Fractal root system of Melica przewalskyi along different aspect in degraded grassland

Aims Fractal root system is phenotypic plasticity result of plant root architecture to respond to environmental heterogeneity, may reflect the growth strategy of plants to adapt to environmental conditions. Our objective was to explore the relationship between root fractal dimension and fractal abundance of fractal root system of Melica przewalskyi population in response to aspect variation in the northwest of China. Methods The study site was located in a degraded alpine grassland on the northern slope in Qilian Mountains, Gansu Province, China. Survey and sampling were carried out at 40 plots which were set up along four slope aspects transects with 20 m distance between adjacent plots. Handheld GPS was used to determine the elevation, longitude and latitude of each plot. ArcGIS was used to set up digital elevation model (DEM). Community traits were investigated and six individuals roots of M. przewalskyi were collected randomly at each plot. The samples were cleaned and divided into different organs, then scanning the root with the Win-RHIZO for measurements of fractal dimension and fractal abundance in laboratory, and their biomass were then measured after being dried at 80 °C in an oven. Important findings With the slope aspect turned from north to east, west, and south, the density, height and soil moisture content of the plant community displayed a pattern of initial decline, the height, density, root fractal abundance of M. przewalskyi increased and the root fractal dimension decreased. The root fractal dimension was negatively associated with the fractal abundance in all aspects, but the relationship varied along the slope aspects gradient; there was a highly significant negative correlation (p < 0.01) between the root fractal dimension and fractal abundance at north slope and south slope aspect, whereas the correlation only reached a significant level (p < 0.05) at the east slope aspect and west slope aspect; indicating that there is a trade-off between the root fractal dimension and fractal abundance. In addition, when the slope aspect changed from north to east, west and south, the standardized major axis (SMA) slope of the regression equation in the scaling relationships between root fractal dimension and fractal abundance increased (p < 0.05), indicating that the roots of M. przewalskyi at the droughty southern slope have less branch and more sparse in the same soil volume of root exploitation and utilization. Consequently, the resource allocation pattern on reasonable trade-off between root fractal dimension and fractal abundance in different slope aspect of M. przewalskyi, reflects the relationship between the income and the cost of construction of plant root architecture.     

不同坡向高寒草甸土壤理化特性和微生物数量特征

阐明不同坡向草地土壤性质的空间分异格局,为退化草地的精准修复和科学管理提供参考。研究了青藏高原东缘高寒草甸退化草地不同坡向(北坡N、西北坡NW、西坡W、东坡E、东北坡NE、西南坡SW和南坡S)土壤理化性质和微生物数量特征。结果发现:从N→S坡向上,土壤有机质、碳氮比和全氮含量均呈下降趋势,土壤全磷含量和pH值在不同坡向间均无显著差异(P0.05),E坡向全磷含量最高((2.83±0.95)g/kg),NW坡向含量最低((2.07±0.12)g/kg);土壤细菌、真菌和放线菌数量变化呈波动现象,NW坡向的细菌((13.0×10~5±1.0×10~5)个/g)、真菌((14.0×10~3±0.0)个/g)和放线菌((24.0×10~4±1.0×10~4)个/g)数量最低,E坡向的细菌数量最高((85.5×10~5±2.5×10~5)个/g),S坡向的真菌((24.0×10~3±0.0)个/g)和放线菌((209.5×10~4±4.5×10~4)个/g)数量最高;回归分析表明,在E→S坡向上,随土壤含水量、有机质、碳氮比和全氮含量的增加,土壤细菌和放线菌数量均显著降低(P0.05),而土壤真菌数量随含水量、pH值、土壤养分含量的增加略有降低(P0.05)。可见,不同坡向高寒草甸土壤理化特征差异明显,也导致了土壤微生物数量分配格局的不同。     

坡向和坡位对四川夹金山灌丛群落结构与物种多样性特征的影响

研究不同坡向、坡位夹金山灌丛群落结构和物种多样性特征。结果表明: 在 24 个样地中,共有维管植物 186 种,隶属于 50 科 127 属。其中,灌木层有 32 种,隶属于 14 科 22 属,阴坡下坡位物种数最多;草本层有 154 种,隶属于 43 科 109 属,阴坡物种数最少。灌木层的平均高度表现为阳坡>半阳坡>阴坡,平均密度则相反;草本层平均高度表现为阴坡>半阳坡>阳坡,平均密度无显著变化。坡位仅对阳坡草本层平均高度有显著影响,灌木层物种多样性在阴坡较高,草本层物种多样性在阳坡下坡位和阴坡中坡位较高。坡向对灌木层和草本层 Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、物种丰富度指数、Pielou均匀度指数影响显著(除草本层 Simpson 指数),坡位对灌木层和草本层物种多样性指数均无显著影响,坡向和坡位的交互作用对草本层物种多样性的影响大于灌木层。冗余分析(RDA)表明,物种多样性不仅与坡向正弦值、坡向余弦值相关,也与群落结构特征相关性较大。     

坡向对香根草护坡地植物群落特征的影响

经连续2年定点调查,研究了不同坡向对香根草（Vetiveria zizanioides）护坡地植物群落早期演替阶段特征的影响。结果表明：最早迁入边坡地定居的主要为菊科、禾本科和豆科类植物,三者物种数占物种总数比例为59.09%～92.86%;不同坡向植物群落特征从香根草栽后第2年开始出现差异;阳坡香根草种群物种优势度明显高于阴坡的物种优势度,且阳坡香根草种群持续上升,阴坡香根草种群则呈衰退趋势;植物群落丰富度指数、多样性指数、均匀度指数均与群落中香根草物种优势度呈极显著线性负相关;生态优势度指数与群落中香根草物种优势度呈极显著线性正相关。     

南岭国家级自然保护区林下植物分布的地形相关性

以南岭国家级自然保护区山地森林群落林下植物为研究对象,探讨地形因子对林下植物分布的影响。该区3个海拔高度下的山地常绿阔叶林林下植物组成丰富,但个体多度在样方中的分布存在很大的空间异质性。在9000m^2的样地中设置的450个4m^2小样方,共记录到林下维管植物255种,隶属于95科、181属,总的物种个体多度为18203株。多响应置换过程（MRPP）分析表明,坡向和海拔（p〈0．0001）及坡度（p〈0．05）这3个地形因子对林下植被分布有显著的影响,其影响程度大小排序为：海拔〉坡向〉坡度。指示种分析（ISA）进一步确定了不同地形条件下具有显著指示值（IV≥50）的指示种。本项研究表明林下植物的空间分布会同时受到多个地形因子的影响,因此需综合各因子间的相互作用全面考虑;同时,MRPP结合ISA对于揭示群落植物分布的空间异质性及其与环境因子作用的相互关系、生物多样性保育、森林恢复以及造林引种等方面均有着重要的理论意义和实践价值。     

黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征

以黄土丘陵沟壑区3个植被区(森林区、森林草原区、草原区)不同坡向土壤作为研究对象,对土壤有机C、全N、全P、全K含量及其化学计量特征进行了研究.结果表明,不同植被区、坡向和土层土壤养分含量及其化学计量特征均有明显不同.土壤有机C、全N变异性较大,全P、全K变异性较小.表层土壤养分含量显著高于底层土壤;同一土层之间有机C、全N含量变异性较大,全P、全K含量变异性较小.不同坡向之间养分含量不同,阴坡最大,阳坡最小.土壤养分含量受植被类型及植被盖度的影响,森林区＞草原区＞森林草原区.土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K比都较稳定,C/N比的变化范围为5.65-12.57,平均值为9.44; C/P比的变化范围为3.62-17.32,平均值为8.15;C/K比的变化范围为0.10-0.55,平均值为0.26;N/P比的变化范围为0.43-1.38,平均值为0.86; N/K比的变化范围为0.01-0.05,平均值为0.03;P/K比值较稳定,为0.03.土壤有机C和全N极显著正相关,全N和全P极显著正相关.     

重度火烧迹地微地形对土壤微生物特性的影响——以坡度和坡向为例

通过对大兴安岭重度火烧迹地不同坡度和坡向的土壤微生物群落进行调查研究,旨在揭示重度火烧迹地过火6a后森林恢复过程土壤微生物群落的变化规律与影响因素.研究结果表明:平地土壤微生物生物量碳含量(MBC)和土壤微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)均高于坡地,其中MBC/MBN达到差异极显著水平.平地土壤微生物的代谢活性AWCD值、对31种4类碳源(糖类、脂类、氨基酸、代谢物)的利用能力和Shannon-Winner多样性指数(H')均极显著低于坡地.西坡土壤微生物AWCD值和H'高于南坡,但AWCD和H'与土壤养分、pH值、EC无显著相关关系,说明坡向可能与土壤微生物代谢活性和多样性的关系并不密切,反映了两坡向土壤微生物群落结构的相似性.坡度由于影响了土壤养分和水分条件,进而影响了土壤微生物的生物量、群落结构、物种多样性和碳源利用能力.火烧迹地恢复初期平地土壤微生物量碳高于坡地,西坡高于南坡;恢复6a后,土壤微生物量碳的差异己不显著,但土壤微生物群落结构、物种多样性以及代谢特性仍具有显著差异,这可能与地形坡度仍然显著影响土壤水分含量的因素有关.     

四川省二郎山常见被子植物资源和分布特征

二郎山国家森林公园海拔3 437 m.生态环境保护良好,植物种类繁多.为进一步了解二郎山常见被子植物种类,探讨植被的垂直地带性变化和坡向性变化,对二郎山植物进行野外实地调查取样,所采集的200余份标本进行鉴定分析,结果表明,四川二郎山常见被子植物184种,8变种,主要属蔷薇科、菊科、杜鹃花科、毛茛科等科.由于二郎山的特殊地理位置,其常见被子植物具有明显的垂直性变化和坡向性变化.     

基于RS、GIS的天目山自然保护区植被空间分布规律研究

以RS、GIS技术为工具。将天目山自然保护区的TM遥感影像进行处理与分类得到该区的植被分布图。利用GIS空间分析功能。研究了天目山自然保护区内各植被类型空间分布规律。重点研究了其中的一种植被类型。研究结果定量描述了自然保护区内各植被类型的高程、坡向、坡度分布,给出科学的统计结果。总结了研究区内植被类型的空间分布规律,把对植被类型的空间分布规律的定性理解转为定量描述,结合实际给出了理论解释。为自然保护区的规划、管理和保护提供了科学依据。     

川西高原不同坡向云、冷杉树轮对快速升温的响应差异

在川西高原松潘县二道海林区的东南坡、西北坡和扎日寺林区的东坡用零信号法建立4条云、冷杉树轮年表,通过年轮 气候响应分析、多因素方差分析等方法研究不同坡向树木生长对快速升温的响应差异.结果表明： 快速升温(1980年)后,东坡紫果云杉生长显著加速(0.011 a^-1),而西北坡紫果云杉生长则显著降低(-0.006 a^-1),东南坡紫果云杉和西北坡岷江冷杉生长降低,但不显著.随着快速升温,不同坡向云、冷杉径向生长与气候因子的关系均出现显著变化.快速升温后,生长季温度对东坡紫果云杉径向生长的促进作用显著增加,对东南坡和西北坡紫果云杉径向生长的抑制作用也显著增加,但生长季温度对西北坡岷江冷杉径向生长的影响在升温前后变化不明显.5月降水量对东坡紫果云杉径向生长由升温前的抑制作用变为升温后的显著促进作用,而对东南坡和西北坡紫果云杉径向生长的抑制作用显著增加,5月降水量对西北坡岷江冷杉径向生长的影响在升温前后变化不明显.树轮与帕尔默干旱指数响应分析表明,快速升温后,不同坡向的土壤湿度变化是造成树轮响应差异的重要原因.多因素方差分析表明,坡向与温度、降水的综合作用是影响紫果云杉径向生长的重要因素.因此,在模拟预测树木生长对气候变暖的响应动态时,应考虑不同坡向与温度、降水的综合作用.