浑善达克沙地无芒雀麦(Bromus inermis)空间分布格局

通过西北-东南和东北-西南方向两条宽5m×长3km的样带和一块4m×4m的样方调查,研究了浑善达克沙地无芒雀麦、植被、土壤水分及土壤盐分的空间变异特点及其相互关系。结果表明,样带内植被盖度、无芒雀麦盖度、土壤水分和土壤盐分的空间变化格局相似,然而,在不同的空间方向上,它们具有不同的空间变化;样方内无芒雀麦地上部生物量、分株数和土壤盐分具有相似的空间变化格局,但却不同于植被地上部总生物量和土壤水分的空间变化格局。相关分析表明,样带内植被盖度、无芒雀麦盖度与土壤水分和土壤盐分之间均具有显著的正相关关系。土壤水分和土壤盐分也具有显著的正相关。样方内无芒雀麦地上部生物量、分株数及植被地上部总生物量与土壤水分均具有显著的正相关关系,但与土壤盐分没有显著的相关关系。无芒雀麦地上部生物量、分株数和植被地上部总生物量三者之间,以及土壤水分和土壤盐分之间也均具有显著的正相关关系。研究结果表明了植被与土壤之间的相互关系依赖于空间尺度。     

嘉峪关草湖湿地土壤水分含量与植被盖度的空间格局

土壤水分含量是植被格局形成和演变的主要因素。探讨干旱区盐沼湿地土壤水分含量的空间异质性,有助于揭示湿地植物的环境适应机理和土壤水分与湿地植物的相互关系。本研究利用地统计学方法建立了嘉峪关草湖湿地3个不同长势(植被盖度高、中、低)假苇拂子茅(Calamagrostis pseudophragmites)单优种群斑块土壤(0～90 cm)水分含量与植被盖度的变异函数理论模型,以Kriging插值法绘制了土壤水分含量与植被盖度的空间格局分布图,采用Moran I系数确定了湿地土壤水分含量和植被盖度的空间自相关关系,分析了湿地土壤水分含量与植被盖度的空间异质性及其相互作用关系。结果表明:草湖湿地样地土壤的平均含水量为湖边干湖沙丘间平地;盐分平均含量为干湖湖边沙丘间平地;在斑块尺度上,土壤水分含量和植被盖度均符合正态分布;各层土壤水分含量和假苇拂子茅盖度的空间结构均具有明显的斑块状分布特点,且均存在高度的空间异质性; 3个样地各层土壤的水分含量和植被盖度均具有空间正相关性和空间集聚特征,60～90 cm土壤水分含量的空间集聚强度较0～30和30～60 cm土层更大,湖边样地植被盖度空间集聚特征更明显。假苇拂子茅最大限度利用土壤水分资源,提高了其对干旱生境的适应力,且在一定程度上影响小尺度土壤水分的空间分布格局。     

克隆整合对无芒雀麦在异质性盐分环境中存活和生长的影响

无芒雀麦是浑善达克沙地植物群落中占优势的多年生根茎禾草.研究了克隆整合特性对无芒雀麦在异质性盐分环境中存活和生长的影响.结果表明,克隆整合显著提高了无芒雀麦分株在高盐环境中的存活能力,耗-益分析表明无芒雀麦在高盐斑块中分株的生物量、分株数、根茎节数和根茎总长显著受益于克隆整合,而与之相连的非盐分斑块中的分株却没有产生显著的损耗.因而,克隆整合特性是无芒雀麦对异质性环境形成的重要适应对策,它使无芒雀麦能够扩展到不适合植物生长的高盐分斑块中,从而增加了无芒雀麦在浑善达克沙地中的存活和生长,提高了其在半干旱沙化地区的适合度.     

黑河中游荒漠绿洲过渡带土壤水分与植被空间变异

荒漠绿洲过渡带是绿洲生态系统的重要组成部分,对维持绿洲稳定具有重要作用。过渡带土壤湿度和植被之间的相互关系是了解荒漠绿洲过渡带的重要科学问题,从而开始受到重视。研究是在黑河中游荒漠绿洲过渡带,选择一条1700m×200m的样带（包括3条平行样线）,在对土壤湿度、植被高度、盖度等调查的基础上,应用统计分析和地统计的方法,研究了荒漠绿洲过渡带土壤水分和植被的空间变异性特征。结果表明：在荒漠绿洲过渡带上,0～200cm土层中土壤平均湿度介于1．45％～3．85％,变异系数在27．7％～83．2％;植被盖度介于9％～80％,变异系数为80％。植被盖度、冠幅与0～20、20～40cm两层土壤湿度显著负相关（p〈0．05）,与120～140、140～160cm两层土壤湿度显著正相关（p〈0．01）。土壤水分和植被空间分布在样带上存在明显的空间异质性,表现在小于100m的尺度上随机分布,而在100～3110m的尺度上呈聚集分布格局。     

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被空间格局

应用地统计学和经典统计学方法,对毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被特征的空间分布格局及其相互关系进行研究,结果表明: 0-5 cm和5-10 cm土壤水分符合指数模型,10-15 cm土壤水分和植物群落物种数、植被盖度、植被密度都符合球状模型;0-5 cm土壤水分、植物群落物种数和植被盖度都具有强空间自相关性,5-10 cm、10-15 cm土壤水分和植被密度都具有中等程度的空间自相关性;从牛枝子群落到黑沙蒿群落,各层土壤水分与植物群落物种数之间具有相似的空间格局,都呈先升高后降低的变化趋势,而植被盖度和植被密度呈逐渐减小的变化趋势;0-5 cm土壤水分与植物群落物种数之间具有显著的正相关,是制约植被物种空间分布的关键因素。     

毛乌素沙地景观的植被与土壤特征空间格局及其相关分析

以毛乌素沙地景观不同尺度和生境中的植被盖度、植物物种数、土壤有机碳和全氮含量的空间格局和相互关系进行了研究。结果表明：不同尺度和生境中的植被盖度与植物物种数之间,以及土壤有机碳含量与全氮含量之间都具有显著的相关。在50－5000m的尺度上,植被盖度与植物物种数之间,以及土壤有机碳含量与全氮含量之间具有相似的空间格局,但植被特征（植被盖度与植物物种数）与土壤特征（土壤有机碳含量与全氮含量）具有不同的空间变化格局,两者之间没有显著的相关关系;在小于50m的尺度上,固定沙丘中的植物物种数与土壤有机碳和全氮含量之间具有显著的正相关,半固定水丘中的植物物种数与土壤有机碳含量具有显著的负相关。这说明,在小于50m的尺度上土壤有机碳和全氮含量格局制约了植被格局,但在50－5000m的尺度上却没有。这一研究表明植被与土壤之间的相互关系依赖于不同的空间尺度。     

绿洲-荒漠过渡带景观的植被与土壤特征要素的空间异质性分析

采用变异函数的理论和方法,通过空间异质性特征比较,研究了阜康绿洲-荒漠过渡带景观中的植被盖度和土壤环境因子的空间异质性、空间格局及其关系．在此基础上,应用Kriging局部块段插值法,以三维图形显示出各个要素的空间分布格局．结果表明,除土壤全盐量空间相关性较弱外,其他各要素具有中等程度以上的空间相关性,且空间变异主要发生在较小尺度上．其中,植被盖度的空间异质性程度较高,在3km的尺度内具有明显的空间格局．从空间分布格局看,植被盖度、土壤表层含水量和土壤pH值沿样带相邻点差异对比明显,高值区和低值区交错．草本盖度与土壤表层含水量、土壤pH间有相关关系,灌木平均盖度主要依靠深层次地下水维系．灌木和草本盖度的块金值具有明显差异,可能因为二者要求不同的生态条件,因而在同等尺度上具有不同的生态学过程．     

宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分和植被的空间特征

土壤水分作为土壤-植被-大气连续体的关键因子,对沙化草地的演化过程具有重要作用。为探讨宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分、物种丰富度指数及植被盖度的空间变异及其相互关系,以哈巴湖自然保护区沙化草地为对象,采用样线法自潜在沙化草地至重度沙化草地进行植被调查和土壤取样,通过经典统计学和地统计学分析,得出以下结果：0—100 m各土层土壤水分含量、植被盖度和物种丰富度指数的分布范围分别为0.82%—28.22%、41.00%—93.00%和0.82—2.80,变异系数范围为0.20—0.48,均属于中等变异。各土层土壤水分和物种丰富度指数表现为中等的空间自相关性,植被盖度则表现为强烈的空间自相关性。Kriging插值结果表明,0—100 cm各土层土壤水分和植被盖度的空间插值图呈条带状和斑块状的梯度变化,物种丰富度呈斑块分布,自潜在沙化草地至重度沙化草地,表现为逐渐降低的趋势。相关分析表明,植被盖度与0—40 cm各土层土壤水分呈显著正相关,与40—100 cm各土层土壤水分呈极显著正相关。宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分含量总体较低,由于结构因素和随机因素的共同作用,随草地沙化程度的加重,表现为...     

阿尔金山自然保护区植物群落生物量和物种多样性的空间格局及其影响因素

以阿尔金山国家级自然保护区的植物群落为研究对象,用样方法调查分析了不同植物群落的物种多样性、生物量的空间格局及其与环境因子间的关系。结果表明:西南高海拔地区主要植被类型为高寒草原,东北低海拔地区主要植被类型为沼泽草甸和高寒草原,西北部中海拔和东南低海拔区域的植被类型则主要为高寒荒漠;植物群落的物种多样性和生物量并未表现出明显的纬度、经度和海拔梯度变化;植物群落的多样性指数与土壤全氮、土壤总碳、土壤有机碳呈显著正相关,与土壤含水量呈极显著正相关;植物生物量与土壤有机碳和土壤含水量呈显著正相关,与土壤全氮呈极显著正相关,与土壤容重呈显著负相关。综上,阿尔金山保护区内植物群落生物多样性与生物量的空间分异是地理因子、土壤因子以及气象条件等综合作用的结果,在保护区尺度上土壤和气象因子对植物群落的影响超过地理因子的影响。     

放牧干扰下高原鼢鼠栖息地选择因素

以祁连山东段高寒草甸栖息的高原鼢鼠(Myospalax baileyi)为研究对象,探讨放牧干扰下高原鼢鼠适合栖息地选择的影响因素,为合理控制草原鼠害和保护生物多样性提供科学依据。在5个不同放牧强度小区中,连续3年监测高原鼢鼠相对种群密度变化,同时获取植被和土壤的变化数据。分析高原鼢鼠相对种群密度、植被(盖度、高度、频度、植被生物量、植被均匀度、丰富度、多样性和地下根系生物量)和土壤(紧实度、容重、水分)之间的关系。中度放牧干扰下,高原鼢鼠相对种群密度最低,不利于对栖息地的选择,轻度、次轻度放牧区的高原鼢鼠相对种群密度高于重度、次重度放牧区的;轻度放牧干扰的草地有利于高原鼢鼠种群数量的增加。高原鼢鼠相对种群密度与土壤紧实度、容重呈显著负相关(R=﹣0.921、﹣0.883,P0.05);与土壤水分呈显著正相关(R=0.879,P0.05);高原鼢鼠相对种群密度与地下根系生物量呈极显著正相关(R=0.982,P0.01),与植被丰富度呈显著正相关(R=0.921,P0.05),与地上植被总盖度呈显著正相关(R=0.909,P0.05),与地上生物量、均匀度、多样性呈不显著正相关(P0.05)。在草地放牧干扰系统中,非生物因素土壤紧实度、水分可能是高原鼢鼠栖息地选择的首要选择因素,食物资源也许是次要选择因素。     

Spatial variation in vegetation structure coupled to plant available water determined by two-dimensional soil resistivity profiling in a Brazilian savanna

Tropical savannas commonly exhibit large spatial heterogeneity in vegetation structure. Fine-scale patterns of soil moisture, particularly in the deeper soil layers, have not been well investigated as factors possibly influencing vegetation patterns in savannas. Here we investigate the role of soil water availability and heterogeneity related to vegetation structure in an area of the Brazilian savanna (Cerrado). Our objective was to determine whether horizontal spatial variations of soil water are coupled with patterns of vegetation structure across tens of meters. We applied a novel methodological approach to convert soil electrical resistivity measurements along three 275-m transects to volumetric water content and then to estimates of plant available water (PAW). Structural attributes of the woody vegetation, including plant position, height, basal circumference, crown dimensions, and leaf area index, were surveyed within twenty-two 100-m² plots along the same transects, where no obvious vegetation gradients had been apparent. Spatial heterogeneity was evaluated through measurements of spatial autocorrelation in both PAW and vegetation structure. Comparisons with null models suggest that plants were randomly distributed over the transect with the greatest mean PAW and lowest PAW heterogeneity, and clustered in the driest and most heterogeneous transect. Plant density was positively related with PAW in the top 4 m of soil. The density-dependent vegetation attributes that are related to plot biomass, such as sum of tree heights per plot, exhibited spatial variation patterns that were remarkably similar to spatial variation of PAW in the top 4 m of soil. For PAW below 4 m depth, mean vegetation attributes, such as mean height, were negatively correlated with PAW, suggesting greater water uptake from the deep soil by plants of larger stature. These results are consistent with PAW heterogeneity being an important structuring factor in the plant distribution at the scale of tens of meters in this ecosystem.     

水淹干扰对羊草草地地上生物量影响的初步研究

为在一定程度上揭示水淹干扰后草地净初级生产力变化的机制,对松嫩平原羊草草地水淹干扰梯度上的地上生物量进行了测定和比较,并对经历水淹干扰后土壤水分及主要养分(N、P)的变化以及植被物种组成的变化作了比较分析。结果表明,轻度和重度水淹干扰样带的地上生物量显著高于未受水淹干扰的对照样带,分别高出对照样带89．54％和113.45％,表明水淹干扰消除了对草地生产力起限制作用的因素,使草地净初级生产力有了大幅度提高,水淹干扰首先改变了土壤的水分状况,而水分状况是限制草地生产力的最主要的因素,尤其是在干旱年份,消除了干旱对草地生产力的限制;土壤水分的增加导致土壤养分(N、P等)的有效性显著增加,消除了原来土壤养分匮乏对草地生产力造成的限制;在水淹干扰作用下,群落的物种组成由相对低矮的物种组合趋向于向形态高大的、具有更高生产力潜力的物种组合转变。     

干旱区植物群落土壤水盐及根系生物量的空间分布格局

为研究干旱区群落根系生物量的空间分布格局及其与土壤中水分、盐分的关系,以宁夏沙湖地区的沙枣-芨芨草群落为研究对象,以立木冠幅的20%为带宽,由立木向空旷地依次划分8个冠幅梯度带(Z1-Z8),采用分层挖掘法对群落中植物根系生物量密度、土壤含水率、土壤溶液电导率的垂直与水平分布特征进行了研究.结果表明:随着离沙枣立木距离的增加,群落中植物根系生物量密度逐渐减小,总根系生物量密度较高层次的埋深渐次增加,各层次土壤含水率及不同土壤层次间土壤含水率的差异性依次变大,表浅层土壤溶液电导率趋势性上升,但在较深层次,位于立木冠层垂直投影区边缘的Z3带的电导率最低,向沙枣立木方向、空旷地方向两侧递增;同时发现,群落中两种主要物种间根系生物量密度较高的土壤层次总体上相互分离,离立木较近各带出现下层土壤含水率低于上层的逆含水率梯度层.总体上,群落中地下生物量、土壤水分、土壤溶液电导率的垂直与水平分布特征揭示,植物根系吸水与土壤水分蒸发是影响土壤剖面中盐分、水分分布与运动的两个主导因子.     

Temporal Variability of CO<Subscript>2</Subscript> and N<Subscript>2</Subscript>O Flux Spatial Patterns at a Mowed and a Grazed Grassland

Spatial patterns of ecosystem processes constitute significant sources of uncertainty in greenhouse gas flux estimations partly because the patterns are temporally dynamic. The aim of this study was to describe temporal variability in the spatial patterns of grassland CO₂ and N₂O flux under varying environmental conditions and to assess effects of the grassland management (grazing and mowing) on flux patterns. We made spatially explicit measurements of variables including soil respiration, aboveground biomass, N₂O flux, soil water content, and soil temperature during a 4-year study in the vegetation periods at grazed and mowed grasslands. Sampling was conducted in 80 × 60 m grids of 10 m resolution with 78 sampling points in both study plots. Soil respiration was monitored nine times, and N₂O flux was monitored twice during the study period. Altitude, soil organic carbon, and total soil nitrogen were used as background factors at each sampling position, while aboveground biomass, soil water content, and soil temperature were considered as covariates in the spatial analysis. Data were analyzed using variography and kriging. Altitude was autocorrelated over distances of 40–50 m in both plots and influenced spatial patterns of soil organic carbon, total soil nitrogen, and the covariates. Altitude was inversely related to soil water content and aboveground biomass and positively related to soil temperature. Autocorrelation lengths for soil respiration were similar on both plots (about 30 m), whereas autocorrelation lengths of N₂O flux differed between plots (39 m in the grazed plot vs. 18 m in the mowed plot). Grazing appeared to increase heterogeneity and linkage of the spatial patterns, whereas mowing had a homogenizing effect. Spatial patterns of soil water content, soil respiration, and aboveground biomass were temporally variable especially in the first 2 years of the experiment, whereas spatial patterns were more persistent (mostly significant correlation at p < 0.05 between location ranks) in the second 2 years, following a wet year. Increased persistence of spatial patterns after a wet year indicated the recovery potential of grasslands following drought and suggested that adequate water supply could have a homogenizing effect on CO₂ and N₂O fluxes.     

克隆整合对无芒雀麦(Bromus inermis)忍受沙埋能力的影响

无芒雀麦是浑善达克沙地植物群落中占优势的多年生根茎禾草。研究了克隆整合特性对无芒雀麦忍受沙埋能力的影响。结果表明,克隆整合显著提高了远端完全沙埋分株的存活,耗-益分析表明远端沙埋分株的生物量、分株数、叶片数、根茎节数和根茎总长显著受益于克隆整合,而与之相连的近端非沙埋分株却没有产生显著的损耗,并且随着沙埋程度增加时,远端沙埋分株的收益有增大的趋势。因而,克隆整合特性是无芒雀麦对严酷沙埋环境形成的重要适应对策,它能够缓解沙埋对无芒雀麦存活、生长的胁迫,提高其在半干旱沙化地区的适合度。     

介质供氮水平对10种禾草幼苗生长及氮效率的影响

以10种常用禾草幼苗为材料,通过霍格兰溶液培养法观测了不同供氮水平下禾草的生长及氮效率特性,比较不同禾草的耐介质低氮特征差异.结果表明:介质低氮环境对草地雀麦的株高、根长、根体积、叶面积、地上和地下生物量,以及无芒雀麦的株高、根体积和根长的影响较小;不同介质供氮水平下,草地雀麦能维持相对较高的叶绿素含量,无芒雀麦与苇状羊茅具有较强的氮素吸收和同化能力,从而使草地雀麦、无芒雀麦与苇状羊茅表现出相对较强的耐介质低氮特性.可见,不同禾草草种幼苗对介质供氮水平变化反应存在明显差异,据此可筛选耐介质低氮的禾草草种资源.     

宁夏草地土壤有机碳空间特征及其影响因素

草地是重要的碳汇资源库,在陆地生态系统碳循环中扮演着重要角色。探明草地土壤有机碳的空间分布格局及其影响因素对于推动区域生态系统碳汇管理,实现“双碳”目标和绿色高质量发展具有重要意义。以宁夏三种主要草地类型为研究对象,基于野外样点调查,采用结构方程模型,分析了草地土壤有机碳的空间分布特征及其影响因素。结果表明：不同类型草地土壤有机碳含量表现为草甸草原高于典型草原,荒漠草原最低,垂直剖面上均随土壤深度的增加而降低。草甸草原和荒漠草原有机碳空间变异自表层向下逐渐增大,典型草原在20—40 cm土层变异系数达到最大。有机碳分布在区域上从南部六盘山山地向中部干旱风沙带逐渐降低。路矩分析发现,海拔高度、地上生物量、降水量、温度和土壤含水量可解释土壤有机碳空间变异的91.4%。海拔高度对土壤有机碳总效应最大(作用系数为0.78),海拔高度引起的降水和温度等要素区域分异间接影响土壤有机碳含量;地上生物量对土壤有机碳的直接正向效应最大(0.559);降水量对土壤有机碳效应分为直接效应和作用于生物量及土壤含水量的间接影响;温度表现为通过生物量对土壤有机碳间接产生负向效应(-0.259)。宁夏草地土壤有机碳...     

广东山区土壤有机碳空间变异的尺度效应

研究土壤有机碳的尺度效应能够为区域生态环境保护和确定合理的土壤取样间距提供科学依据。采用土壤类型法估算了广东山区表层(0-20 cm)和全剖面(0-100 cm)土壤有机碳密度,选择4条采样带,获取采样间距为250 m的土壤有机碳密度序列,并利用离散小波变换工具对其进行多尺度分解,得到2×250 m、2²×250 m、2³×250 m、2⁴×250 m、2⁵×250 m和2⁶×250 m 6个分解尺度上的小波信息,计算小波信息方差。结果表明:土壤有机碳密度具有较强的空间异质性,其空间异质性的大小受控于不同尺度下土壤有机碳密度分布格局的主导因子影响程度;整体上在大于等于1 km的尺度,其空间异质性较强;各个样带特征尺度的差异与各样带的土壤和植被类型、地貌特征以及土地利用方式、耕作管理方式等人类活动干扰强度有关。     

沙埋对无芒雀麦种子萌发和幼苗生长的影响

研究了沙埋对浑善达克沙地植物群落中多年生禾草无芒雀麦种子萌发、出苗和幼苗生长的影响.结果表明:无芒雀麦种子能在深度≤12cm的沙埋中萌发,≤8cm的沙埋中出苗.在此范围内,随着沙埋深度的增加,无芒雀麦种子的萌发率和出苗率逐渐降低.沙埋深度在植株高度的33%时,无芒雀麦1周龄和2周龄幼苗均全部存活,且总生物量≥对照(未沙埋幼苗);当沙埋深度增至植株高度的66%时,1周龄和2周龄幼苗的存活率分别降至70%和25%,生长也受到抑制;而遭受全部沙埋时,1周龄和2周龄幼苗均不能存活.遭受沙埋后,无芒雀麦幼苗分配较多的生物量用于地上部分的生长,其生物量分配模式改变可能是无芒雀麦幼苗对沙埋环境的重要适应对策.