松嫩平原破碎化羊草草甸退化演替系列植物多样性的空间格局

物种多样性格局是国际生物多样性科学前沿领域热点问题.本文以松嫩平原破碎化羊草草甸退化演替系列(6种植物群落、144个斑块)为研究对象,系统地探讨了其α、β和γ多样性空间格局及其机理.结果表明:在羊草草甸退化演替系列中共发现87种植物,但没有一种能分布于所有斑块;羊草+鸡儿肠群落或羊草群落的α、β和γ多样性较高,多稀有种和特有种;碱地肤群落最低,少稀有种,无特有种;γ多样性与α多样性显著正相关,但与β多样性无相关性.各植物群落的α多样性与单个斑块面积呈显著幂函数关系,β多样性(相似性指数Sjk)仅羊草+鸡儿肠群落呈显著幂函数关系;斑块平均面积和总面积与α、γ多样性呈显著正相关,与β多样性无相关性.群落的物种丰富度越高,稀有种和特有种就越多,物种在局域斑块上灭绝的可能性越大;β多样性在物种多样性格局中的重要性与生境破碎化程度有关.     

黄河三角洲植物生态位和生态幅对物种分布-多度关系的解释

物种分布与多度间的正相关格局非常普遍,但该格局的生态机制却一直不太明确。研究者提出了很多假说来解释这种分布-多度关系,其中物种的生态幅和生态位（资源可利用性）机制的研究较多。为了验证物种的生态幅和生态位是否能解释物种的多度-分布格局,本文研究了黄河三角洲地区湿地植物分布、多度、生态位和生态幅间的关系,结果表明：该区物种分布与多度呈显著正相关,且均与生态幅显著正相关,物种分布与生态位显著负相关,但物种多度与生态位相关性不显著。这说明物种的分布越广,其多度越高,环境容忍度越大;而可利用资源更多的物种分布更广,环境容忍度越大的物种多度越多,资源可利用性对该区物种多度影响不大。本研究说明物种生态幅能解释物种分布-多度正相关格局,而生态位假说不能很好的解释这一格局;应该还有其他因素一起解释这一物种分布-多度正相关格局。     

放牧影响下羊草草地主要植物种群生态位宽度与生态位重叠的研究

本文采用Shannon—Wiener和Pianka公式,在土壤水分、土壤含盐量和土壤有机质含量三维生态因子梯度上测定了松嫩草原碱化羊草草地放牧演替系列12种主要植物种群的生态位宽度和生态位重叠。结果表明,植物种群长期适应由放牧引起的群落和土壤环境因子梯度变化是种群生态位分化的主要原因。优势种羊草种群生态位宽度最大,三维上生态位宽度分别为0.910、0.869和0.930。五脉山黧豆和湿生植物生态位宽度均很窄。增加种表现出较强的适应环境能力,生态位宽度都较大。在放牧演替的先锋植物中,只有虎尾草生态位宽度较大(三维上平均0.707),角碱蓬和星星草种群生态位宽度均很窄。生态位宽度较大的物种与其它种群间生态位重叠较大。分布于相同或相邻放牧阶段及具有相同或相似环境要求的物种间生态位重叠较大。放牧条件下,羊草群落的演替过程也就是种群生态位分化的过程。     

中国北方典型草地物种丰富度与生产力的关系

利用2002–2004年内蒙古和甘肃南部几种典型草地的实测资料,研究了不同尺度物种丰富度与生产力的关系,并初步探讨了其形成机制。结果显示,温带草地的物种丰富度随生产力的增加而增加,但受空间尺度影响。在群落尺度(同一群落),在7种样方数大于15的群落中,仅沙生针茅(Stipaglareosa)群落物种丰富度与生产力呈现单峰型关系,其余均呈现线性正相关关系;在植被类型尺度,物种丰富度–生产力之间表现为显著的正相关关系;在研究区尺度,物种丰富度随生产力的增加而显著增加。研究还表明,研究区群落生产力的变化范围为13–368g·m–2·yr–1,物种丰富度为4–35种;生产力从高到低的顺序为:高寒草甸>草甸草原>典型草原>荒漠草原。     

兰科植物种群动态研究进展

兰科植物种群动态研究中,种群统计学分析能够很好地揭示植物个体在时空上的变化,是研究种群动态的核心.在自然生境中,许多附生兰科植物更倾向于离散或斑块状分布,可以通过集合种群研究分析斑块之间个体的基因流动,判断物种种群保护的规模.长期的种群动态研究能够获得兰科植物生活史和种群动态方面的可靠信息,以及一定环境条件下其时空波动及与种群功能之间的关系;短期的研究能够更好地理解具有结构性的独立植株与其所处的群落间的关系.本文根据种群生态学原理以及兰科植物的生态特点,从种群的密度及分布、种群统计学、种群的调节、集合种群和种群生存力分析（PVA）模型等方面阐述了国内外兰科植物种群动态研究进展.     

草地群落放牧干扰梯度β多样性研究

放牧过程通过牲畜的啃食、践踏作用干扰草场环境,使草地群落的物种组成发生变化,植物种群的优势地位发生更替。结果表明,随放牧干扰强度加重,从盐湿化草甸到典型草原,群落植物种丰富度呈下降趋势。β多样性测度结果显示,盐湿化草甸和羊草杂类草草甸群落物种变化的中度干扰出现在轻牧→中牧阶段,并在整个放牧干扰进程中,表现较低的稳定性;草甸草原和典型草原群落出现在中牧→重牧阶段;而荒漠草原物种变化表现出高度的稳定性,从轻牧到过牧物种替代仅1～3种。各群落放牧干扰植物多样性的稳定性次序是:荒漠草原>典型草原≥草甸草原>盐湿化草甸.     

草地群落放牧干扰梯度β多样性研究

放牧过程通过牲畜的啃食、践踏作用干扰草场环境,使草地群落的物种组成发生变化,植物种群的优势地位发生更替．结果表明,随放牧干扰强度加重,从盐湿化草甸到典型草原,群落植物种丰富度呈下降趋势．β多样性测度结果显示,盐湿化草甸和羊草杂类草草甸群落物种变化的中度干扰出现在轻牧→中牧阶段,并在整个放牧干扰进程中,表现较低的稳定性;草甸草原和典型草原群落出现在中牧→重牧阶段;而荒漠草原物种变化表现出高度的稳定性,从轻牧到过牧物种替代仅１～３种．各群落放牧干扰植物多样性的稳定性次序是：荒漠草原＞典型草原≥草甸草原＞盐湿化草甸     

不同邻居物种的基因型多样性对冷蒿生长的影响

植物物种多样性与基因型多样性对群落的结构和功能具有重要的生态作用,近年来植物基因型多样性对植物间相互作用的影响已成为研究者关心的重要科学问题。实验选择退化草原优势种冷蒿(Artemisia frigida)为目标植物,稳定群落建群种羊草(Leymus chinensis)和群落伴生种洽草(Koeleria cristata)为邻居植物,来研究基因型多样性不同的邻居植物对冷蒿生长表现(株高、地上生物量、地下生物量和总生物量)的影响,并通过测量植物相对竞争强度及邻居植物性状变异来进一步探究邻居植物基因型多样性对目标植物影响的内在机制。结果表明:(1)邻居物种为羊草时,基因型多样性对冷蒿的生长表现影响显著,当邻居为6基因型时,冷蒿的株高、地上生物量以及总生物量显著低于单基因型和3基因型时的表现(P0.05),且相对竞争强度高于其他两种处理;而邻居物种为洽草时,基因型多样性对冷蒿所有观测指标以及相对竞争强度的影响均不显著(P0.05)。(2)利用主成分分析法来分析基因型多样性对自身性状变异的影响发现,邻居物种为羊草时,基因型多样性对性状变异响应显著,主要表现为3基因型时,羊草种群的株高、总生物量、地上生物量显著高于单基因型时的表现(P0.05);而邻居物种为洽草时,基因型多样性对性状变异影响不显著(P0.05)。(3)邻居物种为羊草时,羊草总生物量和比叶面积与冷蒿的地上生物量和总生物量呈显著负相关(P0.05);邻居物种为洽草时,洽草各性状与冷蒿性状间无显著相关性(P0.05)。实验结果揭示,基因型多样性对目标植物生长的效应受邻居植物种类的影响,稳定群落建群种羊草高基因型组合能显著抑制冷蒿的生长,这可能与羊草高基因型多样性种群性状变异大且对冷蒿有较高的相对竞争强度有关。所得结果为建群种基因型多样性影响种间相互作用提供了实验证据,为草原的合理利用和保护提供了理论指导。     

集合群落(metacommunity)研究动态

由于人类活动等原因,自然生境在日益丧失和破碎化。因此,集合种群结构作为空间生态学的一个重要的研究途径越来越受到人们的重视,而斑块化环境中的生物群落即集合群落也成为生态学的一个研究热点。文中综述了集合群落动态,群落物种丰富度和物种分布,生境的丧失和破坏对集合群落的影响等的最新研究成果。     

Small-scale switch in cover–perimeter relationships of patches indicates shift of dominant species during grassland degradation

草地生态系统普遍经受着全球气候变化和不可持续的土地利用方式的胁迫,这些环境胁迫往往引起草地生态系统状态在多稳态间 跃变,甚至诱发灾变性跃变,直至荒漠化的发生。研究表明,植被斑块的空间构型可以指示较大空间尺度的生态系统状态跃变。本文展示了小尺度 斑块构型如何指示草地生态系统的状态跃变。在高寒草甸生态系统选取7种草甸群落类型作为研究对象,这7种类型的草甸群落 具有高寒草甸退化过程不同阶段的典型群落特征。在每一种群落类型内,采用样带方法进行植被斑块调查,沿样带采用邻接格子样方法 记录样方内的斑块数量、斑块周长和斑块面积,并测定了每个斑块内的物种多度。研究结果表明,沿着草甸退化阶段七种 类型的草甸群落(即未退化的禾草-嵩草群落、轻度退化的高山嵩草-禾草群落、中度退化的高山嵩草群落、重度退化草皮开裂的高 山嵩草群落、侵蚀期的高山嵩草-杂草群落、严重侵蚀期的杂草-高山嵩草群落、零星杂草的黑土滩裸地),斑块数量和斑块周长随斑块面积的下降呈现先增加的变化趋势,而后,随斑块面积的急剧降低呈下降的趋势。斑块数量、周长与面积关系变化的拐点出现在植被总面积约占68%的状态处。在这一拐点附近,斑块上的植物组成呈现出高山嵩草或杂草占优势两种状态往复波动的不稳定状态,表明草地状态处于向荒漠化裸地跃变的边缘。本研究展示了如何基于小尺度植被斑块空间构型为草地退化、状态跃变提供数量化的早期预警信号,有望为嵩草草甸退化至黑土滩裸地的早期预警提供判定指标。     

亚高寒草甸植物群落种多度分布关系及相似性对氮磷添加的响应

以青藏高原亚高寒草甸为研究对象,采用随机区组设计,通过连续4a添加N、P,研究了不同施肥(N、P、N+P)处理下群落物种丰富度、种多度分布模式以及群落相似性的变化特征。结果显示:(1)N、N+P连续添加4年后,随N素添加水平的增加,草地植物群落物种丰富度逐渐降低(P0.001);种多度分布曲线的斜率逐渐增大;N+P添加处理对植物群落物种丰富度和种多度分布(SAD)曲线的影响较单独N添加处理更显著,如N15P15处理下群落物种丰富度的降幅最大,达对照群落的65.5%;(2)单一N或N+P处理中,不同添加量间的植被组成趋异,而相同添加量的植被组成趋同(stress level=0.152);(3)N、N+P添加引起刷状根的丛生型禾本科植物逐渐在植物群落中占据优势;(4)P素添加对群落物种丰富度、种多度分布曲线、群落相似性和不同生长型组成及比例的影响不显著;(5)植物生长型特征和N/P添加处理可解释56.97%植物群落的物种多度分布特征。这些结果表明:亚高寒草甸地区N添加引起植物群落组成的重新排序、优势种的变化、SAD曲线逐渐陡峭,群落的相似性增加;N富集时,添加P素会增加N素的利用效率,且群落结构受N、P供应水平的影响。     

祁连山金露梅灌丛草甸群落结构及主要种群的点格局分析

金露梅灌丛草甸是青藏高原高寒草地生态系统的重要组分之一,采用Ripley的K(t)函数分析方法,对放牧和封育条件下主要种群的分布格局和种间关系及金露梅灌丛群落动态变化进行了研究.结果表明:(1)经过6年的围栏封育,金露梅灌丛草甸主要种群的空间分布格局表现出从均匀或随机分布向随机或聚集分布转变的趋势,聚集强度随围封尺度增大而增加,随放牧的干扰而降低,聚集分布有利于种群发挥功能群整体效应.(2)围栏内不同功能群之间主要呈显著正关联;围栏外的禾草与杂类草、莎草与杂类草之间均呈显著负关联,出现种间资源竞争,且随着尺度的增大负关联逐渐增强,不同物种的生态位差异明显.(3)围栏内外种群点格局分布都具有明显的尺度依赖性,植物间相互作用和外界放牧干扰是影响物种不同尺度下空间格局变化的主要原因,点格局的变化驱动了群落结构的变化.可见,长期夏季放牧抑制了高寒金露梅灌丛草甸禾草和莎草植物的分株和生长,促进了杂类草的生长,金露梅灌丛草甸呈现出退化的趋势,围栏封育有利于草地生态系统的恢复演替.     

甘南高寒草甸退化对植物功能群多样性与物种多度分布的影响

为分析甘南高寒草甸植物功能群多样性及其物种多度分布对退化的响应,探讨其多样性的形成与维持机制,采用样地调查法收集数据,并使用物种多度模型对其进行拟合分析。结果表明:随着退化程度的加深,植被优势种以禾草科和莎草科植物为主,逐渐变为杂草功能群植物为主,杂草功能群在群落多样性分布中起着主导作用;全部物种多度分布随着退化程度的加深发生变化,其中,无退化草甸的最优拟合模型是VOLKOV,轻度退化草甸的最优拟合模型是GEO,中度退化草甸和重度退化草甸的最优拟合模型为BRO,资源分配模式由随机分配转向固定分配的分配模式;禾草功能群的最优拟合模型以生态位模型为主,资源分配方式由固定分配和随机分配共同主导,豆科功能群的最优拟合模型是BRO,资源分配方式以固定分配为主,杂草功能群的最优拟合模型从中性模型向生态位模型转变,与全部物种多度分布的最优模型基本一致,且资源分配由随机分配向固定分配转变,可以认为杂草功能群是影响群落物种多度分布的主要原因,但是禾草和豆科功能群的贡献也不可忽视。     

松嫩平原不同生境条件下羊草无性系的生长规律

通过对栽培条件下实验无性系的跟踪调查和对羊草草甸水淹后恢复演替过程中天然无性系种群的随机取样调查,分析了不同生境条件下羊草无性系的生长规律.结果表明,在松嫩平原具有充分生长空间而没有种间竞争的风沙土上,两个实验羊草无性系的移植时间相差1个月,翌年生长季末期无性系的大小相差近1倍,整个生长季营养繁殖数量的增长规律均为指数函数.在羊草草甸水淹后恢复演替6年中,在羊草+杂类草群落、羊草+寸草苔群落,羊草无性系种群营养繁殖数量的增长规律均为幂函数.在具有种间竞争的碱化草甸土上,羊草无性系在水淹后恢复演替过程中仍可以通过指数形式迅速地增加无性系的子代数量,同时也迅速地扩展着无性系的生态位空间.     

湖南茶陵普通野生稻保护区优势种的空间分布和生态位分析

用2m×2m的样方调查了湖南茶陵普通野生稻保护区群落,绘制了群落优势种水平分布图。选用斑块数量、总斑块面积、平均斑块面积、标准差、变异系数、中值、最大斑块面积、最小斑块面积和优势度等几个描述统计量,来刻画斑块大小的分布特征。选取9个不同生态条件的样地计测了其中10个主要物种的生态位宽度;以群落间接生境梯度代替生态因子梯度,计算了其生态位重叠值,进行了生态位重叠排序。结果表明：各物种斑块在群落中呈异质分布,物种在群落中发生现实生态位分离,这种分离主要是由生境条件特别是生境水位决定的。根据生态位重叠排序可把物种分为3组：莼菜(Brasenia schreberi)、水竹叶(Murdannia triqeutra)、莲(Nelumbo nucifera)、锐棱荸荠(Eleocharis acutangula)、水毛花(Scirpus triangulatus)、慈姑(Sagittaria trifolia)等分布于20cm以上的深水位生境;普通野生稻(Oryza rufipogon)、李氏禾(Leersia hexandra)等分布于10～20 cm中水位生境;柳叶箬(Isachne globosa)分布于10cm以下浅水位生境。排序的结果与物种在群落中的空间分布情况相符合。在普通野生稻的保护实践中,适宜生境尤其是适宜水位的维持十分重要。     

基于栖息地斑块尺度的青弋江河源溪流鱼类群落的时空格局

确定鱼类的栖息地利用格局是研究物种与环境关系的基础, 也是鱼类多样性保护和管理的必要前提。目前, 有关溪流鱼类群落的栖息地斑块利用格局尚存在争议。基于2012年9月至2013年8月对青弋江河源溪流的逐月调查数据, 初步研究了鱼类群落的栖息地斑块利用格局, 着重在栖息地斑块尺度上解析了鱼类群落的时空变化规律。主要研究结果显示, 深潭和急滩2类斑块间的底质、流速、水深、溶氧栖息地因子显著差异, 且深潭斑块的环境稳定性高于急滩。研究共采集鱼类15种, 其中鲤科鱼类8种, 占采集物种数50%以上。基于鱼类物种存在与否的不连续变量的分析结果显示, 鱼类物种组成的斑块间和月份间变化均不具显著性。但是, 基于鱼类物种多度的连续变量的分析结果显示, 鱼类群落结构存在有显著的斑块间变化和时间动态; 就斑块间变化而言, 原缨口鳅(Vanmanenia stenosoma)在急滩斑块中的多度更高, 而宽鳍 (Zacco platypus)、光唇鱼(Acrossocheilus fasciatus)和尖头 (Phoxinus oxycephalus)等其他关键物种则在深潭中具有更高多度。深潭斑块的鱼类物种数显著高于急滩, 但2类斑块间的个体数无显著差异。深潭斑块的鱼类物种数较稳定, 而个体数月变化显著, 可能与鱼类繁殖和群体补充以及越冬死亡等有关; 急滩鱼类物种数和个体数的月变化均显著, 除了与鱼类群体补充和越冬死亡有关以外, 还可能受越冬时栖息地斑块选择变化的影响。上述结果表明, 在栖息地斑块空间尺度上, 由于研究区域内大多数物种在栖息地斑块选择上无明显的特化性, 深潭和急滩斑块间鱼类的物种组成分布不符合前人所报道的生境-共位群格局, 但区域内常见种多度的变化可引起鱼类群落结构的斑块间差异和季节动态。       

松嫩平原水淹恢复演替过程中羊草无性系种群构件的年龄结构

对松嫩平原羊草草甸水淹恢复演替过程中不同大小羊草无性系斑块的种群构件年龄结构进行了研究。结果表明 ,羊草种群分蘖株在斑块中心由 4个龄级组成 ;最外圈层由 3个龄级组成。根茎在斑块中心和中间圈层均由 2～ 4个龄级组成 ,最外层由1～ 2个龄级组成。潜在种群冬性苗和分蘖节芽总量各圈层均由 4个龄级组成。斑块中心的分蘖株种群为稳定型年龄结构 ,向外发展至增长型年龄结构。根茎长度和潜在种群在各圈层均呈增长型年龄结构。在水淹羊草草甸的恢复过程中 ,不同大小羊草无性系斑块均呈不断扩展的趋势。在生存空间充足时 ,羊草的分蘖节在一个生长季里可以繁殖多个世代。通过羊草根茎的年龄结构可预测演替的进程     

草甸和沼泽植物群落功能多样性与生产力的关系

功能多样性-生产力关系研究结果支持质量比假说和多样性假说, 但对于这两种假说的适用条件尚有争议。通过对吉林省西部草甸和沼泽植物群落的地上生物量、2个物种多样性指标(物种丰富度和Shannon-Weaver指数)、7种植物性状的两类功能多样性指标(群落权重均值和Rao二次熵), 以及土壤环境因子进行调查测量, 研究了群落功能多样性与生产力的关系。结果表明: 1)功能多样性与生产力的关系比物种多样性与生产力的关系更为密切; 2)功能群落权重均值解释生产力变异的能力好于Rao二次熵, 即优势物种对群落生产力的影响作用更大; 3)水淹条件影响着功能多样性与生产力的关系, 以群落权重均值为基础的质量比假说适于解释草甸群落功能多样性与生产力的关系, 而以Rao二次熵为基础的多样性假说适于解释有强烈环境筛(水淹)的沼泽群落功能多样性与生产力的关系。     

Relationship between functional diversity and productivity in meadow and marsh plant communities

功能多样性-生产力关系研究结果支持质量比假说和多样性假说, 但对于这两种假说的适用条件尚有争议。通过对吉林省西部草甸和沼泽植物群落的地上生物量、2个物种多样性指标(物种丰富度和Shannon-Weaver指数)、7种植物性状的两类功能多样性指标(群落权重均值和Rao二次熵), 以及土壤环境因子进行调查测量, 研究了群落功能多样性与生产力的关系。结果表明: 1)功能多样性与生产力的关系比物种多样性与生产力的关系更为密切; 2)功能群落权重均值解释生产力变异的能力好于Rao二次熵, 即优势物种对群落生产力的影响作用更大; 3)水淹条件影响着功能多样性与生产力的关系, 以群落权重均值为基础的质量比假说适于解释草甸群落功能多样性与生产力的关系, 而以Rao二次熵为基础的多样性假说适于解释有强烈环境筛(水淹)的沼泽群落功能多样性与生产力的关系。     

羊草基因型数目对地下动物及微生物群落的影响

群落建群种的基因型多样性是否具有与物种多样性类似的生态功能已经成为种群生态学非常关注的问题,研究结果能够为种群或群落的保护和恢复提供理论指导。基于已构建并施加不同强度干扰(无刈割、留茬10 cm和留茬5 cm)的不同基因型组合(1-、3-、6-基因型)的羊草种群,本研究采集其地下部土壤研究羊草基因型数目及干扰对地下动物群落和微生物群落的影响。结果表明:(1)羊草基因型数目和干扰强度的交互作用对土壤动物的种类、数量的影响显著(P0.05)。(2)在留茬10 cm处理组中,土壤动物的数量与羊草种群基因型数目呈显著的正相关关系(P0.05),符合"资源化假说"。(3)在无刈割处理组中,羊草的基因型数目对根际土壤中微生物群落的组成和结构具有显著的影响(P0.05)。