月在各牧压梯度间无显著差异,7、8月均以极重度和极度阶段(中生草甸)的最高,原生沼泽的最低。在物种累积速率上,沿牧压梯度以极重度和极度阶段的最高,沿放牧季节以7、8月最高;双因素方差分析结果进一步表明物种丰富度与放牧季节无显著关系,但与放牧压力关系显著。放牧压力和放牧季节共解释了物种多度总方差的47.6%,其中放牧压力解释了50.1%,放牧季节以及二者方差交集均为负值;沿牧压梯度,沼泽植被逆向演替模式倾向于沼泽→草甸,沼泽化草甸阶段不明显,但是演替方向未发生变化,建群种替代规律为:乌拉草→木里苔草→栗褐苔草,生活型组成中直立型植物比例较少,莲座型和匍匐型植物增加。总之,放牧季节对物种丰富度无显著影响,但在一定程度上改变了其牧压梯度格局,降低了物种累积速率。放牧压力改变了群落物种丰富度、生活型组成和演替模式,但放牧可能仅为沼泽植物群落物种多样性格局和演替的驱动力之一。     

退化草原冷蒿群落13年不同放牧强度后的植物多样性

放牧过程通过家畜的啃食、践踏干扰草原环境,使草原的物种组成发生变化,植物种群的优势地位发生更替。对退化草原中的冷蒿群落在经历13a不同放牧强度——无牧（0．00只羊,hm^2）、轻牧（1．33只羊／hm^2）、中牧（4．00只羊／hm^2）、重牧（6．67只羊,hm^2）的围栏放牧后的植物群落多样性进行研究,结果表明：经过13a的演替变化,（1）无牧处理下植被密度显著低于其它3个放牧处理下的植被密度,而其它3个放牧处理之间的植被密度差异不显著;（2）无牧处理下羊草成为群落的优势种,轻牧和中牧处理下冷蒿依然是群落的优势种。这3种处理下寸草苔的种群密度最大;重牧处理下优势种变为星毛委陵菜,并且其种群密度最大;随着放牧强度增加,不同放牧退化阶段指示植物的种群密度的变化趋势是：冷蒿为先增大后减小,而星毛委陵菜为先急剧增大,然后平缓增大,最后再急剧增大;（3）植物多样性和均匀度指数在中牧处理下最大,在无牧处理下最小,说明中牧处理下群落的多样性最高,无牧处理下群落的多样性最小。而优势度指数正相反。植物群落结构和多样性的变化主要是由放牧家畜选择性采食、不同植物对放牧响应的不同策略、植物种间的竞争、动植物协同进化以及由放牧改变的土壤理化性质等因素综合决定的。此研究有助于进一步认识退化草原在继续放牧干扰下的演替规律以及为退化草原的保护和恢复提供理论依据。     

平衡与非平衡生态学在锡林河流域典型草原放牧系统中的应用

为认识放牧系统的复杂性和稳定性 ,产生了放牧系统的平衡生态学和非平衡生态学原理。放牧系统的平衡生态学原理假定 :一旦干扰在系统中发生 ,系统将偏离平衡态 ;而当干扰解除后 ,系统将自动返回原来的状态或在新的领域实现平衡。在对内蒙古锡林河流域典型草原放牧系统动态的研究中 ,来自平衡生态学的 Clem ents- Duksterhuis演替理论提供了一个基本的研究框架。尽管已经证实对退化不太严重的典型草原放牧系统 ,平衡生态学原理是适用的 ,但是对于这一地区严重退化的放牧系统的动态 ,它显然并不能给予合理的解释。事实上许多放牧系统动态遵循非平衡生态学原理。在非平衡放牧系统中 ,稳定的状态是不会实现的 ,因为在这样的系统中 ,非生物变量对于植被的动态似乎起着决定性的影响 ,从而也决定着草食动物的种群动态。状态与过渡模型基于非平衡生态学原理 ,它能够解释过度放牧下典型草原生态系统的崩溃或灌丛化 ,因此它适于该地区严重退化的典型草原放牧系统的动态。鉴于内蒙古锡林河流域典型草原放牧系统普遍严重退化的现实 ,未来该地退化放牧系统的研究应更多地应用非平衡生态学原理 ,并且严重退化的草原生态系统的恢复试验 ,特别是灌丛化草原的重建也应置于它的指导之下     

羊草草原退化演替中的状态转变和可持续性

生态系统稳定性已经成为研究的热点,对于认识生态系统功能,科学进行生态系统管理提供了重要的理论基础。本文结合内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原放牧退化演替特征,建立了适用于该区的结构-功能状态转变模型,综述了羊草草原放牧退化演替过程中出现的几种草地生态系统状态及其相互之间的转变条件及特征,并阐述了该区草地生态系统的不稳定性和利用方式的不合理性。由状态转变模型可知,内蒙古羊草草原退化演替过程中出现了4种不同退化状态,其中,不退化的羊草+杂类草、轻度退化的羊草+针茅和中度退化的羊草+糙隐子草3种群落具有相似的环境特征,且这3种状态之间既可正向也可负向相互转化。但是,当草地进一步退化到冷蒿群落时,群落结构和功能将会发生较大的变化,且环境条件也严重恶化。因此,冷蒿群落的恢复,可能无法完成向前一个状态糙隐子草群落的演替,而是出现一种新的功能较低的群落类型。     

内蒙古典型草原生态系统健康评价

以草原生态系统中的植物-土壤-大气界面的关键生态过程为基础,结合典型草原生态系统的群落特征及其退化演替模式,并考虑水分因子的限制作用,在确定生态系统健康评价模式(参照)系统和基况评价指标的同时,建立了典型草原生态系统健康评价的CVOR综合指数的计算模型和方法.通过分析放牧压力和围封保育对内蒙古典型草原生态系统健康的影响,检验了CVOR综合指数的可行性,可为草原生态系统健康管理提供一个综合、简单、准确、宜行的评价方法.     

内蒙古典型草原退化机理的研究

在内蒙古冷蒿小禾草退化草原上,经过６年围栏定量的放牧,分别对９种主要植物种群的形态学特征对放牧的响应进行了研究．结果表明,不同生活型和营养繁殖方式的牧草对放牧率的响应策略是不同的,从而构成了不同放牧率下群落演替的基础．匍匐以不定根行营养繁殖生长或分蘖性强的种群是较适应于重牧的,如冷蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｆｒｉｇｉｄａ）和星毛委陵菜（Ｐｏｔｅｎｔｉｌａａｕｃｕｌｉｓ）;以根茎和分蘖行营养繁殖的羊草（Ｌｅｙｍｕｓｃｈｉｎｅｎｓｅ）和冰草（Ａｇｒｏｐｙｒｏｎｃｒｉｓｔａｔｕｍ）及丛生禾草克氏针茅（Ｓｔｉｐａｋｒｙｌｏｖｉ）属宜轻牧植物;以根茎和分蘖行营养繁殖的寸草苔（Ｃａｒｅｘｄｕｒｉｕｓｃｕｌａ）和小丛生禾草糙隐子草（Ｃｌｅｉｓｔｏｇｅｎｅｓｓｑｕａｒｒｏｓａ）属宜中牧植物;而以分枝行营养繁殖的扁蓿豆（Ｍｅｌｉｓｉｔｕｓｒｕｔｈｅｎｉｃａ）和木地肤（Ｋｏｃｈｉａｐｒｏｓｔａｔａ）则宜轻牧．随着放牧率的增大,群落发生明显的变化,小禾草的比例逐渐减少,冷蒿小禾草退化草原最终进一步趋同于星毛委陵菜退化草原;而轻牧可以维持草原现状或使其发生恢复演替,禾草比例增加,即可达到利用式改良的目的