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。     

青海湖流域典型草地物种丰富度与生产力的关系

通过2009-2010年青海湖流域的样地实测数据,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.结果表明:青海湖流域典型草地物种丰富度与生产力的关系在小尺度上(群落内和群落间)表现为线性正相关、负相关,在大尺度上(区域)则以单峰相关为主.沼泽草甸和高寒草甸的物种丰富度随生产力的增加而降低,高寒草原和温性草原的物种丰富度随生产力的增加而增加.在整个研究区内则表现为单峰型相关.研究还表明,研究区群落生产力的变化范围为65～585 g·m-2·a-1,物种丰富度为2～9种;生产力从高到低的顺序为沼泽草甸＞高寒草甸＞高寒草原＞温性草原.     

基于地形因素的高寒草甸土壤温湿度和物种多样性与初级生产力关系研究

山地是高寒草甸的主要分布区,地形变化引起了土壤温湿度和物种的差异性分布,进而影响到草地生态系统生产功能。为明晰高寒草甸山地环境因子(土壤温湿度)和物种多样性(丰富度、多度、均匀度、优势度)与初级生产力的关系,本研究以青藏高原东北缘马牙雪山支脉的高寒草甸山体为研究对象,选择阶地、阴坡、山脊和阳坡与3个海拔梯度段,调查了189个样方的植物群落组成和土壤温湿度。采用线性回归法分析土壤温湿度和物种多样性与初级生产力之间的关系。结果表明:(1)以山地高寒草甸整体为研究单元,初级生产力只随物种多度的增加而显著增加(R~2=0.07 P=0.01)。(2)坡向影响初级生产力的因素不同,阴坡初级生产力与物种丰富度正线性相关;山脊初级生产力与土壤湿度正线性相关,也随物种丰富度增加而显著增加;阳坡初级生产力与物种多度正线性相关;阶地初级生产力随均匀度增加而显著增加,随优势度增加而显著降低。(3)只有低海拔区(2860-2910 m)初级生产力随物种多度和丰富度的增加而显著增加。综上所述,山地高寒草甸土壤温湿度和物种多样性与初级生产力关系受坡向比海拔的影响更大,且物种多样性对初级生产力的影响大于土壤温湿度。建议山地高寒草甸生态系统生产和生态管理过程中要重点考虑坡向对植物多样性和初级生产力的影响。     

取样尺度对亚高寒草甸物种多样性与生产力关系的影响

植物物种多样性与生产力之间的关系是群落生态学的一个热点问题, 目前仍存在着很多争议。为探究自然群落中二者之间的关系, 对青藏高原亚高寒草甸3个样地的自然植物群落分别进行了不同取样面积的抽样调查。结果显示, 取样样地和取样尺度均对物种丰富度有显著影响, 取样样地而非取样尺度对群落地上生物量有显著性影响。在某一时刻对某一样地进行取样, 其单位面积生产力并不因取样面积的增加而提高, 而是保持恒定的, 尽管物种数随取样面积的增加而有明显增多。物种多样性与生产力之间的回归关系因样地与取样尺度不同而不同, 有U型、单峰型、正线性相关和无相关性, 其中无相关性出现的最多。据此推测, 亚高寒草甸群落物种多样性与生产力之间不存在某种确定性关系, 或者说, 亚高寒草甸物种多样性和生产力之间不存在必然的因果联系。     

高寒草甸植物群落中物种多样性与生产力关系研究

通过对高寒草甸植物群落中物种多样性(Shannon多样性指数)与生产力(地上生物量)的关系的研究表明多样性与生产力的总体关系呈对数线性增加关系,随着观测时间和环境条件(生境)的改变,多样性与生产力的关系会发生一些变化,这是因为当观测时间和环境条件不同时,物种丰富度和物种构成以及其它的生物或非生物条件发生了相应的变化,而它们对多样性和生产力各自造成的影响是非同步性的(这种非同步实际上就是物种在时间和空间生态位上的分化);而可能由于高寒草甸生态系统的生长季较短,环境条件的改变比观测时间改变对多样性与生产力关系造成的影响更显著.观测时间和环境条件的不同可能是造成许多实验研究中得不到一个一致的多样性与生产力关系的主要原因.此外,通过对各种多样性指标进行综合分析可以对多样性与生产力的关系有一个更加全面的了解,并从中得到一些关于产生这种关系的机制的一些启示.     

氮素添加对青藏高原高寒草甸植物群落物种丰富度及其与地上生产力关系的影响

植物种群对有限资源的竞争是决定植物群落物种组成、多样性和生产力等群落结构和功能的主要因素。该文以青藏高原高寒草甸为研究对象, 研究了短期内不同水平的氮素添加对高寒草甸植物群落的影响。结果表明: 1)氮素添加提高了土壤中NO₃^--N等可利用资源的含量, 增加了植物群落植被的盖度, 减小了植被的透光率, 随着施氮量的增加, 群落中物种丰富度显著降低(p < 0.001); 2)氮素添加显著改变了植物群落的地上生产力(p < 0.05), 随着施氮量的增加, 地上生产力呈先增加后降低的变化趋势, 各功能群中禾草生物量显著增加, 而杂类草和豆科植物生物量随施氮量的增加逐渐减少; 3)物种多样性与植被透光率呈线性正相关(p < 0.05); 地上生产力与土壤NO₃^--N含量呈线性正相关(p < 0.05); 物种丰富度与地上生产力之间呈负相关关系。这说明短期内氮素添加通过改变土壤中NO₃^--N等可利用资源的含量而对植物群落物种组成和地上生产力产生影响。     

青藏高原高寒草甸植物群落物种组成和生物量沿环境梯度的变化

生物多样性与生态系统功能的关系及其机制是生态学领域的重大科学问题. 人们越来越关注环境因子对多样性-生产力关系的影响. 植物群落组成、物种丰富度、物种特征、生物量的分布结构和植物枯枝落叶对高寒草甸物种多样性和生产力有着重要的影响. 因此, 我们利用2001~2004年中国科学院海北生态系统定位站高寒草甸群落的实测资料, 研究了不同环境梯度(土壤含水量和营养)下, 植物群落生物量, 物种丰富度及组成的变化. 结果表明, 植物群落物种组成的不同反应在生物量的分布上, 以藏嵩草为优势种的藏嵩草沼泽化草甸群落总生物量(地上、地下)最高(13196.96±719.69 g/m²), 次之是以杂类草和莎草科为主的小嵩草草甸(2869.58±147.52 g/m₂), 以禾本科和杂类草为主的矮嵩草草甸最低(2153.08±141.95 g/m²). 藏嵩草沼泽化草甸中, 草本植物枯枝落叶显著高于小嵩草、矮嵩草草甸, 土壤含水量对草本植物枯枝落叶有较大的影响. 不同类型草甸群落中, 地上生物量与土壤有机质、全氮和群落盖度之间均呈显著正相关(P < 0.05); 藏嵩草沼泽化草甸中, 总生物量与物种丰富度呈负相关(r_s = -0.907, P < 0.05)、地下生物量与土壤含水量呈正相关(r_s = -0.900, P < 0.05); 而在小嵩草和矮嵩草草甸中它们之间均没有达到显著水平, 说明不同类型高寒草甸群落生产力除受物种多样性、功能群内物种密度和均匀度的影响, 同时也受物种本身特征和外部环境资源的影响. 不同类型草甸群落生物量的分布与土壤含水量和土壤养分的变化相一致.     

高寒草地植物物种多样性与功能多样性的关系

物种多样性与功能多样性的关系是生态学当前研究的热点问题之一,不同区域典型生态系统物种多样性和功能多样性的关系研究有利于生物多样性保护理论的全面发展。以青藏高原地区的主要草地生态系统—高寒草甸和高寒草原为研究对象,采用4个物种多样性指数(Patrick丰富度指数、Shannon-Weiner多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数)和9个功能多样性指数(FAD功能性状距离指数、MFAD功能性状平均距离指数、基于样地的FDp和基于群落的FDc功能树状图指数、FRic功能体积指数、FEve功能均匀度指数、Rao功能离散度常二次熵指数、FDiv功能离散指数、FDis功能分散指数),分析了高寒草地植物物种多样性、功能多样性关系及其与初级生产力的关系,以期阐明3个科学问题:不同草地类型的高寒草地生态系统植物物种多样性和功能多样性有何差异?高寒草地生态系统的植物物种多样性和功能多样性有何关系?高寒草地生态系统物种多样性、功能多样性对生态系统功能的影响有何异同?研究结果表明:(1)与高寒草原相比,高寒草甸具有更高的物种多样性、功能丰富度和功能离散度;(2)高寒草甸中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc)和功能离散度指数(FDiv)的具有较强的相关性,最优拟合方程分别为幂函数和二次多项式函数;(3)高寒草原中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc、FRic)、Shannon指数和Simpson指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为二次多项式函数,Pielou指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为指数函数;(4)高寒草甸的初级生产力分别与物种丰富度指数Patrick、功能离散指数FDiv具有较强的相关性;而高寒草原的初级生产力与4个物种多样性指数间均具有较强的相关性,与功能离散指数FDiv具有较强的相关性,最佳拟合方程均为二次多项式函数。研究的总体结论为:物种多样性、功能多样性、二者之间的关系以及二者与生态系统服务功能(以初级生产力为例)之间的关系在高寒草甸和高寒草原群落中表现迥异,因此在研究青藏高原高寒草地的生态功能时,不能仅仅测度传统的物种多样性,还应测度与物种多样性、生态功能密切相关的功能多样性。     

高寒草甸植物群落物种多样性和生产力关系的光竞争研究

通过施肥形成的生产力由低到高的过程中,物种多样性往往降低。总体竞争假说认为对所有资源的竞争作用对多样性的影响随着生产力提高而加剧,导致物种多样性的下降;光竞争假说则认为随着生产力提高,种间竞争从低生产力时的地下竞争转向高生产力时的光竞争,是光竞争导致了物种多样性的下降。为了验证这两种假说,本文通过在甘南玛曲高寒草甸的均匀施肥实验,研究了光竞争对高寒草甸植物群落物种多样性和生产力关系的影响。结果表明：(1)随着施肥梯度的增加,大部分植物的生长速率加快,高度和叶面积增加;(2)随着施肥梯度的增加,植物群落地上总的生物量提高,叶面积指数增加,透光率降低,物种多样性减少;(3)个体大小不对称的光竞争导致了高寒草甸植物群落物种多样性随施肥梯度的增加而减少。     

滇西北退化高寒草甸植物群落结构对刈割的响应

为探究滇西北不同退化级别高寒草甸植物群落结构对外界干扰的响应敏感性,以香格里拉市的典型高寒草甸为研究对象,于2018-2020年在三个退化梯度上（严重退化,S1;中度退化,S2;轻度退化,S3）开展控制刈割实验,进而分析草甸植物物种丰富度、群落组成相似性、群落复杂度和关键种的变化规律。结果表明：（1）刈割后,S1的物种丰富度显著增加（P<0.05）,S2和S3的物种丰富度未发生显著变化（P>0.05）;（2）相较于S2和S3,S1梯度的植物群落组成变化最大;（3） S1、S2和S3的植物群落复杂度在刈割后均呈先下降后增加的趋势,但S1的植物群落复杂度变化幅度高于S2和S3;（4）刈割导致各退化草甸植物群落的关键种发生了变化,2018、2019和2020年S1梯度的关键种在豆科（Leguminsae）和蔷薇科（Rosaceae）之间变化,S2梯度的关键种在禾本科（Gramineae）和菊科（Compositae）之间变化,S3梯度的关键种在蔷薇科（Rosaceae）、菊科（Compositae）和禾本科（Gramineae）之间转变。研究表明,滇西北高寒草甸植物物种丰富度、群落组成和群落复杂度对外界干扰响应的敏感性可能随退化加剧而上升,但群落关键种的响应过程较复杂。     

The relationship between species richness and productivity in four typical grasslands of northern China

The relationship between plant species richness and primary productivity has long been acentral topic in biodiversity research.In this paper,we examine the relationship between species richness and productivity in four typical grasslands of Northern China at different spatial scales.At the community scale,a positive correlation was found for six of seven communities.A unimodal pattern was found only for one community (Stipa glareosa community),while at a large scale (vegetation type or landscape/region),the relationship was also found significantly positive.Species richness ranged from 4 to 35 species,and community aboveground productiand aboveground productivity were found in alpine meadow,followed by meadow steppe,typical steppe and desert steppe.     

Nonlinear responses of productivity and diversity of alpine meadow communities to degradation北大核心CSCD

Aims The alpine meadow degradation could have profound effects on the grassland productivity. The aim of our study is to clarify the dynamic response of community productivity and species diversity in the process of alpine meadow degradation. Methods In the Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Northern Tibetan Grassland Ecosystem Research Station (Nagqu station), we conducted stages experiments with multiple degradation levels: control, mild degraded meadow, moderate degraded meadow, severe degraded meadow and serious sandy meadow. Important findings The response of aboveground biomass to alpine meadow degradation showed a linear or nonlinear increased response patterns, but the belowground biomass and total biomass decreased nonlinearly. As observed in measurement of aboveground biomass, Margalef index, Simpson index, Shannon-Wiener index and Pielou evenness index also exhibit a nonlinear increased response to degradation. The results of structural equation models showed that belowground biomass has a positive relationship with soil carbon content (p < 0.05) and volume water content (p < 0.1). However, soil nutrient and soil physical properties had no significant impact on aboveground biomass (p < 0.1). Compared with soil physical properties, soil nutrition is an important factor influencing the diversity index. In our study, the nonlinear responses of productivity and diversity of alpine meadow were described by using the multiple levels of degradation in space. The results suggested that aboveground productivity cannot interpret the degree of degradation of alpine meadow, and by contrast, alpine meadow degradation should be measured by the change of plant functional groups, such as edible grasses and poisonous forbs. © 2018 Editorial Office of Chinese Journal of Plant Ecology. All rights reserved.     

放牧干扰下高寒草甸物种和生活型丰富度与地上及地下生物量的关系

明晰放牧干扰下高寒草甸植物丰富度与生物量的相关关系,为草地植物不同生长时期生物量的预测提供依据。设置6个放牧强度样地,连续3a放牧,2014年进行3个季节(6月、8月、10月)的植物丰富度和地上、地下生物量调查,对比分析放牧干扰下物种和生活型丰富度(生活型的种类)分别与地上、地下生物量的相关关系。结果表明:(1)物种和生活型丰富度与地上生物量均受放牧强度的显著影响,物种丰富度仅在8月与放牧强度显著负相关,生活型丰富度在10月随放牧强度单峰变化,地上生物量在不同季节均与放牧强度显著负相关,而地下生物量与放牧强度无关。(2)物种丰富度与地上和地下生物量均受季节的显著影响,物种丰富度和地上生物量仅在低强度放牧区随季节呈单峰变化,地下生物量在中等强度放牧区随季节呈单峰变化;生活型丰富度与季节无关。(3)放牧干扰前物种和生活型丰富度与地上和地下生物量均显著正相关。3a放牧后仅在8月,物种丰富度只与地上生物量显著正相关,生活型丰富度与地上和地下生物量均显著正相关。(4)对于不同放牧强度,物种丰富度仅在低强度放牧区与地上生物量显著正相关,而生活型丰富度在所有放牧强度区均与地上生物量显著正相关。综上所述,放牧干扰扰乱了高寒草甸丰富度与生物量之间的关系,尤其影响了物种丰富度与地下生物量之间的相关关系。生活型丰富度与地上生物量之间的显著关系不受放牧强度干扰,使生活型丰富度在预测生物量方面表现出优势。     

青藏高原高寒草地植物物种丰富度及其与环境因子和生物量的关系

在青藏高原进行了大范围的群落调查 ,研究高原的两种主要草地群落类型———高寒草甸和高寒草原的植物物种丰富度及其变化。结果表明 :(1)在 5 0个样地 2 5 0个 1m× 1m的样方中 ,共出现 2 6 7种植物 ,其中高寒草甸179种 ,高寒草原 135种。在高寒草甸 ,1m2 样方内物种数最多为 32种 ,最少的仅为 3种 ;在高寒草原 ,物种数最多为 18种 /m2 ,最少的仅为 2种 /m2 。 (2 )物种丰富度随经度和纬度的增加呈增加趋势 ;随海拔的上升呈减少趋势。对物种丰富度与环境因子之间进行逐步回归 ,发现物种丰富度与生长季降水和温暖指数呈显著正相关。 (3)物种丰富度与地上生物量呈显著正相关。     

Relationships between aboveground biomass and plant cover at two spatial scales and their determinants in northern Tibetan grasslands

The relationships between cover and AGB for the dominant and widely distributed alpine grasslands on the northern Tibetan Plateau is still not fully examined. The objectives of this study are to answer the following question: (1) How does aboveground biomass (AGB) of alpine grassland relate to plant cover at different spatial scales? (2) What are the major biotic and abiotic factors influencing on AGB–cover relationship? A community survey (species, cover, height, and abundance) was conducted within 1 m × 1 m plots in 70 sites along a precipitation gradient of 50–600 m. Ordinary linear regression was employed to examine AGB–cover relationships of both community and species levels at regional scale of entire grassland and landscape scale of alpine meadow, alpine steppe, and desert steppe. Hierarchical partitioning was employed to estimate independent contributions of biotic and abiotic factors to AGB and cover at both scales. Partial correlation analyses were used to discriminate the effects of biotic and abiotic factors on AGB–cover relationships at two spatial scales. AGB and community cover both exponentially increased along the precipitation gradient. At community level, AGB was positively and linearly correlated with cover for all grasslands except for alpine meadow. AGB was also linearly correlated with cover of species level at both regional and landscape scales. Contributions of biotic and abiotic factors to the relationship between AGB and cover significantly depended on spatial scales. Cover of cushions, forbs, legumes and sedges, species richness, MAP, and soil bulk density were important factors that influenced the AGB–cover relationship at either regional or landscape scale. This study indicated generally positive and linear relationships between AGB and cover are at both regional and landscape scales. Spatial scale may affect ranges of cover and modify the contribution of cover to AGB. AGB–cover relationships were influenced mainly by species composition of different functional groups. Therefore, in deriving AGB patterns at different spatial scales, community composition should be considered to obtain acceptable accuracy.     

The relationship between species richness and productivity in four typical grasslands of northern China

The relationship between plant species richness and primary productivity has long been a central topic in biodiversity research. In this paper, we examine the relationship between species richness and productivity in four typical grasslands of Northern China at different spatial scales. At the community scale, a positive correlation was found for six of seven communities. A unimodal pattern was found only for one community (Stipa glareosa community), while at a large scale (vegetation type or landscape/region), the relationship was also found significantly positive. Species richness ranged from 4 to 35 species, and community aboveground productivity from 13 to 368 g·m⁻²·a⁻¹. The highest species richness and aboveground productivity were found in alpine meadow, followed by meadow steppe, typical steppe and desert steppe. Translated from Biodiversity Science, 2006, 14(1): 21–28 [译自: 生物多样性]     

高寒草甸植物群落中物种多样性与群落变异性的关系及其机制初探

通过对高寒草甸植物群落中采集的群落数据进行分析,探讨了物种构成的相似性、统计平均、种群变异性和净协方差等机制对形成高寒草甸植物群落中多样性与群落地上生物量变异性之间关系的影响。结果表明,地上生物量的年际变异性随着多样性的增加而减小。物种构成相似性是多样性一变异性负关系产生的原因之一,而相似性与多样性之间并无显著相关关系;统计平均效应是另一个多样性一变异性负关系的主要决定者;净协方差效应、种群变异性对多样性一变异性关系产生的影响不显著或非常有限。     

高寒草甸群落植物多样性和初级生产力沿海拔梯度变化的研究

 对不同海拔梯度高寒草甸群落植物多样性和初级生产力关系的研究结果表明：1）不同海拔梯度上,中间海拔梯度群落植物多样性最高,即物种丰富度、均匀度和多样性最大;2）不同海拔梯度上,群落生产力水平和物种丰富度中等时,物种多样性最高;3）随着海拔的逐渐升高,地上生物量逐渐减少;4）地下生物量具有“V”字形季节变化规律,在牧草返青期和枯黄期地下生物量最大,7月最小,且地下生物量主要分布在0～10 cm的土层中。地下生物量垂直分布呈明显的倒金字塔特征。