干扰对云顶山亚高山草甸群落物种多样性的影响

放牧等干扰会对亚高山草甸群落的外貌、结构及功能造成影响。为了揭示在外界干扰下云顶山草甸群落的变化规律,对云顶山草甸进行群落学调查,共取45个样方（1×1 m）。在此基础上,应用TWINSPAN对草甸群落进行数量分类;运用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数分析了不同程度干扰对草甸植物物种多样性的影响及其变化规律。结果表明：该草甸划分为6个群丛,受干扰程度中等的群丛3的丰富度、多样性以及均匀度都最高,受干扰程度轻的群丛1次之,而受干扰程度较重的群丛6最低。同时干扰对该草甸不同植物功能群及不同物种的影响趋势是不一致的。随着干扰程度加重,灌木和豆科等植物在群落中的优势地位逐渐减弱,甚至消失;禾草中的部分种如披针叶苔草（Carex lanceolata）等对干扰响应不明显;毒草和一些杂草种类在群丛中的优势地位明显上升。     

高原鼢鼠干扰强度对祁连山东段高寒草甸大型土壤动物功能群特征及空间分布的影响

为明晰高原鼢鼠干扰对大型土壤动物类群分布和功能群特征影响,选取祁连山东段高原鼢鼠典型分布高寒草甸,依据鼠丘密度将研究区划分4个干扰梯度,调查各干扰区植物、群落结构、土壤理化性质和大型土壤动物功能群组成。采用冗余分析方法探讨植物土壤因子对土壤动物功能群组成和分布的影响。结果表明：研究区植食性土壤动物为优势功能群,极重度干扰区植食性功能群丰富度和Shannon多样性指数显著高于中度和重度干扰区(P<0.05);高原鼢鼠干扰对高寒草甸土壤动物群落稳定和相似性影响较小;冗余分析表明土壤温度、紧实度、全氮和全钾以及莎草科生物量和植物物种均匀度均显著影响高寒草甸土壤动物功能群的空间分布(P<0.05),其中土壤温度对土壤动物功能群分布影响最为显著。     

高寒草甸植物物种丧失对草原毛虫的影响

植物多样性是调控食物网结构和生态系统功能最重要的生物因素, 植物多样性丧失深刻影响食草动物, 但由于小型食草动物种群数量波动明显、统计随机性较大等困难, 我们对植物多样性丧失如何影响小型食草动物依然知之甚少。基于在青藏高原高寒草甸设置的长期植物物种剔除试验, 本研究于2016-2020年7-8月连续调查了植物物种剔除各处理中草原毛虫(Gynaephora alpherakiif)的数量, 分析了植物物种及功能群丧失对草原毛虫的影响。结果表明, 虽然时空差异及统计随机性是影响草原毛虫数量变化的主要因素, 但植物物种剔除介导的群落差异对草原毛虫数量的影响依然显著: (1)在各观测时段, 优势种线叶嵩草(Kobresia capillifolia)的丧失导致群落中草原毛虫数量显著减少; 禾草类物种丧失也会减少草原毛虫数量, 但其影响仅在8月显著; (2)杂类草物种丧失通过增加群落中禾草物种多度, 可增加草原毛虫数量; 豆科物种丧失使莎草增多, 也会增加草原毛虫数量; (3)各植物功能群部分物种剔除并未显著影响草原毛虫数量。本研究证实了高寒草甸中草原毛虫数量会因优势植物嵩草和禾草的多度减少或禾草物种丧失而显著减少, 但群落总生物量、个体数和物种丰富度、豆科多度以及各功能群植物同比减少, 都对草原毛虫数量没有明显影响。这些结果说明在随机作用主导下, 植物群落中的特定功能群相对多度(而非物种多样性)变化深刻影响草原毛虫适合度, 进而影响生态系功能及服务; 未来生物多样性研究及草地虫害生物防控中应更多考虑统计随机性及植物功能多样性对小型食草动物的影响。     

甘南高寒草甸退化对植物功能群多样性与物种多度分布的影响

为分析甘南高寒草甸植物功能群多样性及其物种多度分布对退化的响应,探讨其多样性的形成与维持机制,采用样地调查法收集数据,并使用物种多度模型对其进行拟合分析。结果表明:随着退化程度的加深,植被优势种以禾草科和莎草科植物为主,逐渐变为杂草功能群植物为主,杂草功能群在群落多样性分布中起着主导作用;全部物种多度分布随着退化程度的加深发生变化,其中,无退化草甸的最优拟合模型是VOLKOV,轻度退化草甸的最优拟合模型是GEO,中度退化草甸和重度退化草甸的最优拟合模型为BRO,资源分配模式由随机分配转向固定分配的分配模式;禾草功能群的最优拟合模型以生态位模型为主,资源分配方式由固定分配和随机分配共同主导,豆科功能群的最优拟合模型是BRO,资源分配方式以固定分配为主,杂草功能群的最优拟合模型从中性模型向生态位模型转变,与全部物种多度分布的最优模型基本一致,且资源分配由随机分配向固定分配转变,可以认为杂草功能群是影响群落物种多度分布的主要原因,但是禾草和豆科功能群的贡献也不可忽视。     

牦牛放牧率对小嵩草高寒草甸暖季草场植物群落组成和植物多样性的影响

两年的牦牛放牧试验结果表明:在暖季草场,随着放牧率的提高,禾草和莎草类功能群的盖度、生物量及其组成与高度减小,它们与放牧率呈显著的负相关 P<0.05 可食杂草和毒杂草类功能群的盖度、生物量及其组成与高度增加,它们与放牧率呈显著的正相关 P<0.05 各功能群的盖度与生物量之间是显著的正相关关系 P<0.05 .对照草地由于没有牦牛的采食,群落由少数优势种植物所统治,群落结构趋于简单,物种组成贫乏,物种多样性和均匀度指数最小;轻度放牧牦牛选择采食对植物群落的影响较小,群落的物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均不高;中度放牧提高了资源的利用效率,增加了群落结构的复杂性,草地的物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均最高,该结果支持 中度干扰理论 ;重度放牧由于牦牛采食过于频繁,改变了植物的竞争能力,导致植物种的均匀度下降,多样性减少.不同放牧率草地群落的物种数 S 、丰富度指数 Ma 、多样性指数 Shan-non-Wiener指数H′和Simpson指数D 、均匀度指数 Pielow指数J′ 的排序为:对照<轻度放牧<重度放牧<中度放牧,优势度指数 Berger-Parke指数 的变化趋势则与之相反.     

不同干扰类型对高寒草甸群落结构和植物多样性的影响

对高寒草甸天然草地进行了施肥、围栏和放牧 中牧和重牧 处理,研究不同干扰类型对草地植物多样性的影响.结果表明,施肥使草地植物群落物种组成贫乏,群落结构趋于简单,物种多样性减少;中等程度放牧增加了群落结构的复杂性,丰富度指数和多样性指数均最高,支持 中度干扰理论 ;重度放牧,由于干扰过于剧烈而减少了物种优势度和多样性;而轻度干扰的围栏草地,群落由少数优势种所统治,多样性也不高.物种数 S 、丰富度指数 Ma 、Shannon-Wiener指数 H' 、Simpson指数 D 的排列顺序均为:施肥草地<围栏草地<重牧草地<中牧草地;均匀度指数 Jsw 的变化趋势与上述各指数相同;优势度指数的变化趋势则相反,为施肥草地>围栏草地>重牧草地>中牧草地.4种干扰类型草地群落的生活型功能群基本一致,均由多年生禾草、多年生杂类草和莎草类组成,但各功能群在群落中所占比重及各功能群内所含物种数则大不相同.说明不同干扰类型对草地植物群落的物种组成、多样性格局及系统功能等方面产生不同的影响.     

放牧干扰下高寒草甸物种、生活型和功能群多样性与生物量的关系

为明晰放牧强度对高寒草甸物种、生活型以及功能群多样性和生物量的时间累积作用以及对多样性与生物量之间相互关系的影响。选择青藏高原东北缘高寒草甸,在6个放牧强度样地连续4 a(2012—2015)进行物种、生活型、功能群多样性和生物量调查。采用重复测量方差分析和线性回归法分析放牧强度和放牧年份对物种、生活型、功能群多样性以及多样性与生物量之间的相关关系的影响。结果表明:(1)放牧强度和放牧年份均对生物量产生显著影响。随放牧强度增加,生物量显著降低。但随放牧年份延长,不同放牧强度区生物量无一致的变化规律。(2)放牧年份对物种、生活型和功能群丰富度、均匀度和优势度的影响均达到显著水平。但放牧强度和放牧年份只对物种丰富度产生交互作用,放牧强度对物种丰富度的影响具有时间的累积效应。(3)放牧干扰下不同层次多样性,仅物种丰富度与所有多样性指数显著相关,物种丰富度可以作为物种多样性测度的代表性指标。(4)多样性与生物量关系的研究,对丰富度而言,仅低放牧强度样地(Plot2)中物种丰富度随生物量增加而显著降低,其余放牧强度样地的物种、生活型和功能群丰富度均与生物量无关。对均匀度而言,高放牧强度样地(Plot4、Plot5、Plot6)生活型均匀度随生物量的增加而显著降低。对优势度而言,高放牧强度样地生活型优势度随生物量的增加而显著增加。生活型多样性可作为放牧干扰下生物量变化快速预测的有效指标。     

不同类型高寒草地群落结构与生产对施氮的响应及其敏感性

大气氮沉降增加被认为是目前重要的环境问题,会引起生物多样性的丧失和生态系统稳定性的降低。但作为草地改良的管理措施,养分添加被广泛应用于退化草地的恢复。但由于不同类型草地所处气候与群落组成的差异,对氮输入的响应可能不同。通过在藏北高原高寒草甸与高寒草甸草原设定长期氮添加梯度试验(对照, 25, 50, 100, 200 kg N hm~(-2) a~(-1)),来探讨氮输入对生物多样性与生产的影响,并估算不同类型高寒草地的氮饱和阈值。施氮对高寒草甸物种多样性指数无影响,而随着施氮量的提高高寒草甸草原植物物种数和多样性指数均逐渐降低。开始施肥前两年,随着施氮量提高高寒草甸地上生物量呈现逐渐增加趋势,随着施肥时间的延长地上生物量呈现先增加后降低的趋势。在高寒草甸草原随着施氮量提高地上生物量均呈现先增加后降低的趋势。随着施氮量提高,开始施氮前三年高寒草甸禾草植物地上生物量逐渐提高;随着施氮时间的延长,禾草和豆科植物地上生物量呈现先增加后降低的趋势。高寒草甸莎草植物地上生物量由施氮开始时的逐渐增加转变为先增加后降低趋势,最后变为逐渐降低的趋势,这说明施氮不利于莎草植物的生长。施氮只在施肥第四年显著提高杂草植物地上生物量。高寒草甸草原呈现不同的规律,开始施氮前三年随着施氮量提高,禾草植物地上生物量呈现先增加后降低的趋势;随着施氮时间的延长,禾草地上生物量逐渐提高。莎草和杂草植物地上生物量呈现先增加后降低趋势。利用对氮输入响应最敏感的植物功能群禾草生物量估算的高寒草甸和高寒草甸草原的氮饱和阈值分别是109.5、125.8 kg N hm~(-2) a~(-1),这说明高寒草甸氮敏感性显著高于高寒草甸草原。由此可见,未来氮沉降增加会对不同类型高寒草地产生不同的影响,在不同类型高寒草地进行施肥恢复时也应将氮饱和阈值的差异考虑在内。     

黄河首曲湿地退化过程中植物群落组分及物种多样性的变化

黄河首曲湿地是黄河下游生态安全的重要屏障.通过实地调查,采用空间序列代替时间序列的方法,研究了黄河首曲湿地自然退化过程中植物多样性的变化,并用对比分析的方法研究了人工排水对植物多样性的影响.结果表明:在黄河首曲湿地自然退化过程中,经沼泽、沼泽化草甸、高寒草甸到草原化草甸,优势种向中生和旱生种演替,丰富度指数和多样性指数逐渐增大,即草原化草甸>高寒草甸>沼泽化草甸>沼泽,而优势度指数却逐渐减小,均匀度指数先降低后增加,植物物种多样性总体上表现为增加的态势.人为排水后,毒杂草在群落中的比例增加,导致丰富度指数和多样性指数增加,均匀度指数和优势度指数略有降低,群落相似性系数逐渐降低,主要是由于人工排水后,生境相对中生化,部分植物在群落内的零星分布导致多样性指数和丰富度指数增加,而均匀度指数下降.人工排水虽然增加了群落内的植物多样性,但增加的植物多为毒杂草,从而使湿地向杂草型退化方向演替.     

黄河首曲湿地退化过程中植物群落组分及物种多样性的变化

黄河首曲湿地是黄河下游生态安全的重要屏障.通过实地调查,采用空间序列代替时间序列的方法,研究了黄河首曲湿地自然退化过程中植物多样性的变化,并用对比分析的方法研究了人工排水对植物多样性的影响.结果表明:在黄河首曲湿地自然退化过程中,经沼泽、沼泽化草甸、高寒草甸到草原化草甸,优势种向中生和旱生种演替,丰富度指数和多样性指数逐渐增大,即草原化草甸>高寒草甸>沼泽化草甸>沼泽,而优势度指数却逐渐减小,均匀度指数先降低后增加,植物物种多样性总体上表现为增加的态势.人为排水后,毒杂草在群落中的比例增加,导致丰富度指数和多样性指数增加,均匀度指数和优势度指数略有降低,群落相似性系数逐渐降低,主要是由于人工排水后,生境相对中生化,部分植物在群落内的零星分布导致多样性指数和丰富度指数增加,而均匀度指数下降.人工排水虽然增加了群落内的植物多样性,但增加的植物多为毒杂草,从而使湿地向杂草型退化方向演替.     

高寒草甸植物群落中物种多样性与群落变异性的关系及其机制初探

通过对高寒草甸植物群落中采集的群落数据进行分析,探讨了物种构成的相似性、统计平均、种群变异性和净协方差等机制对形成高寒草甸植物群落中多样性与群落地上生物量变异性之间关系的影响。结果表明,地上生物量的年际变异性随着多样性的增加而减小。物种构成相似性是多样性一变异性负关系产生的原因之一,而相似性与多样性之间并无显著相关关系;统计平均效应是另一个多样性一变异性负关系的主要决定者;净协方差效应、种群变异性对多样性一变异性关系产生的影响不显著或非常有限。     

Nonlinear responses of productivity and diversity of alpine meadow communities to degradation北大核心CSCD

Aims The alpine meadow degradation could have profound effects on the grassland productivity. The aim of our study is to clarify the dynamic response of community productivity and species diversity in the process of alpine meadow degradation. Methods In the Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Northern Tibetan Grassland Ecosystem Research Station (Nagqu station), we conducted stages experiments with multiple degradation levels: control, mild degraded meadow, moderate degraded meadow, severe degraded meadow and serious sandy meadow. Important findings The response of aboveground biomass to alpine meadow degradation showed a linear or nonlinear increased response patterns, but the belowground biomass and total biomass decreased nonlinearly. As observed in measurement of aboveground biomass, Margalef index, Simpson index, Shannon-Wiener index and Pielou evenness index also exhibit a nonlinear increased response to degradation. The results of structural equation models showed that belowground biomass has a positive relationship with soil carbon content (p < 0.05) and volume water content (p < 0.1). However, soil nutrient and soil physical properties had no significant impact on aboveground biomass (p < 0.1). Compared with soil physical properties, soil nutrition is an important factor influencing the diversity index. In our study, the nonlinear responses of productivity and diversity of alpine meadow were described by using the multiple levels of degradation in space. The results suggested that aboveground productivity cannot interpret the degree of degradation of alpine meadow, and by contrast, alpine meadow degradation should be measured by the change of plant functional groups, such as edible grasses and poisonous forbs. © 2018 Editorial Office of Chinese Journal of Plant Ecology. All rights reserved.     

高寒草甸植物群落中相似性、物种多样性与地上生物量的年际变异性

相似性似说通过物种构成的相似性来解释物种丧失是如何影响生物量的变异性的,但还没有得到检验。本研究通过设置在青藏高原东部地区的高寒草甸植物群落中的74个永久样方．采集3年(1999～2001)植物生长高峰期的群落数据,试图检验物种构成的相似性是如何解释物种多样性对地上生物量年际变异性的影响。结果表明：随着物种丰富度增加,生物量变异性降低;而随着均匀度的增加,生物量的变异性尽管在均匀度中等程度时似乎保持在同一水平,但总体上呈下降趋势;物种构成上的相似性解释了地上生物量变异性的大部分,而且随着物种构成上的相似性的增加,生物量的变异性降低;物种丰富度和均匀度均与物种构成上的相似性没有显著相关关系。这些结果表明：尽管生物多样性的丧失可能不必导致物种丰富群落中物种构成上的相似性,但相似性与地上生物量的变异性的因果联系可能是稳健的．由于本研究是在自然群落中进行的,对物种构成的相似性没有进行直接控制,因此,要深入理解相似性是如何影响生物多样性对生态系统功能变异性的效应的机制,可能还需要直接对物种构成的相似性进行控制的实验研究。     

高原鼢鼠干扰对三江源区高寒草甸群落特征的影响

高原鼢鼠是三江源高寒草甸区域的主要啮齿动物之一.它啃食植物根系,挖掘大量通道,并将挖掘出的土壤堆积于地表,形成覆盖于植物地上部分的裸露土丘,对草地群落特征会产生不同程度的影响.本研究以高原鼢鼠土丘密度表示高原鼢鼠对草地的干扰程度,选取7个不同高原鼢鼠土丘密度的样地,同时选取没有遭受高原鼢鼠干扰的样地作为对照,获得各样地的物种信息及地上、地下生物量,探讨不同高原鼢鼠干扰强度对草地群落的物种组成、物种多样性及群落生产力的影响.结果表明: 随着高原鼢鼠土丘的增加,草地植物优势种群发生由以莎草科和禾本科植物为主向珠牙蓼、鹅绒委陵菜、西伯利亚蓼等杂类草植物为主的转变,群落盖度和高度显著降低;轻度或中度的高原鼢鼠干扰能够提高群落的物种多样性,而群落均匀度指数变化不显著;群落生产力不存在类似中度干扰假说的结果.随高原鼢鼠干扰活动的增强,群落地上、地下及总生物量显著降低,群落生产力大幅度降低.     

A water-centred framework to assess the effects of salinity on the growth and yield of wheat and barley

We conducted a field experiment in two alpine meadows to investigate the short-term effects of nitrogen enrichment and plant litter biomass on plant species richness, the percent cover of functional groups, soil microbial biomass, and enzyme activity in two alpine meadow communities. The addition of nitrogen fertilizer to experimental plots over two growing seasons increased plant production, as indicated by increases in both the living plant biomass and litter biomass in the Kobresia humilis meadow community. In contrast, fertilization had no significant effect on the amounts of living biomass and litter biomass in the K. tibetica meadow. The litter treatment results indicate that litter removal significantly increased the living biomass and decreased the litter biomass in the K. humilis meadow; however, litter-removal and litter-intact treatments had no impact on the amounts of living biomass and litter biomass in the K. tibetica meadow. Litter production depended on the degree of grass cover and was also influenced by nitrogen enrichment. The increase in plant biomass reflects a strong positive effect of nitrogen enrichment and litter removal on grasses in the K. humilis meadow. Neither fertilization nor litter removal had any impact on the grass biomass in the K. tibetica meadow. Sedge biomass was not significantly affected by either nutrient enrichment or litter removal in either alpine meadow community. The plant species richness decreased in the K. humilis meadow following nitrogen addition. In the K. humilis meadow, microbial biomass C increased significantly in response to the nitrogen enrichment and litter removal treatments. Enzyme activities differed depending on the enzyme and the different alpine meadow communities; in general, enzyme activities were higher in the upper soil layers (0–10 cm and 10–20 cm) than in the lower soil layers (20–40 cm). The amounts of living plant biomass and plant litter biomass in response to the different treatments of the two alpine meadow communities affected the soil microbial biomass C, soil organic C, and soil fertility. These results suggest that the original soil conditions, plant community composition, and community productivity are very important in regulating plant community productivity and microbial biomass and activity.     

Responses of Plant Community Composition and Biomass Production to Warming and Nitrogen Deposition in a Temperate Meadow Ecosystem

Climate change has profound influences on plant community composition and ecosystem functions. However, its effects on plant community composition and biomass production are not well understood. A four-year field experiment was conducted to examine the effects of warming, nitrogen (N) addition, and their interactions on plant community composition and biomass production in a temperate meadow ecosystem in northeast China. Experimental warming had no significant effect on plant species richness, evenness, and diversity, while N addition highly reduced the species richness and diversity. Warming tended to reduce the importance value of graminoid species but increased the value of forbs, while N addition had the opposite effect. Warming tended to increase the belowground biomass, but had an opposite tendency to decrease the aboveground biomass. The influences of warming on aboveground production were dependent upon precipitation. Experimental warming had little effect on aboveground biomass in the years with higher precipitation, but significantly suppressed aboveground biomass in dry years. Our results suggest that warming had indirect effects on plant production via its effect on the water availability. Nitrogen addition significantly increased above- and below-ground production, suggesting that N is one of the most important limiting factors determining plant productivity in the studied meadow steppe. Significant interactive effects of warming plus N addition on belowground biomass were also detected. Our observations revealed that environmental changes (warming and N deposition) play significant roles in regulating plant community composition and biomass production in temperate meadow steppe ecosystem in northeast China.     

甘南高寒草甸海拔梯度上功能多样性与生态系统多功能的关系

植物群落功能多样性与生态系统多功能的关系是近年来生态学研究的新视角,以往的研究多关注植物群落功能多样性与单一生态系统功能的关系,缺乏对生态系统多功能的理解。本研究以甘南高寒草甸植物群落为对象,选取地上生物量、土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷、土壤速效氮和土壤速效磷6个功能指标,运用Bartlett球形度检验与多阈值分析法,分析甘南高寒草甸海拔梯度上植物群落功能多样性与生态系统多功能的关系。结果表明:不同海拔植物群落组成差异显著,且海拔3500 m物种丰富度、植物盖度显著高于其他海拔。一元、多元功能多样性随海拔升高总体呈降低趋势,且海拔间差异显著。冗余分析发现,一元、多元功能丰富度、功能均匀度、Rao的二次熵均与土壤温度、土壤含水量、土壤容重呈显著正相关,与土壤pH、土壤电导率呈显著负相关。在较大阈值范围(6%～89%)内,功能多样性对生态系统多功能具有显著正效应;基于相关分析、最优回归模型和随机森林模型分析发现,功能多样性中多元功能丰富度指数与生态系统多功能具有显著正线性关系,同时多元功能丰富度也是生态系统多功能的主要驱动因素。总体来看,功能丰富度对青藏高原高寒草甸生态系统多功能的影响最为显著。     

氮素添加对青藏高原高寒草甸植物群落物种丰富度及其与地上生产力关系的影响

植物种群对有限资源的竞争是决定植物群落物种组成、多样性和生产力等群落结构和功能的主要因素。该文以青藏高原高寒草甸为研究对象, 研究了短期内不同水平的氮素添加对高寒草甸植物群落的影响。结果表明: 1)氮素添加提高了土壤中NO₃^--N等可利用资源的含量, 增加了植物群落植被的盖度, 减小了植被的透光率, 随着施氮量的增加, 群落中物种丰富度显著降低(p < 0.001); 2)氮素添加显著改变了植物群落的地上生产力(p < 0.05), 随着施氮量的增加, 地上生产力呈先增加后降低的变化趋势, 各功能群中禾草生物量显著增加, 而杂类草和豆科植物生物量随施氮量的增加逐渐减少; 3)物种多样性与植被透光率呈线性正相关(p < 0.05); 地上生产力与土壤NO₃^--N含量呈线性正相关(p < 0.05); 物种丰富度与地上生产力之间呈负相关关系。这说明短期内氮素添加通过改变土壤中NO₃^--N等可利用资源的含量而对植物群落物种组成和地上生产力产生影响。