北疆一年生早春短命植物物种丰富度分布格局及其影响因素

理解植物多样性变化的影响因素一直是群落生态学和生物地理学研究的重要内容。大量研究显示, 植物多样性受到海拔、古气候、现代气候、土壤养分和地上生物量等一系列因素的影响。然而, 很少有研究综合考虑这些因素对植物多样性的影响和相对重要性。本研究以北疆一年生早春短命植物为研究对象, 以2017年和2018年对32个样地调查的物种丰富度为基础, 通过一般线性模型和偏最小二乘通径模型分析了海拔、气候因素(年平均温度、冬季降水、2‒5月降水以及末次冰期以来2‒5月降水变化距平)、土壤养分(pH、土壤有机碳、全氮、全磷、碳氮比、碳磷比和氮磷比)和地上生物量与该类植物物种丰富度平均值的关系及其相对重要性。结果显示: (1)一年生早春短命植物物种丰富度与海拔、年均温度、2‒5月降水、末次冰期以来2‒5月降水变化距平、土壤pH、土壤碳氮比和地上生物量均呈现显著的单峰型关系, 而与冬季降水之间表现为先降低后增加的变化趋势, 表明该类植物多样性同时受到多种因素的影响; (2)海拔、气候因素和土壤养分不仅对该类植物物种丰富度存在显著的直接影响, 也可通过改变地上生物量进而对其物种丰富度产生间接影响; (3)这些因素中, 气候因素是影响一年生早春短命植物物种丰富度的最主要影响因素, 其次分别为地上生物量、海拔和土壤养分。海拔、土壤养分、气候因素及地上生物量共同驱动了北疆地区一年生早春短命植物丰富度的变化。     

近30年古尔班通古特沙漠短命植物的时空格局

基于1985—1999年的GIMMS-NDVI数据和2000—2014年的MODIS-NDVI数据提取短命植物的时空格局,结合野外调查数据和1985—2014年气象站点气温和降水数据,从不同时空尺度上分析了古尔班通古特沙漠短命植物的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:(1)古尔班通古特沙漠中短命植物层片整体表现出物种组成简单,优势度高、多样性和覆盖度低等特征,且层片特征主要是由优势物种所主导,在早春至盛夏期间,由于短暂的生活史造成层片整体在物候上有一个明显的起伏差异。(2)沙漠中短命植物覆盖度最高的区域为南部和中东部,北部次之,西部最少。就时间变化趋势而言,受近30年早春温度和冬春降水增加的影响,短命植物覆盖的区域面积呈现出明显的增加趋势。(3)1985—2014年间3、4月温度和冬春两季降水量呈上升趋势,而反映短命植物长势的NDVI值与冬春两季降水量也呈正相关性,但就相关性程度而言,冬季降水量与NDVI呈显著性相关(P0.05,r=0.405),而春季降水由于时滞效应并未表现出显著相关性。     

辽宁白石砬子保护区早春类短命植物研究

调查和分析了白石砬子保护区早春类短命植物物种组成的数量特征,应用物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数,定量描述了不同林型下早春类短命植物的物种多样性.结果表明:研究区有早春类短命植物12种2变型,隶属7科11属.黑水银莲花是早春类短命植物层片的优势种.花曲柳林下早春类短命植物物种数最多,枫桦林、红松阔叶林、落叶松林次之,蒙古栎林、杂木林、鱼鳞云杉臭冷杉林最少.多样性指数的变化趋势总体上表现为针阔混交林>落叶阔叶林>针叶林.均匀度指数的变化与多样性指数的变化趋势基本一致,与优势度指数的变化趋势相反.红松阔叶林下早春类短命植物物种多样性最高且各物种均匀分布,层片结构稳定.     

人工湿地不同植物根际微生物群落多样性比较研究

应用平板计数与PCR-DGGE技术相结合的方法,对人工湿地芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha latifolia)和黑麦草(Lolium perenne)三种植物根际微生物群落多样性进行研究。结果表明,三种植物根际具有不同的微生物数量和群落结构;根际微生物数量显著高于非根际(P<0.05),两者具有不同的群落结构和优势种群;芦苇根际具有数目最多的常见物种和最大的物种均匀性,根际与根区多样性指数差别最大,根际效应R/S最大,表明芦苇能够更好的影响土壤微生物的富集和分布,提高微生物群落多样性。     

库姆塔格沙漠南缘荒漠植物群落多样性分析

 根据20个样地的调查资料,应用重要值计算多样性指数、均匀度指数、丰富度指数 、优势度指数,对库姆塔格沙漠南缘荒漠植物群落物种多样性进行分析。结果表明: 1）荒漠植物群落分布随其生境地貌不同而不同,山前戈壁上分布有合头草(Sympegma regelii)群落,冲积河道低地分布有荒漠林胡杨(Populus euphratica)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、胀果甘草（Glycyrrhiza inflata）群落,戈壁沙漠过渡带为梭梭(Haloxylon ammodendron)群落,低海拔的沙山上分布有沙拐枣(Calligonum mongolicum)群落、膜果麻黄(Ephedra rzewalskii)群落和梭梭群落。2）荒漠植物群落物种多样性水平较低,群落结构简单,物种组成单一。群落Shannon_Wiener物种多样性水平表现为合头草群落最高（1.706）,具有草原化荒漠植被类型的成分;梭梭群落、膜果麻黄群落居中（0.875～0.890）,荒漠植被类型特征明显;沙拐枣群落、胡杨群落、多枝 柽柳群落、胀果甘草群落较低（0.079～0.495）,荒漠林、盐地沙生灌丛及盐化草甸植被均有零星分布。3）荒漠植物群落结构层次中,灌木层占居主导地位,群落灌木层物种多样性水平（0.769～1.451）远远大于草本层（0.193～0.254）,且草本层物种多样性受灌木层影响较大。4）荒漠植物群落物种多样性分布格局表现为经向、纬向和海拔梯度的变化,经向、纬向变化为物种多样性水平较高的草原化植物合头草群落（1.706）向物种多样性水平较低的荒漠植物梭梭群落（1.379）和盐化植物多枝柽柳群落（0.376）的过渡,海拔梯度则 呈现低水平的沙拐枣群落（0.819）到高水平的膜果麻黄群落（0.890）向低水平的梭梭群落 （0.645）变化。荒漠植物群落过渡地带一般具有较高的物种多样性和较低的生态优势度。     

荒漠草原异常降水对不同载畜率植物群落物种组成及多样性的影响

放牧和异常降水对荒漠草原生态系统产生了显著的影响,群落物种组成及多样性因降水和载畜率的改变而变化。然而不同载畜率下荒漠草原植物群落物种组成及多样性对异常降水的响应尚不明晰。本研究以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,调查并分析不同载畜率(绵羊,CK:不放牧、LG:0.93、MG:1.82和HG:2.71羊单位hm^-2半年^-1)放牧区植物群落物种组成及其数量特征。结果表明：降水增加对群落数量特征和物种多样性促进作用显著,但对群落物种优势度指数有显著抑制作用;降水增加使得不同功能属性物种数目增多,引起建群种物种综合优势度降低,从而改变群落物种组成及多样性;不同功能属性物种对载畜率的响应存在差异,群落物种组成及多样性在响应异常降水变化时,降水与载畜率之间协同变化和相互制约,但直根系C3植物和群落总密度的变化主要受载畜率影响。异常降水可影响长期过度放牧引起的生态系统过程,对草地生态系统恢复有积极作用。     

古尔班通古特沙漠种子秋萌的环境依赖性

种子的萌发时间分散在不同季节,有利于资源的利用,种群的延续与扩增。通过野外对秋萌物种种类与分布特征进行调查,结合种子生物学特征和萌发对温度、水分的响应,探究古尔班通古特沙漠秋萌物种种子的共性特征及萌发的环境依赖性。结果表明:67个样地中有33个样地有秋萌物种分布,物种以1年生短命植物为主。秋萌物种的果实易开裂,种子寿命较短,且不休眠。萌发的高温阈值宽泛,萌发类型不是早春低温类型,与9—11月秋季温度对应;萌发对土壤水分响应敏感,冗余分析发现水分是种子选择萌发时间的限制因子,影响秋萌物种的分布。在气候变化背景下,秋冬降水增多,冬季冻期缩短,推断古尔班通古特沙漠秋萌物种的种类和数量都会呈增加趋势。     

四川攀西地区云南松群落物种多样性和谱系多样性对紫茎泽兰入侵的影响

外来植物入侵严重威胁着入侵地本土植物多样性和生态系统功能, 认识外来物种的入侵机制有助于提高对入侵植物的防控能力。本文以攀西地区云南松(Pinus yunnanensis)林下外来入侵植物紫茎泽兰(Ageratina adenophora)为研究对象, 基于大量野外群落调查, 从群落可入侵性入手, 分析了环境因子和群落物种多样性、谱系多样性等群落生态学特征对紫茎泽兰入侵的影响。结果表明: 海拔、坡向和火烧强度等环境因子和冠层郁闭度、灌木层盖度等生物因子对研究区紫茎泽兰入侵强度没有显著影响(P > 0.05); 但群落灌木层物种多样性和草本层组分种与紫茎泽兰的亲缘关系显著影响紫茎泽兰的入侵强度(P < 0.05), 说明灌木层对光照等环境资源的占用和草本层(同层)物种对相似资源的竞争能够在很大程度上抑制紫茎泽兰的入侵。     

氮添加对宁夏荒漠草原植物初级生产力的影响机制

许多研究探索了与全球变化相关的生态系统功能的变化,但对生态系统功能变化的机制与途径了解较少。初级生产力是生态系统功能的重要组分,但关于氮(N)添加下荒漠草原植物群落初级生产力如何变化以及变化机制尚未明确,N是否通过影响生物多样性来影响荒漠草原初级生产力?为此,本研究在荒漠草原开展了为期4年的N添加控制实验(2018—2021年),试验处理包括对照和4个N添加水平(5、10、20和40 g m^-2 a^-1),研究了N添加对荒漠草原物种多样性、功能多样性、初级生产力及其关系的影响。结果表明：(1)N添加处理(2018—2021年)改变了植物物种多样性及功能多样性,但年际间变化趋势不同。N添加处理第四年(2021年)荒漠草原植物功能多样性(Rao指数)、群落加权平均值-株高、功能均匀度和功能离散度均显著增加,而荒漠草原植物物种丰富度和Shannon-Wiener指数均显著降低。(2)N添加可以通过影响物种丰富度和功能多样性进而间接地促进荒漠草原初级生产力,但群落加权性状值-株高对初级生产力的影响是正效应,而物种丰富度和功能离散度对初级生产力的影响是...     

生物结皮对5种不同形态的荒漠植物种子萌发的影响

生物结皮广泛分布于干旱、半干旱区, 强烈影响着土壤表层理化特性, 进而对种子散布、萌发和定居产生影响。目前关于生物结皮与植物种子萌发关系的研究结论存在争议。该文通过室内人工控制实验, 研究了生物结皮对古尔班通古特沙漠5种具不同种子形态特征的荒漠植物白梭梭(Haloxylon persicum)、蛇麻黄(Ephedra distachya)、角果藜(Ceratocarpus arenaarius)、涩芥(Malcolmia africana)和狭果鹤虱(Lappula semiglabra)的种子萌发的影响。结果表明, 在干燥和湿润两种条件下, 生物结皮对不同形态植物种子萌发均具有不同的作用。在干燥条件下, 生物结皮显著抑制了角果藜和涩芥种子的萌发(p<0.05), 对其它3种植物无显著影响; 而湿润条件下, 生物结皮显著抑制了白梭梭、角果藜和狭果鹤虱种子的萌发(p<0.05), 对蛇麻黄、涩芥则无显著影响。     

Elevated precipitation alters the community structure of spring ephemerals by changing dominant species density in Central Asia

Global climate change is one of the most pressing conservation challenges; in particular, changes in precipitation regimes have already substantially influenced terrestrial ecosystems. However, the mechanisms influencing precipitation changes on individual plants and the plant communities in desert grasslands have yet to be fully elucidated. We therefore examine the influence of increased precipitation on plant community compositions in the Gurbantunggut Desert, Xinjiang, northwestern China, from 2005 to 2009. We found that growth of all plant species and the community productivities increased markedly with enhanced water input. Cover of ephemeral synusia also significantly increased due to increased precipitation, implying that the role of the ephemeral community for stabilization of sand dunes was strengthened by increased precipitation. The response of plant community compositions to increased precipitation was primarily reflected as changes in plant density, while increased precipitation did not affect plant species richness and the diversity index. Dominant species drove the response of plant density to increasing precipitation during the five‐year study period. However, the relative responses of rare species were stronger than those of the dominant species, thereby potentially driving species turnover with long‐term increased precipitation. This finding improved our understanding of how increased precipitation drives the changes in plant community composition in desert grasslands and will help to better predict changes in the community composition of ephemerals under future global climate change scenarios.     

新疆莫索湾地区短命植物的初步研究

 莫索湾地区位于准噶尔盆地西南部主要由固定、半固定以及半流动的沙丘、沙地组成,是古尔班通古特沙漠的组成部分。是典型的温带荒漠气候,代表性植被是小半乔木荒漠。在这种严酷的大陆性荒漠气候条件下,由下列原因使短命植物得以发育;1.年降水量虽少,但冬有积雪,春有一定降雨,为短命植物的发育提供了有利的水分条件;2．基质为疏松沙层,毛细管作用微弱,在少雨干旱的环境中,具有一定的保水特性。春季至夏初间,湿沙层的存在为具浅根系的短命植物整个生长发育期间提供了十分有利的水分供应;3．虽然冬严寒,夏炎热,但春季和暖。其热量状况可满足短命植物进行高效光合生产的需要,尤其是较大的日温差,对光合产物的积累非常有利。莫索湾地区共有短命植物42种,分属于38属,16科。其生活型组成有短营养期多年生和短营养期一年生植物两大类群,根据繁殖特点和地下器官的形态特征等生态生物学特点进一步细分为7类。本区短命植物是两种梭梭群落的重要成员,盖度很大,在春季产量结构中占有重要地位,起着明显的层片作用。另外,在莫索湾地区短命植物常以植物群聚形式出现在裸露基质上,构成群落发展的先锋阶段。     

Comparative patterns of phenology and growth form diversity in two winter rainfall deserts: the Succulent Karoo and Mojave Desert ecosystems

A comparative study of community structure and seasonal growth dynamics in the arid winter rainfall regions of the Succulent Karoo in South Africa and the Mojave Desert of the United States suggests that remarkably divergent patterns of resource use and resultant growth form diversity exist in regions with outwardly similar climatic regimes. An understanding of these divergent patterns in the two winter rainfall deserts allows predictions to be made on vegetation response to global change. Above-ground plant growth in the Succulent Karoo begins with the first significant rains in late summer and continues through winter because moderate minimum temperatures allow continued growth. These communities have low structural diversity above-ground, but also below-ground, where root systems commonly do not exceed 20 cm in depth. These shallow root systems harvest water from upper soil horizons soon after rain falls, and growth declines as rainfall decreases in late spring. In contrast, low temperatures during winter inhibit growth in the Mojave Desert until early spring at a time when a mean 74% of the hydrologic year precipitation (July-June) has already occurred. Thus species in this structurally diverse system rely on deeper stores of water for growth in spring and early summer. A global change scenario of a 2 to 4°C increase in mean annual temperature and increased summer rainfall in the Mojave desert would be expected to produce similar conditions in the Mojave Desert to those that exist in the Succulent Karoo today. Assuming no genetic constraints on phenotypic plasticity, this would suggest increased species diversity and a decline in structural diversity in the Mojave Desert over evolutionary time. Increased summer rainfall in the Succulent Karoo would be expected to lead to invasions of grasses and thus increased competitive pressure reducing community diversity.     

增加降水对荒漠短命植物当年牧草生长及群落结构的影响

通过模拟降水增加试验研究了古尔班通古特荒漠常见短命植物盖度、密度及产量对水分输入量增加的响应.结果表明:尖喙牻牛儿苗、弯果胡卢巴、角果藜、琉苞菊、条叶庭芥及囊果苔草6种牧草生物量总和占总生物量的60%以上,是荒漠草原的优势牧草植物;供水量增加显著促进了角果藜、尖喙牻牛儿苗、弯果胡卢巴、条叶庭芥和琉苞菊5种牧草植物的个体生长;在自然降水的基础上,增加40mm和80mm供水使这5种植物生物产量比对照增加86%～230%.供水增加后,6种重要牧草对整个群落的生物贡献比例发生很大变化,只有角果藜和尖喙牻牛儿苗的贡献比例规律性增加,分别比对照增加了58%和11%,表明2种植物对供水增加的环境变化适应能力强;供水量增加促进了弯果胡芦巴、尖喙牻牛儿苗和角果藜3种植物N、P和K养分的吸收量;与此同时,供水量增加也显著提高了荒漠短命植物的密度和盖度.在降水增加的背景下,古尔班通古特沙漠南缘荒漠短命植物群落结构发生改变,植被盖度和群落净初级生产力提高,这对于防风固沙、稳定沙面,增加荒漠草原载畜能力有着积极的意义.     

准噶尔荒漠3种短命植物气体交换特征的日变化

采用LI-6400便携式光合测定仪,在晴天条件下对准噶尔荒漠3种典型短命植物东方旱麦草(Eremopyrum orientale)、卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)和四齿芥(Tetracme quadricormis)的气体交换特征的日变化规律进行了研究.结果表明:①东方旱麦草和卷果涩芥的净光合速率(简称Pn,后同)的日变化呈"双峰"型,14:00(采用时间均为北京时间,后同)左右存在明显的光合"午休"现象,四齿芥Pn的日变化呈"单峰"型,峰值出现在12:00与前两者的第一峰值出现时刻相同.3种植物蒸腾速率(简称E,后同)的日变化均呈"单峰"型,但不同植物的峰谷值出现时刻不同.水分利用效率(WUE)日变化,四齿芥呈"单峰"型,东方旱麦草和卷果涩芥呈"双峰"型,峰值分别出现在8:00～10:00之间,后两者第二峰值分别出现在16:00和18:00.②根据Pn、胞间CO2浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的变化方向,推测3种短命植物的光合"午休",东方旱麦草和卷果涩芥主要受非气孔因素限制,而四齿芥主要受气孔因素限制.③卷果涩芥和四齿芥两种十字花科草本日平均Pn、E 和WUE 均高于禾本科东方旱麦草,尤其卷果涩芥是一种高光合、高蒸腾、高水分利用率的物种.④相关分析结果表明,对Pn影响最显著的环境因子是光合有效辐射(PAR),对E影响最显著的因子3种植物各不相同.     

草原化荒漠草本植物对人工施加磷素的响应

荒漠地区因土壤水分和养分含量较低而限制了植被的生长,且磷素对于植物的生长具有重要的作用。利用人工施加磷素的控制实验研究了不同磷肥处理对荒漠区草本植物物种丰富度、多度、盖度、生物量、植物株高等群落学特征的影响。实验表明：物种丰富度和多度在施肥量分别为12.5,25和50 g?m-2的梯度下,施肥当年和第二年相较于对照均有所降低,且施肥梯度越高,降低越明显;植被盖度和地上部生物量则在两年的实验中表现出相似的规律,在不同的施肥梯度下均有所提高,高肥处理对其促进作用更大,且在降水充足的07年高于降水较少的08年,说明水肥耦合更有助于群落生产力的提高;优势种株高则对磷素的响应存在种间差异,年际间的差异也较大,这或许与荒漠植物本身特有的生物学特性有关。     

论古尔班通古特沙漠植物多样性的一般特点

古尔斑通古特沙漠处于中亚荒漠与内亚（亚洲中部）荒漠之间的过渡,其气候虽以干旱少雨、蒸发强烈、多风、日照强、温度变化剧烈的大陆性荒漠气候为特点,但由于降水季节分配较均匀,冬春有一定雨雪,植被相对较为茂密,以固定和半固定沙漠为主,共采集记录到２０８种高等植物,１８个植物群落类型,ｌｌ类植物生活型。植物多样性还包括下列一般特点：区系地理成分多样,但中亚成分占优势;有少量古老种,特有现象微弱,黎科植物占明显优势;早生植物为主;长营养期１年生植物有一定比例;短命和类短命植物获得发育等。由于近几十年来的过牧（牲畜的“冬窝子”）和滥采滥挖燃料及有经济价值的植物,植物多样性受破坏严重。当前的紧迫任务是加强保护,对有些物种还须采取措施,进行抢救。     

新疆奇台荒漠类草地自然保护区主要植物群落及其特征

该文调查了新疆奇台荒漠类草地自然保护区的主要植被类型, 通过对65个样地的样方数据分析, 量化描述了该保护区的主要植物群落特征。该保护区内主要包括梭梭荒漠(Haloxylon ammodendron Semi-Arbor and Shrub Desert Alliance)、膜果麻黄荒漠(Ephedra przewalskii Simi-Arbor and Shrub Desert Alliance)、裸果木荒漠(Gymnocarpos przewalskii Simi-Arbor and Shrub Desert Alliance)、红砂荒漠(Reaumuria soongarica Simi-Arbor and Shrub Desert Alliance)、戈壁藜荒漠(Iljinia regelii Semi-Shrub and Herb Desert Alliance)、短叶假木贼荒漠(Anabasis brevifolia Semi-Shrub and Herb Desert Alliance)、短穗柽柳落叶阔叶灌丛(Tamarix laxa Deciduous Broadleaf Shrubland Alliance)、盐爪爪荒漠(Kalidium foliatum Semi-Shrub and Herb Desert Alliance)、灌木亚菊荒漠(Ajania fruticulosa Semi-Shrub and Herb Desert Alliance)、芨芨草草地(Achnatherum splendens Tussock Grassland Alliance)、窄颖赖草草地(Leymus angustus Rhizome Grassland Alliance)和芦苇草地(Phragmites australis Rhizome Grassland Alliance)共12个主要群系, 并进一步划分出15个群丛。     

Spatio-temporal characteristics of evapotranspiration and water use efficiency in grasslands of Xinjiang

Aims Xinjiang is located in the hinterland of the Eurasian arid areas, with grasslands widely distributed. Grasslands in Xinjiang provide significant economic and ecological benefits. However, research on evapotranspiration (ET) and water use efficiency (WUE) of the grasslands is still relatively weak. This study aimed to explore the spatio-temporal characteristics on ET and WUE in the grasslands of Xinjiang in the context of climate change.Methods The Biome-BGC model was used to determine the spatio-temporal characteristics of ET and WUE of the grasslands over the period 1979-2012 across different seasons, areas and grassland types in Xinjiang.Important findings The average annual ET in the grasslands of Xinjiang was estimated at 245.7 mm, with interannual variations generally consistent with that of precipitation. Overall, the value of ET was lower than that of precipitation. The higher values of ET mainly distributed in the Tianshan Mountains, Altai Mountains, Altun Mountains and the low mountain areas on the northern slope of Kunlun Mountains. The lower values of ET mainly distributed in the highland areas of Kunlun Mountains and the desert plains. Over the period 1979-2012, average annual ET was 183.2 mm in the grasslands of southern Xinjiang, 357.9 mm in the grasslands of the Tianshan Mountains, and 221.3 mm in grasslands of northern Xinjiang. In winter, ET in grasslands of northern Xinjiang was slightly higher than that of Tianshan Mountains. Average annual ET ranked among grassland types as: mid-mountain meadow > swamp meadow > typical grassland > desert grassland > alpine meadow > saline meadow. The highest ET value occurred in summer, and the lowest ET value occurred in winter, with ET in spring being slightly higher than that in autumn. The higher WUE values mainly distributed in the areas of Tianshan Mountains and Altai Mountains. The lower WUE values mainly distributed in the highland areas of Kunlun Mountains and part of the desert plains. The average annual WUE in the grasslands of Xinjiang was 0.56 g·kg^-1, with the seasonal values of 0.43 g·kg^-1 in spring, 0.60 g·kg^-1 in summer, and 0.48 g·kg^-1 in autumn, respectively. Over the period 1979-2012, the values of WUE displayed significant regional differences: the average values were 0.73 g·kg^-1 in northern Xinjiang, 0.26 g·kg^-1 in southern Xinjiang, and 0.69 g·kg^-1 in Tianshan Mountains. There were also significant differences in WUE among grassland types. The values of WUE ranked in the order of mid-mountain meadow > typical grassland > swamp meadow > saline meadow > alpine meadow > desert grassland.