不同干扰对黄土区典型草原物种多样性和生物量的影响

对黄土区典型草原进行封育+施肥(EF)、封育+火烧(EB)、封育(E)和放牧(G)处理,实地调查分析群落盖度、高度、密度、地上现存量和物种多样性,以研究不同干扰对黄土区典型草原群落物种多样性和生物量的影响.结果表明:在4种干扰类型中,施肥+封育草地群落盖度和地上生物量最高,且优势度指数最高,这与禾本科草占优势地位有关,群落均匀度指数和多样性指数最低,符合“生态位理论”;放牧地群落高度、盖度、密度和地上现存量最低,群落丰富度指数和多样性指数最高,支持“中度干扰理论”;封育地密度和均匀度指数最高;具体表现为:4种干扰类型地上生物量的变化趋势为封育+施肥＞封育+火烧＞封育＞放牧;说明长时间的封育对草地是一种严重干扰.群落丰富度指数(R和Ma)的排列顺序为放牧＞封育+施肥＞封育+火烧＞封育,群落物种多样性指数(H'和D)的排列顺序为放牧＞封育＞封育+火烧＞封育+施肥,优势度指数与多样性指数相反,群落均匀度指数(Jsw和Ea)的排列顺序为封育＞放牧＞封育+火烧＞封育+施肥.不同干扰样地群落生产力与Shannon-Wiener和Simpson 多样性指数间呈负相关关系,这个结论可以用地上/地下竞争的相互作用来解释.     

高寒小嵩草草甸牦牛优化放牧强度的研究

高寒小嵩草草甸牦牛放牧强度试验表明:(1)不同放牧强度下各植物类群的地上生物量和总的地上生物量之间差异极显著,莎草科植物地上生物量的百分比组成之间差异极显著,禾本科和杂类草地上生物量的百分比组成之间差异显著,而且禾本科和莎草科(除对照外)植物的地上生物量及其百分比组成随放牧强度的增加而减小,杂类草的变化与之相反;(2)优良牧草比例和草地质量指数与放牧强度之间均呈负相关,而优良牧草比例的年度变化和牦牛个体增重的年度变化之间呈正相关;(3)群落的相似性系数随放牧强度的增加而减小.通过建立植被变化度量指标,认为优良牧草比例的年度变化是评价高寒小嵩草草甸放牧价值的直接度量指标,而相似性系数的变化和草地质量指数的变化与牦牛生产力没有明显的联系,不能反映草场植被放牧价值的变化,只能指示植物群落整体的相对变化程度;牦牛的放牧强度约为1.86头/hm2是小嵩草高寒草甸暖季草场可持续生产而不退化的最大放牧强度.     

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.     

高原鼠兔扰动对高寒草地植物群落特征的影响

高原鼠兔是青海湖流域高寒草地主要的啮齿动物.本文基于R-Vegan中的RDA排序方法,以有效洞口数差异将高原鼠兔扰动强度划分为4组,分析不同扰动强度下高寒草地植物群落特征,进而提出群落演替的概念模型,探究高原鼠兔扰动对高寒草地生态系统及放牧质量的影响.结果表明:随着扰动强度加大,出现以灯芯草为优势种的群落向以草地早熟禾、海乳草为优势种的群落演替.当扰动强度较小时,群落的总盖度、地上生物量、物种多样性和物种丰富度较高,但杂类草植物比例较高;当扰动强度较大时,各群落特征值较低且杂类草植物比例最高;当扰动强度适中时,各群落特征值比较高,禾本科和莎草科植物比例最大.因此,轻度扰动时,虽然群落特征值高但放牧质量低;过度扰动时出现草场植被退化;而扰动强度在阈值内可维持高寒草地生态系统稳定并提高放牧质量.     

三种嵩草群落中若干植物种的生态位宽度与重叠分析

本文利用Levins和Pianka公式,在多维生态因子梯度上测定了海北地区高寒草甸三种嵩草(Kobresia)群落中若干植物种的生态位宽度和生态位重叠。结果表明：三种嵩草群落中优势种群的生态位宽度都较大,其中小嵩草(K,pygmaea)在土壤水势、光照强度和坡向等三维因子上的生态位宽度分别是0.918、0.896和0.910;矮嵩草(K．humilis)和藏嵩草(K．tibetica)在土壤水势维上的生态位宽度分别是0.875和0.866;植物种如具有较大的生态位,则种间的生态位重叠亦较高;植物种对间若有相似的生物学—生态学特征,生态位重叠有降低的趋势;小嵩草和矮嵩草在三维上的重叠值分别是0.671、0.719和0.686;某些杂类草与优质牧草之间存有较大的重叠,这主要与长期过度放牧、优良牧草受到抑制以及生境退化有关。     

围封与放牧对青藏高原草地生物量与功能群结构的影响

以青藏高原高寒草甸、高寒草原、温性荒漠草原的退化草地为基础,比较了5年围封样地与放牧样地的生物量和群落结构。结果表明:(1)围封后3类草地地上总生物量较放牧样地分别显著增加了48.1%、10.8%、34.5%;地下生物量对围封的响应与地上总生物量一致,且围封后高寒草原0~10cm土层根系生物量比例较放牧地显著下降。(2)围封显著降低了高寒草甸的根冠比,高寒草原和温性荒漠草原无显著变化。(3)与放牧地相比,围封显著增加了高寒草甸和高寒草原禾本科植物的生物量比例,高寒草甸杂类草显著降低,温性荒漠草原功能群生物量比例无显著差异。     

高寒嵩草草甸植物群落数量特征对不同利用强度的短期响应

以时空转换的方法确定典型高寒嵩草草甸演替过程的4个关键阶段,以此为研究对象,探讨冬春放牧对高寒草甸生态系统植物功能群数量特征的影响,及在现有放牧制度下不同退化程度草甸植物群落数量特征对禁牧和减牧的响应。结果表明:当禾本科功能群在群落中的地位大于等于莎草科功能群时,减牧可以提高禾本科和莎草科功能群而降低杂类草功能群在群落中的地位;禁牧可以提高禾本科和杂类草功能群而降低莎草科功能群在群落中的地位。当莎草科功能群在群落中的地位大于禾本科功能群,且莎草科功能群以根茎密丛型植物为优势种时,放牧强度降低可以提升禾本科功能群但降低莎草科功能群在群落中地位;而莎草科功能群以密丛型植物为优势种时,放牧强度降低可增加莎草科功能群在群落中的地位,而禾本科功能群在群落中地位的变化取决于草地中裂缝的性质,一定强度的裂缝可以增加禾本科功能群在群落中的地位。因此,退化高寒嵩草草甸自我恢复方式的选择取决于可食性牧草组分、地表特征及恢复目标。当可食性牧草以禾本科功能群为优势种(或禾本科同莎草科功能群为共优种)时,减牧容易提高草地的牧用价值,而禁牧容易增加草地中杂类草功能群的比例,不利于畜牧业生产;当高寒嵩草草甸可食性牧草以莎草科功能群为优势种时,禁牧较减牧更容易加快其牧用性的恢复。小嵩草草甸草毡表层开裂期为该演替系列的激变期,而由于冻融交替形成的裂缝是草地恢复的新生带,如加以利用可以加速草地恢复。     

短期增温对西藏念青唐古拉山典型植物群落结构和稳定性的影响

青藏高原气候变暖幅度显著高于全球其他区域,深刻影响着该地区植物群落的结构和稳定性。选择西藏念青唐古拉山的三种典型植物群落(高寒草原、高寒草甸和流石滩)作为研究对象,采用开顶式增温箱(OTC)模拟增温,研究了短期增温对植物群落结构和稳定性的影响。结果表明:(1)增温改变了群落的优势物种,影响其结构组成,而对物种多样性无显著影响;(2)增温显著降低了高寒草甸的地上生物量(P < 0.05),增加地下生物量(P < 0.01),从而导致了群落地下地上生物量分配策略的改变;(3)增温降低群落中部分物种的生态位宽度,进而影响群落稳定性,其中高寒草甸变化最大,达到-66.8%。研究结果可为青藏高原高寒草地生态系统应对和适应未来气候变化提供一定科学依据。     

长期封育演替下典型草原植物群落生产力与多样性关系

封育是退化草地的重要恢复措施, 理解长期封育过程中草地群落生产力和植物多样性变化特征及两者间关系, 有助于草地植被的恢复管理与利用。该研究依托宁夏云雾山国家级自然保护区典型草原长期封育演替梯度, 选择持续放牧、封育9年、26年和34年的草地群落作为研究对象, 分析其地上生产力、物种多样性和功能多样性的变化特征及内在联系。结果表明, 封育显著提高典型草原植物群落的地上生产力、凋落物生物量、功能丰富度和功能离散度, 未改变草地群落的物种丰富度、Shannon-Wiener指数和功能均匀度, 但Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数在长期封育(34年)后显著下降。此外, 封育对不同植物群落加权平均功能性状的影响存在差异。随机森林模型和方差分解结果显示, 群落加权平均功能性状对封育草地群落地上生产力变异的解释度高达70.70%, 其中植株高度是最主要的解释因子; 功能多样性的解释度为36.86%, 主要由功能丰富度贡献; 而物种多样性的解释度仅为14.72%。由此可见, 植物功能性状和功能多样性对草地群落地上生产力的贡献远高于物种多样性, 建议将其纳入植物群落恢复演替动态研究, 以便全面了解植物多样性与生态系统功能的关系, 为更好地实现生态恢复目标奠定基础。     

水分梯度上放牧对内蒙古主要草原群落功能群多样性与生产力关系的影响

应用样线法对放牧对内蒙古草原沿水分梯度分布的主要植物群落:小针茅(Stipaklemenzii)群落、大针茅(Stipagrandis)群落、羊草(Leymuschinensis)群落和羊草杂类草群落多样性、生产力以及两者关系的影响进行了研究,结果表明,除羊草杂类草群落外,物种多样性、生活型多样性和水分生态类型多样性随放牧强度的加大而降低,但适度放牧增加了羊草杂类草群落的上述多样性指标。群落地上现存量一般随放牧强度的增大而下降,但小针茅群落反之,主要与1年生植物猪毛菜(Salsolacollina)的生物量迅速增加有关。除羊草群落外,其他群落0～10cm地下生物量随放牧强度的变化不显著;放牧显著降低羊草群落和羊草杂类草群落0～30cm地下生物量。多样性和生产力间的关系在群落水平上的趋势是不同的,但放牧影响下内蒙古草原4种群落多样性与生产力总体而言呈线性增加关系;同时两者之间的关系还和采用哪种多样性指标和生产力指标有关,用水分生态类型多样性比物种多样性更能反映与地上地下总生产力间的关系,得到放牧影响下内蒙古草原植物群落地上地下总生物量与水分生态类型多样性的回归方程。     

槭叶铁线莲(Clematis acerifolia Maxim.)群落物种生态位研究

槭叶铁线莲（Clematis acerifolia）为太行山特有植物,但数量稀少且分布零散,其生存状况受到学者和政府部门的高度关注。本文通过对河北省易县葫芦峪沟谷新发现的槭叶铁线莲群落的典型样地调查,以物种重要值作为生态位计量指标,对各物种生态位宽度、生态位重叠和生态位相似性进行了定量分析,对槭叶铁线莲的生存安全状况进行了评估。结果表明：在调查样地中共记录到14科15属17种植物,群落物种组成较为简单,槭叶铁线莲在大部分调查样地中的重要值最大,占据优势地位,其他物种重要值相对较低;群落内所有物种中,槭叶铁线莲的生态位宽度最大（B_i=6.264）,绒毛绣线菊（Spiraea dasyantha）次之（B_i=5.144）,其他种类较小;所有物种组成的136个种对中,生态位完全重叠（Q_ik=1）、重叠程度较高（0.5≤Q_ik<1）和重叠程度较低（Q_ik<0.5）的种对比例分别为8.09%、16.91%和75.00%,生态位完全相似（C_ik=1）、相似程度较高（0.5≤C_ik<1）和相似程度较低（C_ik<0.5）的种对比例分别为8.09%、5.88%和86.03%,大部分物种之间生态位重叠程度和相似性都处于较低水平;槭叶铁线莲与其他物种构成的16个种对中,62.50%的种对生态位重叠程度较低（Q_ik<0.5）,81.25%的种对生态位相似性程度较低（C_ik<0.5）,反映出群落内各物种间对资源和空间的竞争较为温和,群落较为稳定,槭叶铁线莲在其分布生境中生存状况相对安全;本文研究表明,利用生态位分析方法可以作为珍稀濒危物种生存状态和安全风险评估的一种方法。     

莱州湾鱼类群落优势种生态位

根据2011年5月、8月、10月和12月莱州湾底拖网调查资料,对该海域鱼类群落优势种的生态位进行了研究。结果表明,全年调查共捕获鱼类49种,各季节优势种种类数分别为春季3种,夏季5种,秋季3种,冬季4种。夏、冬季优势种的丛生指数较低,春、秋季较高;冬、春季优势种的平均拥挤度较低,夏、秋季较高。基于欧氏距离的优势种丰度聚类结果同优势度排序结果吻合。主成分分析(PCA)表明,青鳞小沙丁鱼(Sardinella zunasi)和赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)分别是影响第一轴和第二轴的主要种类。绯鱼衔(Callionymus beniteguri)、鲬(Platycephalus indicus)、髭缟虾虎鱼(Tridentiger barbatus)和短吻红舌鳎(Cynoglossus joyneri)是时空二维生态位宽度最高的种类(2)。时空生态位显著重叠(0.6)的种类有7组,其中银姑鱼(Pennahia argentata)和皮氏叫姑鱼(Johnius belengerii)重叠值最高(0.798)。δ~(13)C值变幅(CR)最大的种类为斑鱼祭(Konosirus punctatus),δ~(15)N值变幅(NR)最大的种类为青鳞小沙丁鱼;青鳞小沙丁鱼和鱼祭生态位总面积超过20,皮氏叫姑鱼生态位总面积最小(1.38)且与其他优势种营养生态位重叠较高。等级聚类、排序、PCA和优势种排序结果较一致,而与时空生态位宽度分析结果差异较大,表明莱州湾鱼类群落结构受洄游鱼类的影响较大。时空生态位宽度较高的种类主要为集群特征不明显的周年定居种(绯鱼衔、鲬、短吻红舌鳎等底层鱼类),而季节洄游种(青鳞小沙丁鱼、鱼祭、赤鼻棱鳀等中上层鱼类)因时间生态位宽度较低导致时空生态位宽度较低。时空生态位和营养生态位分析表明,生态位重叠导致的资源利用性竞争并不是导致莱州湾鱼类群落结构现状的决定性因素,而更多可能是人为干扰形成的。     

Evaluating the ecological realism of plant species distribution models with ecological indicator values

Species distribution models (SDMs) are routinely applied to assess current as well as future species distributions, for example to assess impacts of future environmental change on biodiversity or to underpin conservation planning. It has been repeatedly emphasized that SDMs should be evaluated based not only on their goodness of fit to the data, but also on the realism of the modeled ecological responses. However, possibilities for the latter are hampered by limited knowledge on the true responses as well as a lack of quantitative evaluation methods. Here we compared modeled niche optima obtained from European-scale SDMs of 1476 terrestrial vascular plant species with empirical ecological indicator values indicating the preferences of plant species for key environmental conditions. For each plant species we first fitted an ensemble SDM including three modeling techniques (GLM, GAM and BRT) and extracted niche optima for climate, soil, land use and nitrogen deposition variables with a large explanatory power for the occurrence of that species. We then compared these SDM-derived niche optima with the ecological indicator values by means of bivariate correlation analysis. We found weak to moderate correlations in the expected direction between the SDM-derived niche optima and ecological indicator values. The strongest correlation occurred between the modeled optima for growing degree days and the ecological indicator values for temperature. Correlations were weaker for SDM-derived niche optima with a more distal relationship to ecological indicator values (notably precipitation and soil moisture). Further, correlations were consistently highest for BRT, followed by GLM and GAM. Our method gives insight into the ecological realism of modeled niche optima and projected core habitats and can be used to improve SDMs by making a more informed selection of environmental variables and modeling techniques.     

生态位有关术语的定义及计算公式评述

生态位(niche)理论在种间关系、群落结构、种的多样性及种群进化的研究中已被广泛应用。但对生态位及有关术语诸如生态位宽度、生态位重叠、生态位大小的定义至今还比较混乱。对于它们的计测,虽已提出了许多公式,但对其在生态学上的合理性仍有争议,本文试就这方面的问题作一评述。     

长苞铁杉群落优势种群高度生态位研究

基于天宝岩国家级自然保护区内长苞铁杉群落的调查数据 ,以不同高度作为一维资源位状态 ,以个体多度为生态位计测的资源状态指标 ,对群落中的 1 2个优势树种进行了生态位的计测和分析。结果表明 ,长苞铁杉具有较大的生态位宽度值 ,具有一定的稳定性 ;各优势树种 ,均表现出一定程度的对环境适应的相似性和生态位重叠。长苞铁杉与阳性树种柳杉、耐荫树种中偏阳性树种木荷之间的生态位相似性和生态位重叠值比与耐荫性树种深山含笑、细叶青冈之间的都要大。这些分析结果为珍稀濒危植物长苞铁杉的保护提供了科学依据     

生态位态势理论与扩充假说

生态位态势理论,即从个体到生物圈,无论是自然还是社会中的生物单元都具有生态和势两个方面的属性,态是指生物的状态,是过去生长发育,学习,社会经济发展以及与环境相互和积累的结果;势是指生物单元对环境的现实影响力或支配力,始能量和物质变换的速率,生产力,生物增长率,经济增长率,占据新生境的能力,生物单元态的变化一般呈“Ｓ”型曲线,而势的变化则呈“钟”型曲线,特定生态系统中某生物单元的生态位即是该生物单元     

Philip Grime's fourth corner: are there plant species adapted to high disturbance and low productivity?

Grime's CSR species life‐strategy theory (competition–stress–ruderality) provides a conceptual framework to classify species into competitive (growing under high productivity, low disturbance), stress‐tolerant (low productivity, low disturbance) and ruderal (high productivity, high disturbance). Importantly, this classification is based on the assumption that the niche space of disturbance and productivity is filled unevenly: while in productive habitats species can adapt to different disturbance regimes, species of low‐productivity and disturbed habitats do not exist, resulting in a triangular distribution of species optima along axes of disturbance and productivity. This assumption has often been criticised, but it has not yet been put under a rigorous test. Here we use existing data on niche positions of central European plant species to test this hypothesis, namely its prediction that species adapted to jointly stressed (low‐productive) and disturbed habitats do not exist. We use Ellenberg indicator values and newly developed indicator values for disturbance as proxies of species positions in the space of productivity and disturbance. We found that positions of species optima along the gradients of productivity and disturbance severity are not independent of each other, with very few species adapted to low‐productive and severely disturbed habitats. In contrast, there is no relationship between productivity and disturbance frequency; a number of species occur in low‐productive and frequently disturbed habitats. The relationship between productivity and disturbance severity can be either due to tradeoffs between life history traits responsible for response to disturbance and productivity (as originally assumed by Grime) or due to historical rarity of severely disturbed habitats in unproductive conditions and consequent absence of evolution of species adapted to them. Our data are based on one specific flora, shaped by glaciations and early introduction of agriculture, but the question of what causes this pattern can be resolved by future analyses of floras with different evolutionary and ecological histories.