青海省高寒灌丛物种多样性、生物量及其关系

物种多样性对生态系统功能的作用是生物多样性研究的核心领域之一,生物量水平是生态系统功能的重要表现形式,而植物群落的生物量则是生态系统生物量的基础,因此研究植物群落物种多样性与生物量的关系,对于阐明植物多样性对生态系统功能的作用具有重要意义。通过对青海省高寒灌丛生物量、灌丛物种多样性特征以及与生物量的关系调查,得到以下结果:(1)被调查灌木植被群落的40个样地中共出现了207种植物(其中灌木植物18种,草本植物189种),隶属于130属,43科,灌木以蔷薇科、杜鹃花科为主,而草本以菊科、龙胆科、毛茛科和莎草科占优势。(2)群落多样性指数偏低,植物群落结构简单,物种组成稀少。小叶金露梅群落的多样性指数最大,金露梅群落、细枝绣线菊群落和鲜卑花群落次之,百里香杜鹃+头花杜鹃群落最低。(3)不同高寒灌丛类型生物量介于1893.03—7585.41 g/m~2之间,平均值为3775.9 g/m2,其中灌木生物量占灌丛总生物量的73.55%,草本为26.45%。(4)总生物量随草本物种多样性和群落物种多样性的增加而减小;草本生物量随其物种多样性的增加而减小,而灌木物种多样性与其生物量并无显著相关性。     

宁夏云雾山典型草原灌丛化过程中植被和土壤演变特征

干旱半干旱区灌木、半灌木等木本植物的分布面积持续增加(灌丛化)显著改变了原有植被景观及生态过程,但缺乏对长期封育过程中灌木物种取代草本物种进而影响草地群落组成、结构和功能的研究。为揭示长期封育措施下典型草原灌丛化特征及地上/地下植物群落的响应规律,研究通过对宁夏云雾山典型草原同一封育草地不同时间(2010年、2016年、2021年)植物群落(物种重要值、丰富度、多样性和生物量)和土壤特性(土壤容重、土壤水分及储水量、养分、pH)的定点观测,探讨了长期封育过程中灌木物种矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda)驱动的植被和土壤特性变化。结果表明,(1)灌木矮脚锦鸡儿已经取代草本植物成为封育草地的优势种,群落中灌木生物量、总生物量以及盖度、高度显著增加,但对植物密度的影响较小;(2)灌丛化过程中草地群落Patrick丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著降低,而Pielou均匀度指数显著增加;(3)灌丛化引起土壤深层(60-100 cm)容重显著增大,土层储水量随土层深度的增加呈先减少后增加的趋势;(4)灌丛化使得土壤有机碳含量在浅层(0...     

森林-草原交错带夏季鸟类群落多样性特征

2004～2006年夏季利用样线法研究了内蒙古高原东南缘森林-草原交错带鸟类群落多样性特征及变化规律.共记录鸟类73种,隶属于13目28科56属,鸟类区系具有明显的古北界特征.鸟类群落物种数和密度年间差异不显著,α多样性随森林-草原交错带环境梯度变化而发生显著变化:在不同植被地带之间,物种数、密度、Shannon-Wiener指数和Pielou指数差异极显著、但科-属多样性差异不显著,鸟类群落α多样性各项指数表现为森林带＜交错带森林草甸区＞交错带草甸草原区＞草原带的特征与变化趋势(DG-F为交错带草甸草原区＞森林带);其中,森林草甸区是鸟类物种多样性的显著增长区,具有最高的物种数和密度,明显体现了交错区的边缘效应,草甸草原区是鸟类向草原过渡的显著变化区域、物种多样性开始显著减少.β多样性随不同植被地带逐级发生显著变化,环境差异最大的森林带-森林草甸区和草甸草原区-草原带具有最高的β多样性,物种替代速率最大;鸟类物种替代速率与环境梯度"陡度"有密切关系.鸟类优势种在各植被地带之间存在较大变化.鸟类群落的物种数、密度和物种多样性(H')与森林斑块数呈显著的正相关性,在大尺度空间上森林斑块数是影响鸟类群落多样性的最主要因素.     

小叶锦鸡儿灌丛化对典型草原群落结构与生态系统功能的影响

草原灌丛化是全球干旱半干旱地区面临的重要生态问题。灌丛化对草原生态系统结构与功能的影响较为复杂, 有待于在更广泛的区域开展研究。该研究在内蒙古锡林郭勒典型草原选择轻度、中度和重度灌丛化草地, 通过群落调查, 结合植物功能性状和土壤理化性质观测, 研究了小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛化对草原群落结构(物种多样性、功能多样性和功能群组成)和生态系统功能(初级生产力、植被和土壤养分库)的影响。结果表明: 1)不同程度灌丛化草地的物种丰富度、功能性状多样性和群落加权性状平均值差异显著, 其中, 中度灌丛化草地的物种多样性和功能多样性较高, 表明一定程度的灌丛化有利于生物多样性维持。2)重度灌丛化草地的地上净初级生产力(ANPP)显著高于轻度和中度灌丛化草地, 其原因主要是随着灌丛化程度加剧, 群落内一/二年生草本植物显著增加, 而多年生禾草和多年生杂类草显著减少。三个灌丛化草地的植被叶片和土壤碳、氮库差异均不显著。3)灌丛化对草原生态系统功能包括ANPP、植被和土壤养分库均没有直接的影响, 而是通过影响功能群组成、土壤理化性质和功能多样性, 间接地影响生态系统功能; 灌丛化导致功能群发生替代和土壤旱碱化是最重要的生物和非生物因素。     

小叶锦鸡儿灌丛化对典型草原群落结构与生态系统功能的影响

草原灌丛化是全球干旱半干旱地区面临的重要生态问题。灌丛化对草原生态系统结构与功能的影响较为复杂,有待于在更广泛的区域开展研究。该研究在内蒙古锡林郭勒典型草原选择轻度、中度和重度灌丛化草地,通过群落调查,结合植物功能性状和土壤理化性质观测,研究了小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛化对草原群落结构(物种多样性、功能多样性和功能群组成)和生态系统功能(初级生产力、植被和土壤养分库)的影响。结果表明:1)不同程度灌丛化草地的物种丰富度、功能性状多样性和群落加权性状平均值差异显著,其中,中度灌丛化草地的物种多样性和功能多样性较高,表明一定程度的灌丛化有利于生物多样性维持。2)重度灌丛化草地的地上净初级生产力(ANPP)显著高于轻度和中度灌丛化草地,其原因主要是随着灌丛化程度加剧,群落内一/二年生草本植物显著增加,而多年生禾草和多年生杂类草显著减少。三个灌丛化草地的植被叶片和土壤碳、氮库差异均不显著。3)灌丛化对草原生态系统功能包括ANPP、植被和土壤养分库均没有直接的影响,而是通过影响功能群组成、土壤理化性质和功能多样性,间接地影响生态系统功能;灌丛化导致功能群发生替代和土壤旱碱化是最重要的生物和非生物因素。     

黄土高原4种植被带草本群落特征及其对降水变化的响应

以黄土高原草本群落为研究对象,选取陕西省榆林市榆阳区至延安市富县的4种植被带,测定草本群落物种多样性和生物量,结合研究区近20年的气象数据资料,分析4种植被带草本群落物种多样性和生物量的分布特征以及它们对降水变化的响应规律,以期为黄土高原植被恢复和水土保持生态建设提供参考。结果表明:(1)4种植被带草本群落Margalef指数、Pielou指数以及Shannon-Wiener指数均为草原-荒漠带数值最小,森林带数值最大,且都随着年均降水量的增加呈先增大后减小的变化趋势,最大值都出现在森林-草原带。(2)地上、地下和总生物量的大小顺序均为草原-荒漠带森林带草原带森林-草原带,它们随着年均降水量的增加呈"单峰曲线"的变化趋势,曲线的拐点都出现在森林-草原带;地下/地上生物量与年均降水量之间存在显著正相关关系。     

退化土地植被恢复群落物种多样性与生物量分配格局

研究了湘西北女儿寨小流域7种典型植被恢复群落生物量的空间分配格局、物种多样性特征及其相互关系。结果表明:1)润楠次生林乔木层生物量最高,马尾松天然林灌木层生物量最大,油桐人工林草本层生物量最高,乔木层最低,毛竹-杉木林灌木层与草本层生物量最小,群落总生物量以马尾松天然林群落最高,荒草灌丛群落最低。2)乔木层物种以润楠次生林最丰富,多样性指数最高,物种分布最均匀;灌木层物种丰富度以毛竹-杉木混交林最高,油桐人工林多样性与均匀度指数最大,优势度最小,荒草灌丛群落的物种丰富度、多样性及均匀度最低;草本层物种丰富度以油桐人工林最高,马尾松天然林最低,杉木人工林草本层多样性指数与均匀度指数最大,润楠次生林优势度最高;群落总体物种丰富度以油桐人工林最高,润楠次生林群落的多样性指数最高,种群分布最均匀,荒草灌丛群落的多样性、均匀度与优势度都最低。3)女儿寨小流域退化土地物种丰富度与群落生物量之间的关系可用"S"曲线较好地描述,双曲线能较好地描述群落多样性指数、群落均匀度指数与生物量之间的关系,而生态优势度与生物量之间为非性线关系。     

水坝工程对澜沧江中游陆生植物的生态风险评估

以澜沧江中游小湾水库库周为研究区,在1997年(小湾水库建设前)澜沧江中游小湾水库下游3个样地[输电区(1号样地)、变电站和进站公路区(2号样地)和水库移民区(3号样地)]植被调查基础上,2010年(小湾水库建设后)分别对3个样地进行植被组成、盖度和优势种观测,评估了水坝工程对澜沧江中游陆地植物的生态风险.结果表明:3个样地上优势种的总和优势度在水坝建设前后均发生了明显变化.本研究根据物种类型(优势种和非优势种)及物种总和优势度变率将生态风险划分为无风险/极低风险(0)、低风险(Ⅰ)、中风险(Ⅱ)、高风险(Ⅲ)、极高风险(Ⅳ)5个等级.研究区处于Ⅲ级生态风险(高风险)的物种数量最多,部分物种处于Ⅳ级生态风险(极高风险);3号样地处于Ⅲ级(高风险)和Ⅳ级(极高风险)生态风险的物种比例明显高于l、2号样地.水坝建设导致的物种水平生态风险主要表现为原生物种减少、外来物种大量入侵等.应采取有效的保护措施降低陆生植物物种水平水坝生态风险.     

灌丛化对黄土高原草地植物群落结构和地上生物量的影响

中国北方草地普遍出现灌丛化现象,灌丛化改变植物群落结构、植物多样性和生产力,直接影响着草地生态保护与可持续利用。该研究以黄土高原灌丛化草地为研究对象,通过植被调查,分析比较不同坡向的灌丛斑块与禾草斑块植物群落结构(物种组成、优势种及物种多样性)和地上生物量的差异。结果发现:(1)灌丛化草地不同坡向对物种多样性及地上生物量均无显著影响(P 0.1),但不同斑块植物群落结构(P=0.001)及地上生物量(P0.001)存在显著差异。(2)灌丛化草地共出现植物29种,其中禾草斑块有27种,灌丛斑块有18种;灌丛化显著改变了植物群落的物种组成,优势种由长芒草(Stipa bungeana)更替为矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda),且灌丛化降低了草地物种丰富度,增加了群落均匀度。(3)灌丛化显著改变了草地地上生物量,其中灌丛斑块地上生物量较禾草斑块地上生物量增加251.2 g·m~(-2),灌丛斑块中灌木/半灌木地上生物量提高了452.1 g·m~(-2),多年生丛生禾草减少了176.5 g·m~(-2),其余功能群植物的地上生物量减少了24.4 g·m~(-2)。(4)灌丛化过程(从禾草斑块—灌丛斑块)中,植物种丢失对地上生物量减少的影响较小,新增物种和群落优势种更替促进了灌木斑块地上生物量增加;虽然灌丛化导致草地地上生物量增加,但植物物种丰富度降低和优势种更替很有可能改变草地多样性和稳定性维持机制。     

工业运输活动对周边荒漠草原植物多样性与土壤性状的影响

研究工业运输活动释放出的重金属元素对周边荒漠草原植被群落特征和土壤性状的关系，为工业活动影响下的荒漠草原植被恢复和重建提供科学依据。以宁夏盐池县高沙窝工业集中区邻近的荒漠草原为研究对象，结合前期土壤和降尘的重金属含量，根据内梅罗污染指数划分了五个污染梯度(梯度Ⅰ、梯度Ⅱ、梯度Ⅲ、梯度Ⅳ和梯度Ⅴ),采用野外调查和室内分析的方法，对比分析了不同污染梯度下的植被群落特征与土壤性状的关系。结果显示：在前三个污染梯度下物种组成相对较多，禾本科(Gramineae)、藜科(Chenopodiaceae)、豆科(Leguminosae)和菊科(Compositae)为优势科。其中，牛枝子(Lespedeza potaninii)和短花针茅(Stipa breviflora)的重要值分别为59.41和44.26,是研究区工业生产和交通运输影响下的主要物种。随着污染梯度的升高，植物群落均匀度指数显著下降(P<0.05),工业交通运输活动造成研究区荒漠草原植被组成单一，群落结构不稳定。表层土壤养分受重金属影响波动较大，土壤全氮和有机质是影响物种多样性指数的主要土壤因子，随着污染梯度的升高显著降低(P...     

黄土高原林草植被建设的地带性特征

 针对黄土高原现有人工林草植被存在的主要问题,依据天然植被地带性分布规律和实测资料,分析了以水分为主的生态条件及林草植被对水分利用的地带性特征,提出了黄土高原林草植被建设的群落学原理和关键技术。即：依据植被地带分布规律指导人工林草植被建设;选择地带性植被优势种作为主要造林种草的植物种;模拟天然植被结构实行乔灌草复层混交是快速建造稳定植被的科学途径。根据一些“适地适树”树种并不能正常成林的现象,提出造林应强调“适地适林”的原则,同时给出适宜黄土高原不同植被地带林草植被建设的主要树草种和伴生种或四旁绿化树种。     

黄土高原北部紫花苜蓿草地退化过程与植物多样性研究

以陕西省神木县六道沟小流域为研究区域,探讨了黄土高原北部紫花苜蓿人工草地退化过程中植物多样性的变化.结果表明,在黄土高原北部森林草原气候区,紫花苜蓿人工草地的退化演替过程可以划分为3个阶段:紫花苜蓿草地阶段(1～6年)、人工草地向天然草地演替的过渡阶段(6～10年)与长芒草次生天然草地阶段(10年以上).在1～30年的演替过程中,调查样方内共出现高等植物32种,分属于13科28属,其中90%以上出现在前6年.植被演替过程中累积出现的植物科属种数的动态变化可以用对数函数进行较好地描述.在群落演替过程中,物种丰富度指数、多样性指数和Pielou均匀度指数的变化趋势基本一致,在演替前期(第1个阶段)增加较快,在第2个阶段(过渡阶段)达到最高,然后有所降低并渐趋稳定.种植紫花苜蓿可显著地加快植被的自然演替进程,这与人工草地水分消耗强烈加速了土壤的旱化过程密切相关.发展人工草地是黄土高原北部加速天然植被恢复与发展畜牧业、增加农民收入的有机结合点,是西部生态环境建设中生态效益与经济效益兼顾的良好范式.     

黄土高原退耕草地植被根系动态分布特征

采用土钻法研究了黄土高原不同退耕年限和天然草地植被根系的垂直分布特征.结果表明,样地上不同采样点间的根系分布不存在显著差异,根系指标的合并计算结果可以代表立地上植被根系的分布特征.植被根系生物量、根系长度等指标的垂直分布特征均表现出随着深度增加而减少的趋势;随着退耕年限的增加,植被根系的生物量、根系长度等指标逐渐增加,一般在退耕年限超过20年后,植被根系的分布特征接近天然草地的根系分布特征.随着退耕年限的增加,根系消失系数从0.98逐渐降低到0.96,说明植被在深层土壤中的相对含量逐渐减少,根系逐渐集中在0～40cm的表层土壤中.退耕植被根系分布特征的改善提高了土壤理化性质,有利于新物种入侵和植被演替进行.     

Can the Study of Natural Vegetation Succession Assist in the Control of Soil Erosion on Abandoned Croplands on the Loess Plateau,China?

In the Loess Plateau, China, arable cultivation of slope lands is common and associated with serious soil erosion. Planting trees or grass may control erosion, but planted species may consume more soil water and can threaten long‐term ecosystem sustainability. Natural vegetation succession is an alternative ecological solution to restore degraded land, but there is a time cost, given that the establishment of natural vegetation, adequate to prevent soil erosion, is a longer process than planting. The aims of this study were to identify the environmental factors controlling the type of vegetation established on abandoned cropland and to identify candidate species that might be sown soon after abandonment to accelerate vegetation succession and establishment of natural vegetation to prevent soil erosion. A field survey of thirty‐three 2 × 2–m plots was carried out in July 2003, recording age since abandonment, vegetation cover, and frequency of species together with major environmental and soil variables. Data were analyzed using correspondence analysis, classification tree analysis, and species response curves. Four vegetation types were identified and the data analysis confirmed the importance of time since abandonment, total P, and soil water in controlling the type of vegetation established. Among the dominant species in the three late‐successional vegetation types, the most appropriate candidates for accelerating and directing vegetation succession were King Ranch bluestem (Bothriochloa ischaemum) and Lespedeza davurica (Leguminosae). These species possess combinations of the following characteristics: tolerance of low water and nutrient availability, fibrous root system and strong lateral vegetative spread, and a persistent seed bank.     

锦鸡儿属植物在鄂尔多斯高原区系和植被中的作用

锦鸡儿属植物在鄂尔多斯高原分布有9种。是物种多样性相对丰富的一个地区。其中中间锦鸡儿Caragana korshinskii var. intermedia,在鄂尔多斯高原东部和毛乌素沙地被当作优选的、广泛栽培的、习见的固沙和水土保持灌木树种。从植物区系成分上分析,主要是中亚成分和东亚成分,中亚成分有蒙古高原分布,阿拉善分布,戈壁-蒙古分布,内蒙古草原-黄土高原分布;东亚成分有华北分布,华北-青藏高原分布,以及蒙古高原南部-青藏高原成分。这些成分充分反映出这一地区与相邻地区的联系和过渡性。形成明显替代现象是本区东部的C. korshinskii var. intermedia与西部的C. korshinskii之间的替代。灌木种类是鄂尔多斯高原的优势生活型植物。在鄂尔多斯高原分布的14个主要灌木群落中,其中有4个重要的锦鸡儿群落,即中间锦鸡儿群系Form. Caragana korshinskii var. intermedia,狭叶锦鸡儿群系Form. Caragana stenophylla,柠条锦鸡儿群系Form. Caragana korshinskii,藏锦鸡儿群系Form. Caragana tibetica。中间锦鸡儿群系为优良的固沙和水土保持灌木。藏锦鸡儿群系则主要分布在西鄂尔多斯,为自然分布。在硬地及覆沙梁地形成高达40~80 cm的小沙丘包,在灌丛中占绝对优势,是锦鸡儿属植物在鄂尔多斯高原最典型的景观之一。这些锦鸡儿属植物群落对于揭示植被从东到西典型草原-荒漠化草原-荒漠的地带性分布具有典型的表征意义。     

Estimating past vegetation openness using pollen–vegetation relationships: A modelling approach

We used a modelling approach to assess past landscape openness in mid-Holocene natural vegetation. Two simple landscape scenarios were modelled: a first landscape was based on the “Vera cycle” hypothesis for western Europe, including different phases of herbivore-induced vegetation change and regeneration, while a second landscape was created based on views how a mid-Holocene natural vegetation may have looked like on the Swiss Plateau according to the closed canopy theory. These simulated landscapes were used to produce pollen assemblages by means of a pollen dispersal and deposition model. The resulting modelled pollen assemblages were then compared to a typical mid-Holocene pollen record from the Swiss Plateau. Our results indicated that the mid-Holocene pollen record is likely to be the result of a closed beech forest. However, the vegetation cover on the Swiss Plateau had components from both the closed woodland and the wood pasture landscape designs, with the latter likely at frequently disturbed or naturally open habitats.     

基于系统发育的黄土高原地区木本植物多样性及特有性格局

黄土高原地区植被类型多样, 森林、草原和荒漠在此交汇并逐渐过渡。由于水热条件限制和人类活动加剧, 该地区生态环境脆弱, 生物多样性保护面临的形势日益严峻, 因此获取该区域物种多样性的空间分布格局并阐明其影响因素成为该地区生物多样性保护的首要任务。本研究首先结合标本采集记录与环境因子, 利用物种分布模型获取了293种木本植物的潜在分布区, 分析了物种丰富度和物种加权特有性的空间格局。其次, 引入系统发育信息, 分析系统发育多样性和系统发育特有性的空间格局, 并进一步利用环境因子对上述格局分别进行解释。最后, 对黄土高原地区的特有中心性质和显著性进行分析。结果表明, 生物多样性热点地区均出现在黄土高原南部水热条件较好的地区, 即秦岭和中条山一带。本区域的生物多样性空间格局由年平均降水量和最冷月最低温主导, 符合植物区系交汇带的特点。特有中心集中在南部地区和青海省, 由南向北分别是古特有中心和混合特有中心, 不存在单独的新特有中心。黄土高原地区木本植物起源较为古老, 生物多样性格局的形成以来源于热带或亚热带的物种扩散为主, 物种的分化不占主导地位。上述结果表明了将植物的进化历史纳入生物多样性保护的重要性。     

内蒙古高原温带稀树草原生态系统特征与成因

内蒙古高原分布的温带榆树稀树草原生态系统在中国乃至世界上都是一种特殊的生态系统,对于它的研究可加深对植被分布规律的理解,且有利于该系统的保护。本文分析了该生态系统的地理分布、气候特点、土壤状况、物种组成、群落结构及天然更新状况等,比较了草原、森林和稀树草原3个生态系统的特征,提出了在内蒙古高原分布的温带榆树稀树草原生态系统是在独特的气候、土壤和地形条件下形成的经度(水分梯度)地带性顶极植被,决定其存在的最关键因素首先是降水量和土壤的水分条件,其次才是沙质土壤。这种生态系统既不是草原,又不是森林,而是介于落叶阔叶林和草原之间的一种生态系统类型。在此纬度带上,从东到西分布的经度地带性植被谱应为:温带森林、温带稀树草原、典型草原、荒漠草原等。在同一纬度带上,沙质土壤的基质并不完全被稀树草原生态系统所覆盖,还有沙漠等生态系统类型。建议《中国植被》增加一个新的植被类型,温带稀树草原。     

Assessing the Ecological Success of Restoration by Afforestation on the Chinese Loess Plateau

Afforestation has been accepted as a key measure for preventing soil erosion on the Chinese Loess Plateau for 40 years. In this study, we assessed the ecological success of afforestation by comparing afforested with pre‐afforested (croplands) and natural recovery sites in a typical watershed on the Loess Plateau. We evaluated the ecosystem response in terms of vegetation structure, plant diversity, and several key ecological processes of soil moisture, soil nutrients, and soil anti‐erodibility. Compared with the croplands, we found that the following indexes were significantly enhanced in afforested sites: vegetation structure and species diversity (species richness, Margalef index, Shannon–Wiener index, and Sorensen's similarity index), soil nutrients (organic carbon, total nitrogen, extractable ammonium nitrogen, available potassium, and available phosphorous), and soil anti‐erodibility indexes (water‐stable soil aggregates, mean weight diameter, and the ratio of soil structure dispersion). Afforestation offered few additional advantages when compared with natural recovery sites. More importantly, afforestation had significant negative effects on soil desiccation, with negative impacts on the long‐term sustainability of these ecosystems. In order to develop self‐sustaining and functional ecosystems, our results suggest that natural revegetation offers a more adaptive and appropriate method of ecological restoration on the Loess Plateau.     

青藏高原高山植被的初步研究

青藏高原是我国高山植被类型最丰富、独特和分布最广泛的区域,发育有大面积的高山灌丛、高寒草甸、高寒草原,高寒荒漠、高山流石坡稀疏植被及零散分布的高山垫状植被。它们占据着森林上线至永久雪线之间的高山带和广阔的高原面,从高原东南部至西北部有水平方向的地域分异。联系高山带以下各垂直带的植被特征及各地的气候条件分析,初步认为高原东南部的山地植被垂直带谱属于湿润型山地垂直带结构类型,高原腹地及西北部的山地植被垂直带谱属于干旱型山地垂直带结构类型。此外,还对青藏高原高山植被类型的丰富性及高山垫状植被的生态地理分布特点进行了初步探讨。