祁连山北坡退化林地植被群落的自然恢复过程及土壤特征变化

采用长期定位观测的方法,研究了祁连山北坡退化林地人工抚育下2001-2008年间植被群落的自然恢复过程和土壤特征变化。结果表明:人为干扰消除后,退化林地群落环境逐渐优化,群落的科、属、种均明显增加,物种成员更替频繁;灌木和乔木物种出现后,群落垂直高度增大,群落结构出现成层现象;群落总体多样性指数呈不断增大的趋势,在空间结构上,Patrick丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数表现出:草本层>灌木层>乔木层的规律,而Pielou均匀度指数变化相反;土壤含水量、土壤有机碳和全氮含量随植被恢复均不断增加。在实施封育禁牧措施后,退化林地实现了由草本群落-灌木群落-乔木群落方向的快速演替,当恢复到早期的先锋乔灌混交阶段时,群落的物种组成、结构和多样性趋于复杂化,土壤性状也得到一定改善,显示出相对较好的适应性和恢复效果。     

祁连山北坡高寒草地狼毒种群格局

在祁连山北坡高寒退化草地,采用空间序列代替时间序列与点格局相结合的分析方法,研究了小尺度上狼毒种群的组成特征和分布格局.结果表明:伴随狼毒分盖度的增加,狼毒植株数总体上呈现先增大后减小的分布规律;幼株分布格局由随机分布向聚集分布过渡,聚集强度表现出先增强后减弱的规律,成株分布格局基本表现为随机分布;狼毒分盖度较低时,不同大小级狼毒种群在0～100 cm尺度上均表现为随机分布,狼毒分盖度较高时,随着种群的发育,分布格局由聚集分布向随机分布过渡.种群的分布格局与种群的扩散阶段存在密切的关系,狼毒种群通过斑块合并、斑块吞并以及竞争作用和协同作用的相互转化实现种群的扩散.     

黑河上游高寒退化草地狼毒种群小尺度点格局分析

植被斑块化是自然界的一种普遍现象, 斑块的形成和变化对植物种群格局的形成和变化具有重要影响。在黑河上游祁连山北坡高寒退化草地, 采用点格局分析方法, 研究了小尺度上狼毒(Stellera chamaejasme)种群的种群密度、组成格局以及分布格局。结果表明: 随着狼毒种群分盖度的增大, 种群密度、领地密度和组成格局呈现规律性的变化, 斑块内部狼毒种群的数量出现增减交替变化趋势, 组成格局规律明显; 狼毒种群的分布格局表现出与尺度关联的变化趋势, 在31%-40%分盖度下, 狼毒种群在所有尺度上表现为随机分布, 在41%-50%、51%-60%、61%-70%、71%-80%分盖度下随着尺度增大, 分布格局的基本模式为: 随机—聚集—随机或均匀—随机—聚集—随机分布, 在聚集状态下, 聚集强度不同。以成株为核心的斑块内部种群表现为随机分布或均匀分布, 相对于外部表现为聚集分布, 随着成株个体数量的逐渐增多, 种群竞争关系由种间竞争转化为种内竞争, 促进了斑块扩张与合并、斑块增多与吞并, 从而实现了种群扩散。     

高寒退化草地甘肃臭草种群分布格局及其对土壤水分的响应

植物种群对土壤水分响应的异质性是其格局形成和演变的环境基础.在石羊河上游的高寒草地,运用点格局分析法和群落调查法,研究了甘肃臭草单一优势种群斑块发育过程中的种群小尺度点格局和土壤水分特征.在4个发育阶段甘肃臭草种群的空间格局由聚集分布过渡为随即分布,土壤水分均呈现出从斑块中心向边缘增大的趋势;在斑块形成、扩散、稳定阶段,甘肃臭草斑块以类似“同心圆”的方式向周围土壤水分高的空间扩散,斑块半径由0.5m扩大至1.5m,种群的高度、密度、盖度由斑块中心向边缘递减;在衰退阶段斑块中心出现裸斑,种群的高度、密度、盖度以类似“同心圆”方式从中心向边缘逐层递增.在甘肃臭草斑块消长过程中,种群的分布格局和主要生物学特征与土壤水分之间不同阶段表现出不同的对应关系.     

祁连山北坡自然恢复林地灌木层物种多样性及种间关联动态

采用空间代替时间的原则,选择7个主要自然演替群落序列,用多项指标对灌木层物种多样性进行了测度,同时采用2 ×2列联表,通过方差比率法和x2检验对不同演替阶段群落灌木层物种总体关联性和主要优势种的种间联结性进行了分析.结果表明:灌木层Gleason指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数在针阔混交林阶段相对较高,而均匀度指数在银露梅灌丛群落最高,生态优势度指数则在青海云杉林阶段最高;灌木植物间的正负联结比除山杨白桦混交林＞1外,其他群落都＜1,反映了演替序列上群落灌木层各物种间的关系以竞争为主;随着群落的演替,灌木层绝大多数种对间的关系逐渐由关联不显著-显著或极显著关联-无关联或关联不显著的方向转变;总体关联性由恢复初期灌丛群落的负关联-阳生性阔叶纯林的负关联-阳生性阔叶混交林的正关联-针阔叶混交林的负关联-中生性针叶林的正关联变化.演替序列上灌木层物种多样性和种间关系的变化,可能与群落结构分层导致的生态位分离与重叠有关.     

高寒山区一年生混播牧草生态位对密度的响应

生态位指一个种群占据的时空位置及其与相关种群之间的功能关系,密度是混生种群生态位发生变化的主要制约因子.2010年6-9月采用取代系列实验方法,在石羊河上游建立1年生人工混播草地,按燕麦(Avena sativa L)与毛苕子(Vicia villosa Roth)的密度比例设置KY(1∶0)、A(8∶2)、B(6∶4)、C(5∶5)、D(4∶6)、E(2∶8)和KM(0∶1)7个密度组,研究了时间序列和密度梯度下燕麦与毛苕子生态位宽度和生态位重叠.结果表明:随着牧草的生长,5种混播草地中燕麦的生态位宽度逐渐减小,毛苕子的生态位宽度逐渐增加,燕麦与毛苕子的生态位重叠逐渐减小;混播草地中随着燕麦相对密度的减小和毛苕子相对密度的增加,燕麦的生态位宽度逐渐减小,毛苕子的生态位宽度逐渐增加,燕麦与毛苕子生态位重叠逐渐增加.牧草生长过程中密度制约使两种混播牧草应对种内、种间竞争的资源分配策略发生了调整,使种间关系和群落结构趋于稳定,形成一个相互稳定和相互影响的生态系统,实现了资源利用的最大化.     

高寒山区混播草地燕麦和毛苕子种间的竞争关系

植物通过调整生长发育阶段的生长行为和形态特征来适应种间竞争关系的变化.在祁连山区建立了禾本科牧草燕麦与豆科毛苕子混播草地,以相对产量(RY)、相对密度(RD)和相对产量总值(RYT)为指标,研究了这2种1年生植物在不同物候期的种间竞争关系.结果表明:随着物候期的变化,种间竞争关系发生着动态变化,在出苗期,二者存在激烈的种间竞争,2个物种限制彼此相对数量的发展,株高、叶片数等增长缓慢;分蘖期,种间竞争转换为种间协作,分蘖数、叶片数等迅速增大,相对产量总值不断积累;进入拔节期,毛苕子开始扩大相对数量,限制了燕麦的生长,导致了激烈的种内竞争;到结实期,种内竞争再次转化为种间竞争.不同物候期的燕麦和毛苕子通过对植物形态可塑性的调整,更好地响应了种间竞争关系的转换.     

高寒山区混播草地燕麦和毛苕子种间竞争对密度的响应

混播草地种内与种间竞争的强弱和转化受混播牧草相对密度的制约。2010年6-9月采用取代系列实验方法,在石羊河上游建立燕麦(Avena sativa)和毛苕子(Vicia villo-sa)混播草地,按燕麦与毛苕子相对密度设置1∶0(KY)、8∶2(A)、6∶4(B)、5∶5(C)、4∶6(D)、2∶8(E)和0∶1(KM)7个处理,研究了密度制约下混播草地一年生牧草种间竞争的变化。结果表明:混播草地在密度影响下各物候期的种内与种间竞争发生不同程度的转化,所有混播处理中燕麦相对产量(RYy)随牧草的生长逐渐增加;混播处理A、B和C中毛苕子相对产量(RYm)随牧草的生长逐渐减小,混播处理D和E中逐渐增加;在燕麦出苗期和分蘖期除混播处理A外其余混播处理中两牧草为敌对关系(RYT<1),在牧草生长后期所有混播处理中两牧草转化为共生关系(RYT!1),且燕麦的竞争能力强于毛苕子(RCCy!1、RCCm"1);所有混播处理在牧草整个生长阶段的竞争偏利于燕麦(AG<1)。混播草地内种间竞争在各物候期表现出明显的密度制约现象,实现了资源协同利用目标。     

黑河上游天然草地蝗虫空间异质性与分布格局

蝗虫空间分布格局是物种长期适应自然的结果,是蝗虫与环境、蝗虫之间关系的反映,有助于理解蝗虫发生学的环境背景。采用地统计学方法,在黑河上游山区天然草地研究了微生境影响下的蝗虫空间格局与异质性。结果表明:该区域5种优势种蝗虫的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;不同种类蝗虫样点之间空间依赖的范围为2.29—24.59 m;在蝗虫种群总异质性中随机部分引起的空间异质性占15.77%—88.64%。受食性和栖息地选择的影响,蝗虫种群形成了片状和斑块状的分布格局;尺度依赖性使蝗虫分布格局趋于多元化和繁杂化的特点,不同蝗虫种群之间相互交错嵌插,同种蝗虫高低值呈非均匀扩散,整体上形成了均衡性与互补性的斑块镶嵌结构,这种分布格局反映了蝗虫对生境和气候变化的多元适应性结构。     

不同高寒退化草地阿尔泰针茅种群的小尺度点格局

种群空间格局是种群自身特性、种间相互关系及环境条件综合作用的结果。采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡选择未退化、轻度退化、中度退化和重度退化等4种高寒草地,分析了阿尔泰针茅(Stipa krylovii)种群斑块特征、株丛结构和点格局特征。结果表明:阿尔泰针茅在衰退过程中种群密度和种群领地面积减小,空斑面积增大,领地密度先增大后减小,小株丛(株丛径0.1-1.0 cm)比例增加,大株丛(株丛径2.1-7.0 cm)比例减小;不同草地梯度中阿尔泰针茅种群的空间格局存在明显差异:未退化草地中阿尔泰针茅种群在0-64 cm尺度上为均匀分布,64-100 cm尺度上为随机分布;中度退化草地中阿尔泰针茅种群在0-70 cm尺度上为随机分布,而在70-100 cm尺度上为聚集分布;轻度退化和重度退化草地中阿尔泰针茅种群在0-100 cm尺度上均为随机分布。在放牧干扰和种间竞争作用下,阿尔泰针茅种群斑块从中心开始破碎,并逐渐向四周辐散,引起小尺度上种群斑块间分布格局出现"随机分布-聚集分布-随机分布"转变,促使原有斑块被分割为多个直径较小的"岛"状小斑块并进一步分化,最终种群斑块完全破碎、草毡层逐步消失,从而造成阿尔泰针茅种群的衰退。