物种组成、丰富度、播种密度和土壤养分对群落补偿效应的影响

为了明确物种组成、丰富度、播种密度和土壤养分对群落补偿效应的影响,以及群落补偿效应随时间的变化趋势,本文以青藏高原高寒草地常见物种垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)和羊茅(F.ovina)为材料,通过建植不同物种组合的单、混播草地,连续5年对不同群落的生产力进行了测定,结果表明:物种组成显著影响群落的补偿效应;在施肥情况下,物种丰富群落有较高的补偿效应;实验初期,随着播种密度的增加,群落补偿效应有降低趋势,但随着生长年限的增加,密度对补偿效应的影响变得不显著;施肥显著提高了群落的补偿效应;随着生长年限的延长,群落补偿效应有升高趋势。     

亚高寒草甸群落结构决定群落生产力实例验证

在植物物种丰富度与生产力之间关系的研究中,多以物种丰富度和生产力作为双变量,常常忽略在同一物种丰富度水平下可能影响群落生产力的其他因素,例如物种组合与组成等。该研究采用盆栽法,以中华羊茅(Festuca sinensis)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、鸭茅(Dactylis glomerata)和紫花苜蓿(Medicago sativa)为研究对象,设置4个物种丰富度水平(1、2、3、4),并在最高物种丰富度水平下,保持总种植密度不变,改变各组成物种的相对比例(10%、20%、30%、40%),探讨群落物种组合、组成及物种所属功能群对群落生产力的影响。结果表明:1)在较低物种丰富度下,群落生产力随物种丰富度增加而增加,在较高物种丰富度下,群落生产力随物种丰富度的增加不再显著变化。2)群落物种组合及组成对群落生产力具有显著影响,配置垂穗披碱草的群落及垂穗披碱草占比大的群落具有更高生产力。3)混播物种所属功能群对群落生产力具有显著影响,豆科植物对其他混播物种生产力表现出促进或抑制作用,禾本科物种垂穗披碱草对群落生产力有正效应，中华羊茅和鸭茅对群落生产力影响不明显。由此推测,物...     

青藏高原三种优势植物生物量分配的变化规律

该研究利用4个由高到低不同海拔的同质园实验,以青藏高原高寒草地优势植物垂穗披碱草(Elymus nutans)、矮嵩草(Kobresia humilis)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)为对象,分析了植物个体根、茎、叶生物量分配及根冠比的变化规律及影响因素。结果表明:(1)植物个体根、茎、叶质量比和根冠比具有显著的种间差异;与垂穗披碱草和珠芽蓼相比,矮嵩草具有显著较高的根质量比而叶、茎质量比较低,所以其根冠比较高。(2)在向低海拔移栽的过程中,珠芽蓼叶质量比保持不变,茎质量比显著降低而根质量比显著升高,根冠比表现出显著上升的趋势;垂穗披碱草则相反,即叶、茎质量比显著升高而根质量比显著降低,根冠比表现出显著下降的趋势;矮嵩草根、茎、叶质量比和根冠比则无显著变化。(3)随着海拔降低,年均气温明显升高而年均降雨量明显降低,且在植物个体种源地和土壤基质保持一致的条件下,向低海拔移栽过程中温度是导致珠芽蓼根、茎、叶生物量分配及根冠比变化的重要因素,而水分是垂穗披碱草根、茎、叶生物量分配及根冠比变化的重要驱动因素;矮嵩草根、茎、叶生物量分配及根冠比受其遗传因素影响较大。因此,在将来暖干化的背景下,青藏高原高寒草地植物生物量的分配将会发生改变,导致它们对资源(光照、水分和土壤养分)获取和利用的变化而改变它们的种间关系,从而影响群落的物种多样性与组成,最终可能导致生态系统功能的变化。     

青藏高原东缘人工草地群落结构和土壤养分对选择效应的影响

实验以青藏高原高寒草地常见物种垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)和羊茅(Festuca ovina)为材料, 通过建植单、混播植物群落, 及连续5年对其生产力的测定, 来探索物种组成、丰富度、播种密度和土壤养分对群落选择效应的影响, 以及群落选择效应随时间的变化趋势。结果表明: 凡包含有垂穗披碱草物种的群落均有较高的选择效应, 说明物种组成显著影响群落的选择效应; 实验初期, 群落选择效应随物种丰富度和播种密度的增大而升高; 然而, 随着生长年限的延长, 物种丰富度和密度的效应却呈逐减弱趋势; 施肥对群落选择效应的影响从最初的显著提高转变为影响不显著, 到最后反而减弱了群落的选择效应; 从群落成长过程来看, 群落的选择效应值有逐渐减弱的趋势。     

高寒沙化草地中先锋灌木根系水浸提液对4种高原牧草的化感效应分析

以川西北沙化地生态修复治理过程中2种先锋灌木植物高山红柳(Salix cupularis)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为供体植物,中华羊茅(Festuca sinensis)、燕麦(Avena sativa)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和老芒麦(E.sibiricus)等4种高原优质牧草为受体植物,比较2种先锋灌木的根系水浸提液,对受体植物种子发芽率、幼苗生长以及抗氧化保护酶活性的化感效应的差异,为先锋灌木选择适宜伴生的经济牧草植物提供理论依据。结果显示:2种灌木根系水浸提液对受试植物生长均具有显著的化感效应,且基本表现出低促高抑的规律。(1)燕麦、中华羊茅、垂穗披碱草和老芒麦种子发芽率在沙棘和高山红柳根系浸提液为10和20g·L~(-1)时均得到显著提高,当浸提液浓度达80g·L~(-1)后基本表现出抑制作用,但只有沙棘浸提液处理下燕麦和中华羊茅达到显著水平。(2)2种根系水浸提液处理下燕麦和中华羊茅幼苗根系生长被完全抑制,但垂穗披碱草只在浓度为80g·L~(-1)时才出现抑制现象;当沙棘根系浸提液为20g·L~(-1)时对燕麦和垂穗披碱草的叶长和鲜重均有显著的促进作用,而高山红柳仅对中华羊茅具有显著促进效应。(3)沙棘根系浸提液为20g·L~(-1)时,对4种受体幼苗体内过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均有显著或极显著的促进效应;浓度为20和40g·L~(-1)的高山红柳根系浸提液,能极显著提高燕麦和老芒麦的CAT活性以及中华羊茅的SOD活性,但浓度为40g·L~(-1)时对燕麦和垂穗披碱草SOD活性有显著的抑制作用;4种受体植物幼苗MDA含量变化趋势均基本与酶活性吻合,能较好地反映酶活性变化下其受到的氧化胁迫程度。(4)综合化感效应指数(SE)显示,垂穗披碱草对2种灌木根系水浸提液适应性最好,其抑制浓度均为80g·L~(-1);各浓度根系浸提液处理中,高山红柳对燕麦和中华羊茅的促进效应均高于沙棘,但沙棘对垂穗披碱草和老芒麦则表现出更强的促进优势。     

放牧作用下高寒草甸群落物种分布与土壤因子的关系

以青藏高原东北缘高寒草甸为对象,研究不同放牧强度下植物群落和土壤因子的变化,以及群落物种分布与土壤物理结构和化学养分因子的定量关系.结果表明: 放牧导致优势种为垂穗披碱草和大针茅的原植物群落发生分异,高强度放牧样地优势种变为矮生嵩草和阴山扁蓿豆,低强度放牧样地变为垂穗披碱草和冷地早熟禾.随放牧强度增加,物种丰富度、重要值和生物量均显著降低.各放牧强度样地重要值的物种序列均可用对数模型进行拟合;随放牧强度增加,植物重要值累积到占整个群落重要值50%时,需要的物种数降低.土壤速效P、速效K、紧实度、含水量、稳定入渗速率和大团聚体指标随放牧强度显著变化,但变化规律不一致.CCA排序表明,土壤紧实度是放牧作用下影响群落物种分布格局的最关键因子.方差分解表明,土壤因子共解释群落物种分布变异的30.5%,其中土壤物理性状单独解释群落物种分布的22.8%,对群落物种分布的贡献率最高,主要影响放牧干扰下高寒草甸植物群落物种的分布格局.     

施肥和刈割对垂穗披碱草（Elymus nutans）、中华羊茅（Festuca sinensis）和羊茅（Festuca ovina）种间竞争力的影响

试验选用青藏高原东部高寒草甸普遍存在的3种禾本科牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)以及羊茅(Festuca ovina)进行种间竞争的野外研究.通过测定3种牧草生物量的干重,对其进行方差分析并计算了相对产量总和(RYT)以及竞争率(CR).结果如下:对实验物种竞争率(CR)的分析表明垂穗披碱草的竞争力最强,中华羊茅次之,羊茅最差.施肥和刈割处理对于原来的竞争格局没有影响,即在施肥、刈割及其交互作用下3种牧草的竞争等级均是一致的.对试验物种混播的相对产量总和(RYT)的分析表明:在中华羊茅与垂穗披碱草的混播中,两种组成物种利用相同的资源,表现出相互竞争的趋势,这种趋势是非密度依赖的;垂穗披碱草和羊茅混播,在低密度时,羊茅和垂穗披硷草可以共享资源,但是随着密度增加,羊茅和垂穗披碱草表现出竞争相同资源的趋势;在中华羊茅和羊茅的混播中,二者在生长过程中能够共享资源,有相互促进的趋势,表现出共生的关系,且是非密度依赖的.     

川西北草原沙化区多年生禾草混播草地的群落学特征

在川西北高原沙化生境中,应用6种禾本科牧草进行了不同种群组合处理,研究其群落特征与系统的稳定性。结果表明：群落物种多样性随均匀度增加而减小(相关系数为0.94);在构建的13种人工群落中,垂穗披碱草＋多花黑麦草＋紫羊茅＋沙生冰草群落具有较高的盖度、生物量和多样性指数,适合恢复川西北地区的退化、沙化草原植被;在所有供试物种中优势度最大的3种牧草分别是川草2号老芒麦、垂穗披碱草和沙生冰草。     

川西北高寒地区多年生禾本科人工草地土壤线虫群落动态

为了查明青藏高原地区建植多年生禾本科人工草地对土壤线虫群落的影响及土壤线虫群落随人工草地建植年限增加的变化趋势,以川西北红原县2018年建植的垂穗披碱草样地(Elymus nutans)和老芒麦样地(Elymus sibiricus)为研究对象,以天然草地(Natural grassland)为对照,于2018—2020每年9月对土壤线虫群落、植被和土壤因子等进行连续监测。研究共分离到土壤线虫38470条,隶属于2纲8目65科172属,平均密度2482条/100g干土;食细菌线虫是研究样地的主要营养类群。垂穗披碱草和老芒麦样地的土壤线虫群落组成结构与天然草地间存在明显差异,但差异性随建植年限增加逐渐降低。线虫群落密度和多样性指数在垂穗披碱草、老芒麦和天然草地间均无显著差异。随建植年限增加,土壤线虫群落密度显著上升,Pielou指数显著下降,丰富度和Shannon指数无显著变化;植物寄生线虫密度和比例在第2年显著增加,并成为优势营养类群。线虫群落生态指数在不同草地类型间无显著差异,但垂穗披碱草和老芒麦样地的线虫基础指数随建植年限增加先增加,在第3年时显著降低(P<0.05)。冗余分...     

青藏高原东缘人工草地群落物种丰富度对杂草入侵的影响

物种丰富度和生态系统功能间的关系是近年来生物多样性研究的中心问题,其中群落抗杂草入侵是其功能的重要表现形式。本文利用青藏高原东缘地区3种野生优良牧草：垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)和羊茅(F. ovina),构建人工草地群落,探讨了物种丰富度与杂草入侵能力间的相互关系及其潜在的作用机理。结果表明：随着群落中物种丰富度的增加,入侵杂草的物种数、秧苗数和生物量均表现为显著下降趋势(P＜0.05);杂草的物种数、秧苗数和生物量间存在极显著的正相关(P＜0.01);群落的物种丰富度与入侵杂草间的负相关关系可能是选择效应和补偿效应共同作用的结果;2004—2007年,群落中入侵杂草的物种数和生物量有增加趋势,而秧苗数的变化趋势不明显。     

不同季节适度放牧对高寒草甸植物群落特征的影响

于2007~2011年对青藏高原高寒矮嵩草草甸在不同季节适度(牧草利用率35%~60%)放牧处理(不放牧、夏季放牧和冬季放牧)下的植物群落组成和物种多样性进行观测研究,结果表明:(1)经过长期的不同季节的适度放牧处理后,夏季放牧与冬季放牧均降低了禾本科植物功能群的比例,提高了杂草类植物功能群的比例。(2)与未放牧(对照)相比,夏季放牧处理下莎草科植物矮嵩草和杂类草蒙古蒲公英、鹅绒委陵菜的相对生物量分别增加了151.38%和318.87%、344.15%,禾本科植物异针茅相对生物量降低了41.16%;冬季放牧鹅绒委陵菜相对生物量增加了124.08%,禾本科植物草地早熟禾减少了45.99%,但夏季放牧和冬季放牧对二柱头藨草、紫羊茅、垂穗披碱草、花苜蓿和高山唐松草等植物的影响均不显著。(3)总体上不同季节适度放牧对植物群落物种丰富度、多样性指数以及均匀度指数的影响均不显著,但对这三者的影响随年份变化而变化。     

黄河首曲湿地退化过程中植物群落组分及物种多样性的变化

黄河首曲湿地是黄河下游生态安全的重要屏障.通过实地调查,采用空间序列代替时间序列的方法,研究了黄河首曲湿地自然退化过程中植物多样性的变化,并用对比分析的方法研究了人工排水对植物多样性的影响.结果表明:在黄河首曲湿地自然退化过程中,经沼泽、沼泽化草甸、高寒草甸到草原化草甸,优势种向中生和旱生种演替,丰富度指数和多样性指数逐渐增大,即草原化草甸>高寒草甸>沼泽化草甸>沼泽,而优势度指数却逐渐减小,均匀度指数先降低后增加,植物物种多样性总体上表现为增加的态势.人为排水后,毒杂草在群落中的比例增加,导致丰富度指数和多样性指数增加,均匀度指数和优势度指数略有降低,群落相似性系数逐渐降低,主要是由于人工排水后,生境相对中生化,部分植物在群落内的零星分布导致多样性指数和丰富度指数增加,而均匀度指数下降.人工排水虽然增加了群落内的植物多样性,但增加的植物多为毒杂草,从而使湿地向杂草型退化方向演替.     

黄河首曲湿地退化过程中植物群落组分及物种多样性的变化

黄河首曲湿地是黄河下游生态安全的重要屏障.通过实地调查,采用空间序列代替时间序列的方法,研究了黄河首曲湿地自然退化过程中植物多样性的变化,并用对比分析的方法研究了人工排水对植物多样性的影响.结果表明:在黄河首曲湿地自然退化过程中,经沼泽、沼泽化草甸、高寒草甸到草原化草甸,优势种向中生和旱生种演替,丰富度指数和多样性指数逐渐增大,即草原化草甸>高寒草甸>沼泽化草甸>沼泽,而优势度指数却逐渐减小,均匀度指数先降低后增加,植物物种多样性总体上表现为增加的态势.人为排水后,毒杂草在群落中的比例增加,导致丰富度指数和多样性指数增加,均匀度指数和优势度指数略有降低,群落相似性系数逐渐降低,主要是由于人工排水后,生境相对中生化,部分植物在群落内的零星分布导致多样性指数和丰富度指数增加,而均匀度指数下降.人工排水虽然增加了群落内的植物多样性,但增加的植物多为毒杂草,从而使湿地向杂草型退化方向演替.     

长白山红松阔叶林不同演替阶段优势种的变化

以皆伐后长白山红松阔叶林4个不同演替阶段的林分为对象,分析其群落和优势树种的变化特征.结果表明:在长白山红松阔叶林不同演替阶段中,乔木树种的丰富度、Shannon多样性和Simpson优势度变化较小,多度和均匀度变化较大.随着演替的进程,群落的优势树种组成发生变化,种数逐渐减少,优势种的胸高断面积加和和最大重要值逐渐增加,说明不同演替阶段群落的优势种地位不断提高.长白山红松阔叶林的演替过程是白桦、山杨、黄檗、春榆等阳性或半阴性树种不断减少,而紫椴、水曲柳、红松、色木槭等阴性树种不断增加的过程.     

Variation in grazing tolerance among three tallgrass prairie plant species

Three tallgrass prairie plant species, two common perennial forbs (Artemisia ludoviciana and Aster ericoides [Asteraceae]) and a dominant C(4) perennial grass (Sorghastrum nutans) were studied under field and greenhouse conditions to evaluate interspecific variation in grazing tolerance (compensatory growth capacity). Adaptation to ungulate grazing was also assessed by comparing defoliation responses of plants from populations with a 25-yr history of no grazing or moderate ungulate grazing. Under field conditions, all three species showed significant reductions in shoot relative growth rates (RGR), biomass, and reproduction with defoliation. In the two forbs, clipping resulted in negative shoot RGR and reductions in both number and length of shoot branches per ramet. Sorghastrum nutans maintained positive RGR under defoliation due to a compensatory increase in leaf production. Defoliation reduced rhizome production in A. ericoides and S. nutans, but not in A. ludoviciana. Clipping significantly reduced sexual reproductive allocation in all three species, although S. nutans showed a smaller reduction than the forbs. All three species showed similar responses to defoliation in burned and unburned sites. Under greenhouse conditions, a similar clipping regimen resulted in smaller reductions in growth and reproduction than those observed in the field. For all three species, the grazing tolerance indices calculated under natural field conditions were significantly lower than those estimated from greenhouse-grown plants, and the interspecific patterns of grazing tolerance were different. Aster ericoides exhibited the highest overall defoliation tolerance under greenhouse conditions, followed by S. nutans. Artemisia ludoviciana, the only study species that is typically not grazed by ungulates in the field, showed the lowest grazing tolerance. In the field experiment S. nutans showed the highest grazing tolerance and the two forbs had similar low tolerance indices. These patterns indicate that, despite high compensatory growth potential, limited resource availability and competition in the field significantly reduce the degree of compensation and alter interspecific differences in grazing tolerance among prairie plants. In all three species, defoliation suppressed sexual reproduction more than growth or vegetative reproduction. Significant interactions between plant responses to defoliation and site of origin (historically grazed or ungrazed sites) for some response variables (root/shoot ratios, rhizome bud initiation, and reproductive allocation) indicated some degree of population differentiation and genetic adaptation in response to a relatively short history of ungulate grazing pressure. The results of this study indicate that patterns of grazing tolerance in tallgrass prairie are both genetically based and also environmentally dependent.     

Influence of grazing and fire frequency on small-scale plant community structure and resource variability in native tallgrass prairie

In grasslands worldwide, grazing by ungulates and periodic fires are important forces affecting resource availability and plant community structure. It is not clear, however, whether changes in community structure are the direct effects of the disturbance (i.e. fire and grazing) or are mediated indirectly through changes in resource abundance and availability. In North American tallgrass prairies, fire and grazing often have disparate effects on plant resources and plant diversity, yet, little is known about the individual and interactive effects of fire and grazing on resource variability and how that variability relates to heterogeneity in plant community structure, particularly at small scales. We conducted a field study to determine the interactive effects of different long-term fire regimes (annual vs four-year fire frequency) and grazing by native ungulates ( Bos bison ) on small-scale plant community structure and resource variability (N and light) in native tallgrass prairie. Grazing enhanced light and nitrogen availability, but did not affect small-scale resource variability. In addition, grazing reduced the dominance of C₄ grasses which enhanced species richness, diversity and community heterogeneity. In contrast, annual fire increased community dominance and reduced species richness and diversity, particularly in the absence of grazing, but had no effect on community heterogeneity, resource availability and resource variability. Variability in the abundance of resources showed no relationship with community heterogeneity at the scale measured in this study, however we found a relationship between community dominance and heterogeneity. Therefore, we conclude that grazing generated small-scale community heterogeneity in this mesic grassland by directly affecting plant community dominance, rather than indirectly through changes in resource variability.     

上海崇明明珠湖摇蚊幼虫群落结构特征及其对水质的指示作用

2006年7月至2008年4月,对上海崇明岛明珠湖摇蚊群落的结构特征进行了季节调查研究.共调查到11种摇蚊,隶属3亚科10属,优势种为红裸须摇蚊和微小摇蚊.聚类分析表明,优势种具有明显的季节性,春夏季优势种为微小摇蚊、秋季为中国长足摇蚊、冬季为红裸须摇蚊.摇蚊群落物种多样性（H′）季节间差异显著,春、秋、冬季较高,夏季最低;物种多样性与均匀度（J）和物种丰富度（S）均显著相关,但主要受均匀度的影响.摇蚊幼虫年平均密度冬季最高、秋季最低,生物量冬季最高,其他3季均处在较低水平上.红裸须摇蚊和微小摇蚊种群动态季节变化显著,而中国长足摇蚊的变化不明显.采用Shannon多样性指数和Hilsenhoff生物指数对明珠湖的水质进行了评价,表明该湖的水质等级为中污染-污染,已达富营养化水平.     

光照，施肥及刈割对垂穗披碱草生长的影响

以甘南高寒草甸常见牧草垂穗披碱草（Elymus nutans）为研究对象,比较不同光照、肥力条件下,垂穗披碱草对刈割的生长和补偿反应。研究发现,光照和肥力存在交互作用。施肥、中度光照下,未刈割单株垂穗披碱草地上生物量最大,为3．239g。施肥、中度光照下,比较刈割植株地上生物量补偿发现：晚期刈割单株地上生物量的补偿大于早期刈割;刈割强度无显著影响;刈割两次单株地上生物量的补偿最大。施肥、中度光照、晚期、轻度、一次刈割时,单株垂穗披碱草地上生物量累积最大,为4．500g。全光照、未施肥条件下,刈割对单株地上生物量的补偿无影响。就补偿机制而言,植株地上生物量的增加以地下生物量为代价。     

黄河首曲-玛曲县高寒草甸沙化演替进程中群落结构及种群生态位特征

以甘肃省玛曲县高寒沙化草甸为对象,应用空间序列代替时间序列的方法,对其不同沙化演替阶段植物群落主要种群结构及其生态位特征进行了研究.结果表明:(1)随着沙化演替的进行,物种组成数呈单峰式曲线变化规律,在轻度沙化阶段物种数最多(43种),禾草类和豆科类物种的重要值和生态位宽度均呈逐渐减少规律,优势度逐渐减弱;在极度沙化阶段(除垂穗披碱草外)几乎完全消失,莎草类和杂类草一些物种的重要值和生态位宽度则均呈逐渐增大规律,优势度逐渐增加,并在重度或极度沙化阶段成为优势种、次优势种或重要伴生种;随沙化演替进程,蒲公英、狼毒和乳白香青等物种则表现出波动性,最后消失,物种组成和数量的变化导致沙化演替进程中高寒草甸草场质量逐渐降低.(2)相邻沙化演替阶段植物群落的物种组成相似性指数较高,而相距较远的沙化演替阶段植物群落的物种组成相似性指数较小,沙化演替系列两个极端阶段的植物群落的物种组成相似性指数最小.(3)垂穗披碱草在整个沙化演替过程中重要值和生态位宽度均逐渐减小,但其值都较大.(4)生态位总宽度占前5位的物种依次是:垂穗披碱草、莓叶委陵菜、矮嵩草、高山唐松草和苔草,其值分别为1.653、1.438、1.387、1.295和1.204.(5)种群之间生态位重叠系数的平均值随沙化程度加深呈单峰式曲线变化规律,轻度沙化阶段种群的生态位重叠程度较高,为0.824.