坡向和海拔对高寒草甸山体土壤水热和植物分布格局的定量分解

为明晰坡向和海拔对山体土壤水热和植物分布格局的影响,以青藏高原东北缘山体高寒草甸为研究对象,利用回归分析、典型相关分析(CCA)排序和方差分解等方法,对阶地与同一山体不同坡向和海拔的189个样方内土壤温湿度和植物分布进行分析和定量分解.结果表明: 阴坡物种丰富度最高,阶地最低.随海拔升高,阴坡和山脊物种丰富度先增加后降低,而阳坡物种丰富度呈线性增加.阳坡土壤温度最高,不同坡向0～20 cm土层土壤温度随海拔升高基本不变;阴坡土壤湿度最高,不同坡向0～30 cm土层土壤湿度随海拔升高而增加.方差分解表明,在0～30 cm土层中,坡向和海拔共解释土壤温度变化的100%,土壤湿度变化的51.8%.坡向单独解释土壤温度变化的72.2%,贡献率最高;海拔单独解释土壤湿度变化的51.8%,贡献率最高.大多数植物倾向分布于中等海拔的阴坡与山脊之间.阴坡以莎草科为主,阳坡以禾本科为主,山脊为过渡地带.莎草科、禾本科和豆科主要分布于低海拔区.坡向和海拔共解释了山地植物多度变化的28.6%,坡向单独解释19.9%,贡献率最高.在山地高寒草甸生态系统,综合考虑小尺度地形造成的土壤及植物分布格局差异的基础上,在进行生产与生态恢复的分区管理时,应优先考虑坡向造成的土壤和植物差异.     

桂林岩溶石山不同坡向灌丛植物多样性与土壤环境因子的关系

该研究以桂林岩溶石山灌丛植物为对象,分析了灌丛群落物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数与土壤环境因子随坡向(阴坡-阳坡)梯度的变化规律。结果表明:(1)土壤含水量、土壤温度、土壤pH和土壤全磷均对植物群落类型及物种分布具有显著的影响,坡向对植物群落类型及物种分布具有极显著的影响;而土壤全氮、土壤有效氮和土壤有机碳对植物群落类型及物种分布则均无显著影响。(2)除Pielou均匀度指数在阴坡与阳坡差异不显著外,物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数对不同坡向微生境均存在显著差异。其中,物种丰富度指数和Shannon-Wiener指数在不同坡向上均表现出相同的变化趋势,即阴坡大于阳坡。(3)除土壤pH值和土壤全磷含量差异不显著外,坡向对土壤含水量、土壤温度、土壤全氮含量、土壤有效氮含量、土壤有机碳含量均产生显著的影响。其中,土壤含水量、土壤有效氮含量、土壤有机碳含量则为阴坡大于阳坡,而土壤温度和土壤全氮含量为阴坡小于阳坡。(4)多元逐步回归分析表明,在阴坡上,各土壤环境因子对物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数作用均不显著;在阳坡上,物种丰富度指数与土壤温度呈显著负相关、与土壤有机碳含量呈显著正相关;Shannon-Wiener指数与土壤含水量和土壤有机碳含量呈显著正相关;Pielou均匀度指数与土壤有机碳含量呈显著正相关、与土壤全磷含量呈显著负相关。     

高寒草甸植物群落多样性及土壤因子对坡向的响应

坡向是山地的重要地形因子之一,是导致植物群落物种多样性和结构特征产生差异的间接环境因子,它通过改变光照、温度、水分和土壤养分等生态因子而对生物多样性、植物生长发育、生产力以及生态系统功能等产生重要影响.本文研究了青藏高原高寒草甸不同坡向上的植物群落物种多样性变化特点及与环境因子的关系.结果表明:阳坡-阴坡生境梯度上,土壤含水量的变化趋势为阴坡＞半阴半阳坡＞阳坡,土壤温度和光照度的变化趋势为阳坡＞半阴半阳坡＞阴坡,土壤养分含量除了全氮和有机碳为阴坡＞阳坡＞半阴半阳坡外,其他养分总体呈现阴坡＞半阴半阳坡＞阳坡.阳坡-阴坡生境梯度上植物群落物种多样性的变化趋势为:阴坡＞半阴半阳坡＞阳坡,阳坡的主要功能群是禾草类,而阴坡则是杂草类.相关分析表明,在阴阳坡微生境梯度上,光、热、水、土均影响了物种多样性的变化,而其中土壤含水量是引起这种变化的主要因素.     

地形对阔叶红松林物种多样性的影响

为了更好地了解阔叶红松林(Pinus koraiensis)物种多样性的维持机制,对不同地形下的阔叶红松林乔木和灌木种,进行了物种多样性指数比较、物种多度分布模型拟合及物种多样性指数与环境因子的排序分析。结果表明,乔木在阴坡、半阴坡的丰富度显著高于半阳坡;灌木在坡度25°处的均匀度显著高于坡度6°处,在谷地处的4个多样性指数显著低于其他坡位,在阴坡、半阴坡处的4个多样性指数显著高于平地。统计模型、生态位模型、中性模型在不同地形下均能够通过拟合优度检验,物种多度分布在不同地形间差异不明显;地形对乔木的多样性指数的影响:海拔凹凸度坡度坡向坡位,对灌木的多样性指数的影响:坡位海拔坡向坡度凹凸度,土壤对乔木的物种多样性指数的影响:土壤pH土壤容重土壤有效N含量土壤速效K含量,对灌木的物种多样性指数的影响:土壤pH土壤有机质含量土壤速效P含量土壤全N含量土壤全P含量。总体而言,物种多样性随着坡度的增加而增加,阴坡处最高,谷地处最低。     

新疆阿勒泰地区草地类型及植物多样性的研究

基于33个样地、99个样方的野外调查资料,分析了新疆阿勒泰地区草地群落的植物物种多样性特征。结果表明：草地群落间的植物物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数差异显著,丰富度由山地草原、经山地草甸、荒漠草原、草甸化草原、平原荒漠、高寒草甸到山地荒漠依次下降,均匀度指数由山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、平原荒漠、山地草甸、高寒草甸,到山地荒漠依次下降,多样性指数从山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、山地草甸、平原荒漠、高寒草甸,到山地荒漠呈下降趋势。在群落多样性梯度上,物种丰富度对多样性的贡献率要比均匀度的贡献率小。草地群落的物种丰富度、均匀度和多样性指数随海拔升高均表现为先上升,后下降,峰值出现在1800～2000m的山地草原,且变化趋势一致。     

环境因子和干扰强度对高寒草甸植物多样性空间分异的影响

采用样带与样地结合的方法在三江源自然保护区的核心区沿海拔梯度在阴坡、阳坡分别进行草本植被调查,通过因子分析和偏相关分析研究丰富度指数、多样性指数与环境梯度（包括海拔梯度、裸斑面积、坡度、土壤总碳、总氮含量、土壤pH值、土壤总可溶性盐含量）和干扰强度（鼠类干扰强度、放牧强度）之间的关系。研究结果表明：杂类草丰富度指数（DMa杂）与总物种丰富度指数（DMa总）极显著相关（P<0.01）;阳坡DMa杂和DMa总均呈现“中海拔膨胀”现象,阴坡DMa杂和DMa总与海拔梯度呈正相关,莎草科和禾本科的丰富度指数（DMa莎和DMa禾）随海拔升高并无明显规律;通过主成分分析,及偏相关分析,第一主成分（裸斑面积、鼠类干扰和放牧强度）与除莎草科Margalef丰富度指数、禾本科Simpson指数和禾本科Pielou均匀度指数外的其他草地多样性指数均显著相关,是影响阳坡草地植物多样性的主要因子,土壤总碳、总氮含量对阳坡禾本科类群的多样性指数和均匀度指数有极显著影响,土壤pH值、TDS含量和坡度对阳坡莎草科类群的丰富度有显著影响;海拔梯度、土壤总碳、总氮以及pH值对阴坡草本植物群落的多样性影响较大。研究结论认为,植物群落生物多样性的空间分异特征是地理环境、土壤环境以及干扰强度等因素综合作用的结果。无干扰或干扰较弱时,物种多样性主要受土壤环境状况所影响;而在强干扰存在条件下,干扰强度对物种丰富度和多样性的影响比环境因子更显著;遏制高寒草甸植物多样性降低应首先控制放牧及鼠类等强干扰活动。     

甘南高寒草甸植物功能性状和土壤因子对坡向的响应

研究甘南高寒草甸不同坡向植物功能性状和土壤因子及二者的关系.结果表明:禾草是阳坡的优势功能群,杂草和灌木是阴坡的优势功能群.阴坡植物群落生物量显著大于阳坡,但叶片氮磷比显著小于阳坡.不同坡向上,除叶片氮含量变化不显著外,叶片磷含量、比叶面积和物种平均高度大小均为阴坡＞偏阴坡＞阳坡.植被的生存策略在阴阳坡发生了很大变化,这种变化可以从不同坡向植物叶性状的差异和优势功能群的改变反映出来.土壤温度大小为阳坡＞偏阴坡＞阴坡;土壤含水量大小为阴坡＞偏阴坡＞阳坡;除了全磷含量自阳坡到阴坡出现递增趋势外,土壤全氮、有机质和速效氮的大小均为阴坡＞阳坡＞偏阴坡.比叶面积、物种平均高度与土壤全磷、有机质和土壤含水量均呈显著正相关,与土壤pH呈显著负相关.土壤水分和土壤pH共同影响着高寒草甸不同坡向植物功能性状和土壤养分的分布.     

坡向和坡位对四川夹金山灌丛群落结构与物种多样性特征的影响

研究不同坡向、坡位夹金山灌丛群落结构和物种多样性特征。结果表明: 在 24 个样地中,共有维管植物 186 种,隶属于 50 科 127 属。其中,灌木层有 32 种,隶属于 14 科 22 属,阴坡下坡位物种数最多;草本层有 154 种,隶属于 43 科 109 属,阴坡物种数最少。灌木层的平均高度表现为阳坡>半阳坡>阴坡,平均密度则相反;草本层平均高度表现为阴坡>半阳坡>阳坡,平均密度无显著变化。坡位仅对阳坡草本层平均高度有显著影响,灌木层物种多样性在阴坡较高,草本层物种多样性在阳坡下坡位和阴坡中坡位较高。坡向对灌木层和草本层 Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、物种丰富度指数、Pielou均匀度指数影响显著(除草本层 Simpson 指数),坡位对灌木层和草本层物种多样性指数均无显著影响,坡向和坡位的交互作用对草本层物种多样性的影响大于灌木层。冗余分析(RDA)表明,物种多样性不仅与坡向正弦值、坡向余弦值相关,也与群落结构特征相关性较大。     

不同坡向人工油松林生长状况与林下物种多样性分析

采用野外调查的方法,研究了绥德地区28年生不同坡向人工油松林林木个体生长、植物种类、相似系数和林下物种多样性特征,以明确坡向对人工油松林生长和群落结构的影响.结果显示,(1)阴坡油松的胸径、树高、冠高和冠幅均显著大于阳坡;(2)阴坡与阳坡林下分别有植物21和19种,共有种11种.群落相似系数为55%,说明坡向对人工油松林林下物种组成影响较大.(3)阴坡物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均表现为草本层＞灌木层;而阳坡的Shannon-Wiener指数和Pielou指数(Jsw)则与阴坡相反,为灌木层＞草本层;群落总体多样性表现为丰富度指数和多样性指数均是阴坡稍大于阳坡,而均匀度指数表现为阳坡稍大于阴坡.研究表明,绥德地区人工油松林的生长状况阴坡显著优于阳坡,但与陕北南部地区人工油松林相比,该地区人工油松林林木生长各项指标还是较低,群落结构配置不合理.     

坡向因子对黄土高原草地群落功能多样性的影响

研究群落水平上的植物功能性状特征及功能多样性随坡向的变化规律,对认识不同坡向上的植物群落形成过程具有重要意义。以黄土高原不同坡向上的自然草地群落为研究对象,比较研究了植物功能性状(株高和比叶面积)和功能多样性测度指标(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)随坡向的变化规律。研究结果显示:(1)阴坡的株高和比叶面积显著高于其他坡向;(2)一元性状的功能丰富度在不同坡向间均无显著差异;阴坡和半阴坡的多元性状功能丰富度显著高于阳坡;(3)阴坡的株高功能均匀度显著高于半阳坡,而比叶面积功能均匀度在各坡向的差异并不显著;多元性状功能均匀度在不同坡向差异显著,阴坡最高,半阳坡最低;(4)阴坡和半阴坡的株高功能离散度显著高于阳坡和半阳坡,而半阴坡的比叶面积功能离散度显著高于阳坡;半阴坡的多元性状功能离散度Rao指数显著高于阳坡。研究结果暗示了,在阴坡和半阴坡上,植物对群落内的生态位空间和资源利用更充分,种间竞争强度较低,不同物种之间生态位高度分化;而在阳坡和半阳坡上,由于水分等条件的限制植物可占据的生态位空间有限,导致其对占据的生态位空间使用不足,物种间资源竞争较强烈。在群落水平上,研究地区的植物功能性状及功能多样性随坡向的规律性变化,反映了黄土高原植被群落构建过程中坡向因子对功能性状的筛选效应。该研究结果对该区的植被恢复重建的物种选择及植被布局规划具有重要实践意义。     

高原鼢鼠干扰下高寒草甸大型土壤动物多样性对环境因子的响应

为研究高寒草甸大型土壤动物群落组成和分布对环境因子的响应,选取祁连山东段的甘肃省天祝县高原鼢鼠典型分布区域,以鼠丘密度代表干扰强度设置4个干扰区。调查各干扰区植被群落特征、土壤理化性质、大型土壤动物类群组成及其数量,采用约束性排序方法分析环境因子对大型土壤动物类群组成和分布的影响。结果表明：高原鼢鼠干扰下高寒草甸大型土壤动物优势类群为瓦娄蜗牛科、象甲科和短角亚目幼虫;极重度干扰区大型土壤动物类群的丰度、丰富度、Shannon指数显著高于重度干扰区（P<0.05）;多元回归分析表明大型土壤动物类群丰度、丰富度和Shannon指数与土壤温度呈显著负相关（P<0.05）,丰富度与土壤含水量呈显著负相关（P<0.05）,丰度与土壤紧实度呈显著负相关（P<0.05）,丰富度和Shannon指数与植物Shannon指数呈显著负相关（P<0.05）;冗余分析和偏冗余分析表明,土壤温度、紧实度和含水量是影响高寒草甸大型土壤动物类群组成和分布的主要环境因子。     

高寒草地植物物种多样性与功能多样性的关系

物种多样性与功能多样性的关系是生态学当前研究的热点问题之一,不同区域典型生态系统物种多样性和功能多样性的关系研究有利于生物多样性保护理论的全面发展。以青藏高原地区的主要草地生态系统—高寒草甸和高寒草原为研究对象,采用4个物种多样性指数(Patrick丰富度指数、Shannon-Weiner多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数)和9个功能多样性指数(FAD功能性状距离指数、MFAD功能性状平均距离指数、基于样地的FDp和基于群落的FDc功能树状图指数、FRic功能体积指数、FEve功能均匀度指数、Rao功能离散度常二次熵指数、FDiv功能离散指数、FDis功能分散指数),分析了高寒草地植物物种多样性、功能多样性关系及其与初级生产力的关系,以期阐明3个科学问题:不同草地类型的高寒草地生态系统植物物种多样性和功能多样性有何差异?高寒草地生态系统的植物物种多样性和功能多样性有何关系?高寒草地生态系统物种多样性、功能多样性对生态系统功能的影响有何异同?研究结果表明:(1)与高寒草原相比,高寒草甸具有更高的物种多样性、功能丰富度和功能离散度;(2)高寒草甸中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc)和功能离散度指数(FDiv)的具有较强的相关性,最优拟合方程分别为幂函数和二次多项式函数;(3)高寒草原中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc、FRic)、Shannon指数和Simpson指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为二次多项式函数,Pielou指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为指数函数;(4)高寒草甸的初级生产力分别与物种丰富度指数Patrick、功能离散指数FDiv具有较强的相关性;而高寒草原的初级生产力与4个物种多样性指数间均具有较强的相关性,与功能离散指数FDiv具有较强的相关性,最佳拟合方程均为二次多项式函数。研究的总体结论为:物种多样性、功能多样性、二者之间的关系以及二者与生态系统服务功能(以初级生产力为例)之间的关系在高寒草甸和高寒草原群落中表现迥异,因此在研究青藏高原高寒草地的生态功能时,不能仅仅测度传统的物种多样性,还应测度与物种多样性、生态功能密切相关的功能多样性。     

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。     

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.     

高寒草甸不同坡向植物群落物种多样性与功能多样性的关系

植物群落物种多样性与功能多样性是生态学研究的热点问题之一,研究其对于保护生物多样性和维持生态系统功能具有重要意义。采用野外群落调查方法,探讨了物种多样性与功能多样性在坡向梯度上的变化格局及其关联性。结果显示：（1）从北坡到南坡,土壤含水量、有机碳呈递减趋势;坡度、照度、土温、pH呈递增趋势;土壤全氮、全磷在西坡明显低于其他各坡向;（2）物种多样性指数均由北坡向南坡依次递减;（3）一元性状功能多样性在各坡向间的差异显著（P<0.05）,除LDMC_FDrao外,其他功能性状均为北坡大于南坡;（4）多元性状功能丰富度与功能均匀度均由北坡向南坡呈递减的趋势,各坡向的功能均匀度差异性不显著。通过相关分析与通径分析发现,功能多样性指数的主要环境决定因子与限定因子均存在差异：功能丰富度、功能均匀度主要环境限定因子为pH,功能离散度主要环境限定因子为土温;功能离散度主要环境决定因子为土壤含水量;（5）物种多样性指数与功能丰富度呈正线性相关,与功能离散度呈负线性相关,而与功能均匀度不相关。     

甘肃小陇山锐齿栎群落生物多样性特征分析

生物多样性是当前群落生态学研究的一个重要方面。为此,选择了地处我国南北交界的秦岭西段北坡——甘肃小陇山的锐齿栎群落作为研究对象,经过大量野外实地调查和室内数据分析,认为：(1)研究区锐齿栎群落乔木层物种多样性测度结果为：平均物种多样性指数H=1．483,平均均匀度指数Jsw=0．67,平均丰富度指数R=9。这与亚热带常绿阔叶林和暖温带阔叶落叶林相比较,具有明显的过渡性特征;(2)乔木层物种多样性沿海拔梯度在阴、阳坡存在两种不同的分布模式。在阳坡,物种多样性沿海拔梯度呈直线上升分布模式;在阴坡,物种多样性对海拔梯度呈不很敏感的分布模式,对阴、阳坡进行对比,阴坡多样性、均匀度和丰富度均大于阳坡,优势度相反;(3)经过采伐干扰,恢复20年后,与保护区相比,乔木层物种丰富度有所增大,多样性和优势度有所降低,均匀度没有产生明显变化。