羊草＋大针茅草原群落退化演替机理的研究

通过比较退化与未退化典型草原群落中主要植物种的个体数量特征和根系分布的差异 ,在内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场中国科学院草原生态系统定位研究站的实验样地上通过为期 11年 (1983～ 1993)对退化草原群落恢复演替过程中植物个体特征动态的监测 ,证明以节间缩短、叶片变短和根系分布浅层化为特征的植物个体小型化是在过度放牧所致草原退化中联系导因与结果的机理性中间环节。植物个体小型化使群落生产力水平下降 ;也使各个种群构建群落的功能衰退 ,并由此导致原来占据的资源空间被释放出来 ;释放出的资源诱使家畜不喜食的种群大量拓殖 ,从而出现优势种更替。因此 ,植物个体小型化现象及其生态学作用可以很好地揭示过牧条件下草原群落退化所表现出的生产力锐减和优势种更替特征的机理     

内蒙古草原退化群落恢复演替的研究II. 恢复演替时间进程的分析

 根据内蒙古典型草原地带的羊草+大针茅草原退化变型一冷蒿群落封育12年(1983—1994)的动态监测数据进行分析,对群落恢复演替轨迹取得以下认识： 1．依据群落优势种的更替及主分量分析结果可将恢复演替过程划分为冷蒿优势阶段、冷蒿+冰草阶段、冰草优势阶段、羊草优势阶段。 2;退化草原群落在恢复演替过程中,群落生产力的变化表现出阶梯式跃变和亚稳态阶面相间的特点。第一次跃变发生在1984年,上升到第二个阶面,第二次跃变发生在1990年,进入了第三个阶面,已接近于原生群落的生产力。 3．群落生产力与水资源量的关系因恢复演替阶段不同而异。第一亚稳态时期,群落地上现存生物量大体处于166g·m-2的水平上,生长季降水量达176mm以上时,增加降水对群落生产力的提高不发生显著影响。第二亚稳态时期,群落生物量与降水量之间的相关性显著。可推算出群落于物质生产用水量介于1.1～1.6mm·g-1之间。此值在1.1mm·g-1时,群落对水资源的利用效率最高,而在1.6mm·g-1时群落生物量达到最大值。 4．在恢复演替进程中,群落密度的位点常数约为271.5株·m-2,循此常数上下波动,表现出拥挤与稀疏交替发生的过程,构成了恢复演替的节奏性变化。群落生物量的跃变与亚稳态的形成,以及群落密度的拥挤与稀疏交替作用是群落恢复演替的内在机制。恢复演替的速度,到第10年发生了1.78个半变的生态距离。5．草原退化群落恢复演替过程中,按照其节奏性及生产力跃变与亚稳态的规律,调控放牧利用强度或采取技术措施,调节群落拥挤和稀疏的交替过程可加速恢复演替进程。     

内蒙古典型草原生态系统健康评价

以草原生态系统中的植物-土壤-大气界面的关键生态过程为基础,结合典型草原生态系统的群落特征及其退化演替模式,并考虑水分因子的限制作用,在确定生态系统健康评价模式(参照)系统和基况评价指标的同时,建立了典型草原生态系统健康评价的CVOR综合指数的计算模型和方法.通过分析放牧压力和围封保育对内蒙古典型草原生态系统健康的影响,检验了CVOR综合指数的可行性,可为草原生态系统健康管理提供一个综合、简单、准确、宜行的评价方法.     

豆科锦鸡儿属(Caragana Fabr.)植物地理分布与分化研究

豆科锦鸡儿属约80种,可以明确地分为6组14系.编绘了79个种的分布图,在此基础上,描述了每个种的分布范围和生存生境,以系和组为单位探讨了锦鸡儿属植物各类群的分布规律,并进一步研究了种类形成和演化过程.Sect.Caragana为东亚--蒙古高原分布型,其Ser.Caraganae的种类在东亚地区随纬度的变化呈现出明显的地理替代分布规律,Ser.Microphyllae在蒙古高原地区随经度的干旱梯度变化呈现出清晰的种类替代关系,本组各系间也有明显的地理替代分布现象.Sect.Prunosa为东亚--中亚间断分布型.Sect.Longispina为喜马拉雅分布型.Sect.Tragacanthoides为环青藏高原--北极高山分布型.Sect.Frutescentes广泛分布于亚洲干旱地区.Sect.Chamlagu为东亚分布型.本属种类可分为6个分布型,分布型之间的关系揭示了亚洲干旱区植物区系形成的渊源和联系.Sect.Caragana为本属的原始类群,起源于东亚,曾广泛分布于亚洲大陆,随青藏高原的隆起,原始类群就地分化形成不同的类群,在此基础上迁移分化适应,形成了现代多样的分布格局,中亚为本属的分化中心.     

内蒙古草原生态系统健康评价的植物群落组织力测定

在草原生态系统健康评价的研究中 ,根据 1981～ 2 0 0 3年对内蒙古锡林河流域 (N4 3°38′E116°4 2′)典型草原的代表性植物群落 :羊草 大针茅草原群落生产力动态监测和退化草原恢复演替进程的监测数据 (每年 9次采样 ,15 d一次 ,每次 2 0个 1m2样方 ) ,计算物种累积频率 fi、累积相对生物量 mi、累积植株相对高度 hi。定义 li=10 0 0 fi· mi· hi 为草原植物种群组织力参数 ,全部种群的组织力参数可作为群落的组织力参数。组织力参数有显著的分异性 ,按大小排序 ,可确定植物种在群落中的作用等级和互补效应。不同等级的物种占用环境资源的能力不同是群落自组织的根源。种间互补作用是充分利用环境资源、适应环境波动 ,维持群落生产力的自组织机制。用不同时段的短周期数据得到的原生群落组织力参数与用长期监测数据得到的结果表现了相同的等级关系 ,而退化草原群落的植物种群组织力参数则表现出等级关系的显著差异。可以认为物种间的等级关系和互补功能体现了群落的组织力。故组织力参数可用于评定群落组织力     

草原群落退化与恢复演替中的植物个体行为分析

定义植物个体小型化是在草原过度放牧条件下 ,草原植物植株变矮 ,叶片变短、变窄 ,节间缩短 ,以及根系分布浅层化等性状的集合。小型化个体的生态学属性介于环境饰变与生态型之间 ,特称之为扰动响应型。个体小型化逆转过程表现出集体行为 ;小型化个体具有维持其形状的保守性 ,变化的阶段性和突变性 ;小型化的逆过程即正常化过程 ,与演替时间有关。个体小型化是过度放牧下群落生产力衰退的重要表现 ,是对过度放牧的负反馈机制。在草原群落退化演替机理研究中 ,对个体小型化的深入认识是十分重要的环节。     

内蒙古典型草原不同恢复演替阶段植物养分化学计量学

对内蒙古典型草原不同恢复演替阶段群落土壤养分动态及空间格局、植物养分及其化学计量比时空动态、植物与土壤养分相关性等进行了分析,以揭示放牧干扰对植物的养分及其化学计量比影响。结果表明:土壤各养分含量表现为恢复群落略高于严重退化群落,土壤全氮(STN)/土壤全磷(STP)恢复群落高于严重退化群落,土壤有机质(SOC)/STN恢复群落低于严重退化群落;大多数植物叶片C含量在恢复群落最高,严重退化群落最低,与恢复演替时间呈正相关,而植物的全氮(TN)和全磷(TP)含量则是严重退化群落最高,恢复群落最低,与退化程度呈正相关,且TP含量的变幅明显高于TN含量;植物叶的N:P和C:N表现为严重退化群落最低,与退化程度呈负相关;严重退化群落植物相对于P而言,总体上表现为缺N;而恢复群落相对于N而言,更为缺P,或同时缺N和P;群落优势种化学计量学特征对群落演替方向有一定的指示作用。     

阿拉善荒漠区一年生植物层片物种多样性及其分布特征

一年生植物层片是阿拉善荒漠区荒漠与绿洲生态系统的恒有植物层片,对荒漠生态系统的稳定和当地畜牧业的生产都有重要作用．对该层片的物种多样性及其在群落中的分布特征分析表明,荒漠与绿洲生态系统中,一年生植物层片植物种有12科35属61种,可归为一年生小禾草、一年生猪毛菜、一年生蒿类和一年生杂类草4个类群,并可划分成12种区系地理成分,其中有10个阿拉善或近阿拉善特有种．一年生植物层片广泛分布于土质、沙砾质、沙质、砾质、石质、盐土荒漠及各种类型的绿洲群落中,常一种或几种组成层片,均匀或斑块状分布,或沿水线分布．此外,还分析和评价了一年生植物层片在群落中的分布差异、生态适应模式与功能．     

内蒙古草原退化群落恢复演替的研究I. 退化草原的基本特征与恢复演替动力

 本项研究自1983年起在锡林河中游对放牧退化的冷蒿(Artemisia frigida)占优势的草原群落变型进行封育恢复实验与长期监测。每年在植物生长季以15天为间隔进行取样测定,即每年测定9期,每期做10或20个1m×1m的样方。测定项目包括：群落中各植物种群的地上现存生物量、密度、高度、花(果)枝数等。还采用改进的样方方差法监测植物种群空间分布格局的动态。并同时在保护良好的羊草+大针茅(Leymus chinensis+Stipa grandis)群落中进行测定取得完全对应的数据,作为对照系列。以上两种群落的土壤水分与养分动态的长期监测由本站土壤组承担。根据连续十二年监测数据的分析,对退化草原群落的性质与特征提出以下的认识,并对退化草原恢复演替的驱动因素进行厂探讨。1．草原退化演替阶段是与一定强度的放牧压力保持平衡而相对稳定的群落变形,退化阶段取决于牧压强度与持续的年代。2．当群落退化到冷蒿为主要优势种的阶段时,与原生群落的种类组成相比,只发生一定的数量消长变化,对群落的物种丰富度影响不大。3．退化群落植物种群空间格局的均匀性较高,随着恢复演替的进展,因一些种群斑块增大而使空间不均匀性增强。4．退化群落与其原生群落的种—生物量关系呈对数正态模式,其演替过渡阶段成为分割线段模式,也反映出群落资源分配格局与群落空间格局的关系。5．退化草原的显著特征是植被生产力下降,冷蒿群落的生物量下降到原生群落的30％～40％,家畜嗜食的植物种减少50％～70％总生产力不足原生群落的30％。6．退化群落在自然封育条件下能够迅速恢复的原因,可归结为植物在削除放牧干扰后的种群拓殖能力与群落资源(水分,矿质养分等)的剩余。群落资源条件是种群拓殖的物质基础,从而成为恢复演替的动力。     

降水变化对内蒙古典型草原地上生物量的影响

降水格局的变化是气候变化影响干旱和半干旱区草原植物群落结构和功能的关键过程。作为植物群落结构和功能的基本组成单位——植物功能群——对气候变化的响应差异明显。有关不同植物功能群如何响应降水格局的研究, 有助于揭示气候变化对干旱与半干旱区生态系统关键功能与过程稳定性的变异机制。该文利用1982-2015年的典型草原群落地上生物量长期动态监测数据及其所对应的气候数据, 系统揭示降水变化对干旱与半干旱区生态系统生产力的影响。主要研究结果如下: 1) 1982-2015年内蒙古典型草原区降水变化特征明显, 主要表现在降水集中度呈显著的降低趋势; 小降水事件(≤5 mm)明显增多。2)降水变化导致群落生物量呈下降趋势。其中, 多年生丛生禾草的生物量呈上升趋势; 一二年生植物、多年生杂类草、多年生根茎禾类草的生物量均呈下降趋势。3)群落生物量与生长季降水量、降水集中度呈显著的正相关关系。各功能群中, 多年生杂类草、半灌木和生长季降水量呈显著正相关关系, 灌木与降水集中度呈显著负相关关系。4)群落生物量与各等级降水的频率相关性均不显著, 但与I-II类(0.1-10 mm)降水贡献率显著负相关。各功能群中, 多年生杂类草与I类降水(0.1-5.0 mm)的发生频率和降水贡献率均呈显著的负相关关系, 与VI类降水(20-25 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。多年生根茎禾类草和VIII类降水(>35 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。说明小降水事件的增加将显著降低群落的地上生物量, 小降水事件对干旱、半干旱区植被生长具有重要的生态学意义。