陇东黄土高原丘陵沟壑区天然草地植物多样性研究

以陇东黄土高原丘陵沟壑区天然草地30个植被样点的样方资料为依据,以相对生物量为指标,对该地区群落植物多样性进行了研究。结果表明,该地区天然草地可划分为长芒草草原、次生杂类草草原和杂类草草甸草原3个植被类型,16个群落按放牧程度分为禁牧草地、轻牧草地和过牧草地3个层次。多样性指数显示草甸草原>长芒草草原>次生杂类草草原,轻牧草地>禁牧草地>过牧草地的趋势。放牧程度可能是影响该区域天然草地植物多样性的关键因素,出现海拔增高和降水增加多样性指数降低的趋势可能是放牧干扰的结果。相关性分析显示物种的Shannon-wiener和Simpson多样性指数与Shannon和Simpson均匀度指数间均呈显著正相关,而与生物量之间呈显著负相关。     

黄土高原自然植被演替过程中的植物特征与土壤元素动态

在 3～ 14 9年的时间尺度上 ,对黄土高原植被次生演替过程中植物特征和土壤养分元素动态进行了研究。结果表明 :1)随着演替时间尺度的延伸 ,土壤全C、全N含量呈增加趋势 ,而土壤全K、全Na和土壤pH值呈下降趋势 ,土壤全P变化趋势不明显 ;此外 ,表层 (0～ 10cm)土壤CaO含量在演替系列上呈下降趋势 ,深层 (2 0～ 30cm ,4 0～5 0cm)则呈增加趋势。演替过程对几种土壤化学元素含量影响的程度随着土壤深度的增加而减弱。 2 )植物群落物种丰富度在演替的中间阶段最高。 3)在演替的早期阶段 ,植物群落优势种往往具有稳定的土壤种子库、CR_生活对策和S_繁殖对策 ,在贫瘠的土壤上具有较强的竞争能力 ,且具有较强的水平扩展能力和克隆繁殖能力 ,C_生活对策、在土壤全N含量较高的生境中具有较强竞争能力的多年生植物 ,在演替中后期占据群落的优势地位。此外 ,在所涉及的植物特征中 ,多年生生活史 ,C_、CR_、SC_、SR_、S_生活对策 ,以及R_、W_、Bs_、VBs_和V_繁殖对策等特征在非优势物种中出现的频率较高。 4 )C_、SC_生活对策 ,克隆能力 ,多年生生活史 ,水平扩展能力 ,种子的动物传播方式 ,秋季开花 ,荚果、坚果等特征出现的比例在一定程度上与土壤全C、全N和全K含量正相关 ;而S_、SR_、R_、CR_生活对策 ,一、二年生     

黄土高原草地植物多样性与群落稳定性的关系及其驱动因素

植物多样性对维持生态功能的稳定发挥具有重要作用。以黄土高原不同植被带草地为研究对象,基于野外调查和实验分析,探究黄土高原不同植被带草地植物多样性与群落稳定性特征和二者之间的关系以及影响因素。结果表明：黄土高原草地群落结构特征(地上生物量、地下生物量)与植物多样性具有明显的纬度分布格局,草地植物多样性和生物量均表现出自东南向西北沿森林草原带—森林带—草原带—草原荒漠带逐渐递减趋势。森林草原带草地植物多样性和群落稳定性显著高于森林带、草原带和草原荒漠带;植物多样性与群落稳定性之间存在显著正相关关系,可以作为衡量群落稳定性的指标,其稳定性大小表现为森林草原带>森林带>草原带>草原荒漠带。降雨量是影响植物多样性和群落稳定性的主要因素,并通过改变土壤含水量影响群落稳定性。研究结果揭示了草地植物多样性与群落稳定性之间的关系及驱动机制,为维持黄土高原草地生态系统的群落稳定性提供了科学依据。     

黄土高原自然植被演替过程中的植物特征与土壤元素动态

在3～149年的时间尺度上,对黄土高原植被次生演替过程中植物特征和土壤养分元素动态进行了研究.结果表明:1) 随着演替时间尺度的延伸,土壤全C、全N含量呈增加趋势,而土壤全K、全Na和土壤pH值呈下降趋势,土壤全P变化趋势不明显;此外,表层(0～10 cm)土壤CaO 含量在演替系列上呈下降趋势,深层(20～30 cm,40～50 cm)则呈增加趋势.演替过程对几种土壤化学元素含量影响的程度随着土壤深度的增加而减弱.2)植物群落物种丰富度在演替的中间阶段最高.3) 在演替的早期阶段,植物群落优势种往往具有稳定的土壤种子库、CR-生活对策和S-繁殖对策,在贫瘠的土壤上具有较强的竞争能力,且具有较强的水平扩展能力和克隆繁殖能力,C-生活对策、在土壤全N含量较高的生境中具有较强竞争能力的多年生植物,在演替中后期占据群落的优势地位.此外,在所涉及的植物特征中,多年生生活史,C-、CR-、SC-、SR-、S-生活对策,以及R-、W-、Bs-、VBs- 和V-繁殖对策等特征在非优势物种中出现的频率较高.4) C-、 SC-生活对策, 克隆能力, 多年生生活史, 水平扩展能力, 种子的动物传播方式,秋季开花,荚果、坚果等特征出现的比例在一定程度上与土壤全C、全N 和全K含量正相关; 而 S-、SR-、R-、CR-生活对策,一、二年生生活史, 种子繁殖, S-繁殖对策,以及胞果、蒴果等特征的比例与土壤全Na、CaO含量和土壤pH正相关.5)在演替过程中出现的植物均属草本植物生活型,因此,草原可能是黄土高原上受制于大尺度环境条件(显域生境)下的优势植被类型(特别是降雨量不超过550 mm的地区).     

外来物种刺槐对黄土丘陵区植物群落功能结构的影响

在黄土丘陵区草原带、森林草原带和森林带3个植被带选取成对的刺槐群落和乡土植物群落功能性状值,研究不同植被带刺槐群落、乡土植物群落功能结构的变化,以及同一植被带下刺槐的引入对群落功能结构的影响.结果表明: 刺槐群落和乡土植物群落的叶碳、叶氮、叶磷、比叶面积、叶组织密度等功能性状随植被带的变化规律一致.刺槐群落叶碳、叶氮、比叶面积显著高于乡土植物群落,且2种群落功能多样性指数(FR_ic、FE_ve、FD_iv、FD_is、Rao)随植被带的变化趋势并不完全一致,在森林带刺槐的引入提高了植物群落功能多样性,在草原带降低了植物群落功能多样性.     

河北省塞罕坝保护区天然植物群落数量分类

运用双向指示种(TWINSPAN)和除趋势典范对应分析(DCCA)等方法定量分析了河北省塞罕坝保护区天然植物群落分布与环境因子的关系.结果表明: 塞罕坝保护区天然植物群落可划分为8种类型,即地榆+异穗苔草+金莲花群落、地榆+老芒麦+毛蕊老鹳草群落、披针叶苔草+铁丝草群落、柔毛绣线菊-铁杆蒿群落、山杏+柔毛绣线菊-铁杆蒿+披针叶苔草群落、蒙古栎+硕桦-胡枝子+柔毛绣线菊-披针叶苔草群落、白桦+山杨-毛榛+山刺玫-糙苏+披针叶苔草+唐松草群落、云杉+白桦-山刺玫+河北柳-披针叶苔草+节节草群落;DCCA分析表明,坡位和土壤养分是影响塞罕坝保护区天然植物群落空间分布的主要因子.地形、空间和土壤因子解释了物种格局变异的34.02%,其中,土壤因子占15.67%,地形因子占10.05%,空间因子占6.00%.在各类因子间的交互作用(2.30%)中,土壤和地形因子的交互作用最大(0.93%),土壤、地形和空间因子三者的交互作用最小(0.16%).65.98%未能解释的部分,可能归因于未被选取的因子如种间的协同和竞争作用或者人为干扰.     

黄土高原蓝藻和藓类生物结皮对草本植物多样性及生物量的影响

生物结皮在干旱和半干旱气候区占据了广阔的生态位,深刻影响草本植物的空间格局,但其影响程度和作用途径目前仍存有争议。分别以黄土高原风沙土和黄绵土上的蓝藻结皮和藓结皮为对象,以无结皮为对照,通过样方法调查并测定了生物结皮与无结皮样地中草本植物的多样性和生物量,继而结合灰色关联分析和结构方程模型,对比分析了两类生物结皮对草本植物多样性和生物量的影响程度及作用途径。结果表明：（1）风沙土上,无结皮样地的优势科为禾本科和菊科,蓝藻结皮样地的优势科为藜科,藓结皮样地的优势科为禾本科,而黄绵土上无结皮样地的优势科为菊科、禾本科和豆科,蓝藻结皮样地的优势科与无结皮相似,藓结皮样地的优势科为禾本科和菊科;（2）与无结皮相比,风沙土上蓝藻结皮和藓结皮样地中多年生草本的株数分别增加了30%和16%,而黄绵土上两类生物结皮样地中多年生草本株数则分别增加了44%和减少了46%;（3）与无结皮相比,风沙土上蓝藻结皮和藓结皮样地中草本植物的Patrick和Shannon指数分别降低了1.0、0.2和3.4、0.5;而黄绵土上蓝藻结皮和藓结皮样地中两种多样性指数分别降低了4.8、0.2和4.2、0.4;（4）风沙土上蓝藻结皮和藓结皮样地的草本植物生物量比无结皮减少了111.5 g/m²和145.0 g/m²,而在黄绵土上则分别减少了127.8 g/m²和172.2 g/m²;（5）灰色关联分析显示,土壤穿透阻力对草本植物的多样性影响最大（关联系数分别为0.960和0.996）,而NH₄⁺-N和NO₃^--N含量对草本植物的生物量影响最大（两种土壤上关联系数分别为0.727和0.752）。综上,黄土高原生物结皮显著降低了草本植物的多样性和生物量,其途径为通过增加土壤穿透阻力以降低草本植物的种子萌发几率并限制幼苗根系伸展,同时通过土壤氮竞争限制了草本植物生长。