乌素沙地水源圈植物群落的分布格局

水源圈是干旱地区普遍存在的现象.以毛乌素沙地围栏牧场水源点为中心,在辐射状样带上等间距取样调查10户围栏牧场的植物群落,并对植物群落及植物功能群的丰富度、盖度与其距水源点距离进行回归分析和间接梯度分析.结果表明：随着距水源点距离的增加,毛乌素沙地植物群落的特征呈现出明显的梯度变化,植物群落及其功能群的丰富度增大,植物群落总盖度、灌木和禾草的盖度均表现出增加趋势,而杂类草的盖度却呈现下降趋势.植物群落结构和组成的变化反映了水源点附近沙地上的放牧梯度.水源圈是研究我国北方地区草场退化格局及其驱动因素的切入点.     

分子微生物生态学及其研究进展

分子微生物生态学是分子生物学实验技术应用于微生物生态学研究领域而发展形成的一门交叉学科,在研究微生物生态系统组成结构、功能的分子机理以及微生物与生物和非生物环境之间相互关系等方面显示了巨大的潜力．十几年来分子微生物生态学研究所取得的成就证明：分子生物学研究技术向微生物生态学领域的不断渗透,为微生物生态学研究领域注入了新的活力,尤其在微生物多样性、微生物区系分子组成及变化规律以及微生物系统进化研究方面取得了重大突破．本文根据近年分子微生物生态学的研究进展,就分子微生物生态学概念的提出、发展历程、主要研究领域、主要研究方法以及未来研究热点领域作以简要综述。     

水源圈研究进展

在干旱、半干旱区草场上,由于饮水的需求导致牲畜经常性地集中在水源点周围,从而使草地生态系统以水源点为中心呈梯度退化,形成水源圈.按照放牧影响程度的大小,以水源点为中心由内向外可将水源圈划分为“牺牲带”、过渡带和自然带3部分,水源圈内的植被、土壤等对放牧的响应也呈梯度变化.由于水源圈内存在着“天然的放牧梯度”,使其成为研究放牧对植被、土壤的影响和自然资源保护及其可持续利用的绝佳场所.本文对水源圈的概念、研究的发展历程和研究方法等进行了综述,并对国内研究现状进行了评述,以促进干旱、半干旱区草场的科学管理和可持续利用.     

毛乌素沙地油蒿种群点格局分析

油蒿(Artemisia ordosica)是我国北方农牧交错带的重要固沙植物,研究其种群格局对理解种群生态过程和改善流沙治理技术具有重要意义。点格局分析法是20世纪末发展起来的多尺度空间格局分析方法。通过研究油蒿种群的点格局,发现油蒿种群的空间分布格局和空间关联性同空间尺度、植株形体大小以及生境3种因素有密切联系。在较小的空间尺度上,油蒿种群倾向于非随机分布(集群分布比均匀分布常见),个体间有较强的空间关联(正关联比负关联常见);当空间尺度大于临界值后,油蒿种群倾向于服从随机分布,同时种群的空间关联性减弱。幼小油蒿植株具有明显的集群分布趋势,高大植株则表现出聚集强度的降低趋势;形体大小的差异越大,植株间的正关联关系越弱,或者负关联关系越强。与固定沙地相比,半固定沙地油蒿种群的集群分布现象更加明显,同时种群的空间正关联关系更强。研究结果表明,当通过移栽油蒿成体治理流动沙地时,应尽量将其栽种成集群分布而非均匀分布的形式,以提高植株成活率。     

水源圈研究进展

在干旱、半干旱区草场上,由于饮水的需求导致牲畜经常性地集中在水源点周围,从而使草地生态系统以水源点为中心呈梯度退化,形成水源圈.按照放牧影响程度的大小,以水源点为中心由内向外可将水源圈划分为“牺牲带”、过渡带和自然带3部分,水源圈内的植被、土壤等对放牧的响应也呈梯度变化.由于水源圈内存在着“天然的放牧梯度”,使其成为研究放牧对植被、土壤的影响和自然资源保护及其可持续利用的绝佳场所.本文对水源圈的概念、研究的发展历程和研究方法等进行了综述,并对国内研究现状进行了评述,以促进干旱、半干旱区草场的科学管理和可持续利用.     

毛乌素沙地盐池地区固定沙丘主要固沙灌木的空间分布格局与空间关联性研究

种群的空间分布格局与关联性的研究对预测种群的演替趋势和植被重建具有重要意义。基于毛乌素沙地固定沙丘上固沙灌木的地理位置和生长发育阶段数据,采用单变量、双变量成对相关函数和Monte-Carlo拟合检验方法,对油蒿(Artemisiaordosica)、杨柴(Hedysarummongolicum)和柠条(Caraganakorshinskii)三种优势种群进行空间分布格局和关联性分析。结果表明:(1)三个种群在小尺度下呈现聚集分布,大尺度下呈现随机或均匀分布;杨柴和柠条种群在研究尺度范围内主要表现为聚集分布。(2)种间关系表明:油蒿和杨柴在小于5 m尺度下负相关,其他尺度下基本不具有相关性。(3)种群不同生长发育阶段之间的种内关联关系表明:在小尺度下, 3个种群的种内关系基本呈正相关;在大尺度下,油蒿种内关系呈负相关,杨柴和柠条的种内关系不存在相关性。     

毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征

以1991、1999和2007年TM/ETM+影像为数据源,利用RS和GIS技术提取研究区植被覆盖度信息,将其按地貌分区,计算景观格局指数,分析植被景观格局变化特征.结果表明:(1) 1999年是研究区16a植被景观结构变化的转折点,植被覆盖状况前期恶化后期好转.1991-1999年两区极低和低级植被覆盖度占绝对优势,继续增强,风沙区55％-70％,丘陵区70％-80％.高等级比例均在5％以下,持续下滑.2007年两区的优势级别提升为低级和中级,风沙区比例55％,丘陵区70％.极低级别比例减小,风沙区40％-20％,丘陵区50％-15％.高级比例不同程度增大.(2)1999年前后植被景观格局反向演变,两区变化趋势基本相同程度不同.植被多样性和均匀度先减小后增大,等级问交替分布规律先弱后强.风沙区景观形状由复杂到简单,破碎度先增后减;丘陵区破碎度持续增大,形状变化微小.整体上来看,风沙区植被多样性高整体性好,植被均匀度指数大,交替分布规律明显,丘陵区植被格局较差.但外界对风沙区的干扰比丘陵区强烈.(3)植被景观格局演变过程中始终保持多核心模式,核心面积、形状甚至类型发生不同程度的变化.风沙区核心多为无植被斑块,丘陵区多为高植被覆盖度斑块.核心外围植被分布具有梯度性.     

喜马拉雅山脉种子植物多样性特征及分布格局

喜马拉雅山脉是全球著名的生物多样性热点地区之一。该研究对以往收集的喜马拉雅山脉南、北坡植物物种名录及其分布数据进行整合,借助在线数据库对分布数据进行补充与修订,最后整理并汇总了喜马拉雅山脉位于中国、印度、尼泊尔、不丹4国境内的种子植物分布情况,并在此基础上对科属特征、物种组成相似性、区系成分以及海拔梯度上物种分布格局进行分析,为该区域的生物多样性研究以及保护提供数据支撑。结果表明：(1)喜马拉雅山脉共分布有种子植物11 875种,隶属223科2 086属,其中包含7 906种草本植物(66.6%),2 583种灌木(21.8%)和1 386种乔木(11.7%)。(2)研究区涵盖物种数量位于前20的科有菊科(Asteraceae)、兰科(Orchidaceae)、禾本科(Poaceae)、豆科(Fabaceae)、杜鹃花科(Ericaceae)等科,共包含物种7 456种,约占喜马拉雅山脉植物种的62.8%;涵盖物种数量位于前20的属有杜鹃花属(Rhododendron)、报春花属(Primula)、马先蒿属(Pedicularis)、虎耳草属(Saxifraga)、薹草属(Carex)...     

毛乌素沙地沙打旺根围AM真菌的空间分布

对毛乌素沙地5个不同生态条件下沙打旺(Astragalus adsurgens)根围土壤0～50 cm土层 AM真菌空间分布进行研究.结果表明：不同样地和采样深度下AM真菌孢子密度和定殖率存在显著差异,最高定殖率和最大孢子密度均出现在10～30 cm土层; 定边样地孢子密度最高,并显著高于其他样地;塔湾样地菌丝和总定殖率最高,宁条梁和塔湾样地泡囊定殖率高于其他样地.总球囊霉素(TG)和易提取球囊霉素(EEG)含量均在塔湾样地最高,分别为1.18 mg·g^-1和0.65 mg·g^-1.土壤pH对孢子密度、泡囊和丛枝定殖率、TG和EEG均有极显著正效应,TG和EEG分别与孢子密度、土壤有机C、碱解N和速效P呈极显著正相关.沙漠土壤球囊霉素占有机C的比例高于农田土壤,可能是沙漠土壤有机C的主要来源之一.球囊霉素可作为评估沙漠土壤AM真菌活动和土壤生态状况的有效指标.     

毛乌素沙地景观的植被与土壤特征空间格局及其相关分析

以毛乌素沙地景观不同尺度和生境中的植被盖度、植物物种数、土壤有机碳和全氮含量的空间格局和相互关系进行了研究。结果表明：不同尺度和生境中的植被盖度与植物物种数之间,以及土壤有机碳含量与全氮含量之间都具有显著的相关。在50－5000m的尺度上,植被盖度与植物物种数之间,以及土壤有机碳含量与全氮含量之间具有相似的空间格局,但植被特征（植被盖度与植物物种数）与土壤特征（土壤有机碳含量与全氮含量）具有不同的空间变化格局,两者之间没有显著的相关关系;在小于50m的尺度上,固定沙丘中的植物物种数与土壤有机碳和全氮含量之间具有显著的正相关,半固定水丘中的植物物种数与土壤有机碳含量具有显著的负相关。这说明,在小于50m的尺度上土壤有机碳和全氮含量格局制约了植被格局,但在50－5000m的尺度上却没有。这一研究表明植被与土壤之间的相互关系依赖于不同的空间尺度。     

地理来源与生物化学属性对泥炭地植物残体分解的影响

不同地理来源的泥炭地植物残体在同一环境中的分解速率一直缺乏比较研究。该研究沿纬度梯度, 选择大九湖、哈泥和满归3处泥炭地, 以三地的10种植物为分解材料, 使用分解袋包装, 埋藏于长白山哈泥泥炭地, 开展为期1年的分解实验, 研究地理来源及生物化学属性对泥炭地植物残体分解的影响。结果表明, 如不考虑物种差异, 从总体上看, 随着纬度增加, 3处泥炭地植物残体的初始氮(N)含量下降, 初始木质素含量、碳氮比(C/N)和木质素/N上升。经一年分解后残体分解速率因植物类群不同而不同, 桦木属(Betula)和薹草属(Carex)植物残体的干质量损失率均接近50%, 远大于泥炭藓属(Sphagnum)植物(约为10%)。3处来源地植物残体干质量损失率总体上无差异, 但比较同种植物残体发现, 来自中纬度泥炭地哈泥的中位泥炭藓(S. magellanicum)的干质量损失率(19%)远高于来自高纬度泥炭地满归的(9%)。制约残体分解的因素因植物类群不同而不同, 残体初始总酚/N是决定属间残体干质量损失率差异的重要指标。薹草属植物初始N含量和C/N与残体分解速率、泥炭藓属植物初始Klason木质素含量和总酚/N与残体分解速率均呈正相关关系。该研究一定程度上表明, 若以纬度降低指代气候变暖, 当前持续的气候变暖可能通过改变高纬度泥炭地的植物组成和植物的生物化学属性, 来改变植物残体分解速率, 进而影响泥炭地的碳汇功能。     

施水量变化对毛乌素沙地优势植物形态与生长的影响

 以毛乌素沙地优势植物沙柳(Salix psammophila)、杨柴(Hedysarum mongolicum)、油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana intermedia)为对象,人工控制4种施水量来研究这4种植物形态和生长对模拟降水量变化的响应。结果表明不同施水量显著影响着沙柳、杨柴、油蒿和柠条的分枝格局、叶片、生物量及其分配,并且这4种植物的以上特征对不同施水量的响应也有明显差异。在157.5 mm和630.0 mm的施水量之间,施水量的增加对沙柳、油蒿和杨柴枝叶形态     

毛乌素沙地降水格局变化对油蒿木质部解剖特征的影响

探究不同降水处理对荒漠植物木质部解剖特征的影响,可以为理解未来降水格局变化下荒漠植物适应性和预测荒漠植被演替趋势提供理论依据。以毛乌素油蒿灌丛植被为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区降水格局变化趋势,设置3个降水量梯度（减水30%、自然降水、增水30%）以及2个降水间隔梯度（降水间隔5d、降水间隔15d）开展双因素完全随机试验,监测油蒿木质部各个解剖特征参数对不同降水处理的响应。结果表明：（1）随着降水量减少,油蒿的导管数量显著增多,导管密度、导管壁厚度显著增大（P<0.05）。降水间隔时间延长将显著增加油蒿的导管数量、导管密度和平均导管直径（P<0.05）。降水量与降水间隔期对油蒿木质部解剖学特征影响的交互效应不显著。（2）降水量减少和降水间隔时间延长弱化了油蒿潜在最大导水率对导管直径的响应敏感度。（3）在降水量减少和延长降水间隔时间的背景下,油蒿可以通过调整木质部导管参数兼顾水分运输的安全与效率。本研究表明,通过改变木质部解剖学特征参数来适应降水格局改变是油蒿的重要耐旱策略,未来气候变化的大背景下,荒漠植物的水力特征变化需要综合考量降水量和降水间隔的双重影响。     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)种群空间格局对比

以空间自相关分析、半方差分析和九项轨迹方差分析等方法对比研究了毛乌素沙地优良固沙小灌木油蒿(Artemisia ordosica)在不同沙地条件下的小尺度种群格局.结果表明:在半固定沙地上油蒿种群的空间自相关性和空间异质性较强,同时斑块与斑块间隙的分化较为显著;在固定沙地上油蒿种群的空间自相关性和空间异质性较弱,同时斑块与斑块间隙的分化较轻微.半固定沙地油蒿种群的空间格局可能受控于地表风沙流,因为频繁而强烈的风沙流可以通过淘汰非聚集植株促使油蒿种群发生斑块分化.聚集斑块不仅是半固定沙地油蒿种群生存的重要形式,而且是半固定沙地油蒿种群继续发展的基础.在半固定沙地上油蒿种群的面积扩增很可能通过斑块边缘的连续性扩张过程实现.固定沙地油蒿种群缺乏斑块分化的现象可能与种群盖度高和种内竞争剧烈有关.研究结果对流沙治理具有指导意义,当把油蒿人工移栽到流动沙地时,如果将其配置为斑块与斑块间隙交替排列的格局,将有助于提高流沙固定和植被恢复重建的效率.     

高寒草甸植物生态化学计量特征的空间格局及其影响因素

植物碳 (C)、氮 (N)、磷 (P) 含量及其生态化学计量比反映了植物对环境变化的适应。然而, 目前关于不同植物功能群如何调节C、N、P含量及其生态化学计量比以适应海拔梯度的变化还不清楚。在青藏高原东南缘高寒草甸选取了60个样点, 对不同功能群 (禾本科、莎草科、豆科和杂类草) C、N、P含量及其生态化学计量比 (质量比) 沿着海拔梯度 (3300-3500 m、3500-3700 m、3700-3900 m、3900-4100 m和4100-4300 m) 的变化规律及其关键驱动因子进行研究。结果表明: 1) 不同植物功能群具有一定的生态化学计量学内稳性, 各功能群C含量, 莎草科和豆科N含量, 禾本科、莎草科和杂类草P含量, 以及除莎草科C ∶ P之外的不同功能群C ∶ P和N ∶ P随海拔升高变化不显著 (P ＞ 0.05) 。2)禾本科和杂类草植物通过增加N含量适应高海拔环境, 即海拔3900-4100和4100-4300 m它们的N含量显著高于其他海拔。4100-4300 m豆科植物P含量显著低于3700-3900 m (P ＜ 0.05) 是由年平均降水量下降引起的。3) 4个功能群C ∶ N整体上随着海拔增加而下降, 表明海拔升高引起植物N素利用效率下降; 同时, 各植物功能群N ∶ P均大于16, 植物生长受P限制。4) 与非豆科植物相比, 豆科植物N含量和N ∶ P高, 而C含量和C ∶ N低。5)冗余分析 (RDA) 和结构方程模型 (SEM) 表明, 海拔和纬度共同驱动的年平均气温和降水量变化是调控不同植物功能群C、N、P含量及其生态化学计量比的关键因子。综上, 海拔梯度上, 植物具有增加、降低或保持自身C、N、P含量及其生态化学计量比稳定的生态适应性策略, 这种差异因植物功能群的不同而异, 因此在构建植物C、N、P生物地球化学模型中应考虑海拔梯度上植物生态适应性策略的差异。     

毛乌素沙地克隆植物对风蚀坑的修复

通过在根茎型克隆植物沙鞭和赖草的种群中设置模拟风蚀坑,研究了根茎禾草沙鞭和赖草对风蚀坑的修复能力及其机理。实验结果表明:沙鞭和赖草都能通过克隆拓展在风蚀坑中产生比自然条件下更多的分株,以更好利用风蚀坑中充足的光照,从而具有很强的风蚀坑修复能力;但同时这些分株的生长也受到风蚀坑中养分条件的制约,生物量、叶片数量和分株高度都不如自然条件下形成的分株;赖草通过间隔子的可塑性反应,将更多的新生分株放置在风蚀坑内,从而具有更强的修复能力。赖草对风蚀坑的修复主要是通过周围根茎扩展进入坑中,然后产生新的分株;而沙鞭不仅可以通过周边根茎进入产生新的分株,同时也可以通过更深层次的根茎来产生新的分株。     

毛乌素沙地野生植物资源的开发与利用

对毛鸟素沙地主要植物资源的价值及开发利用途径进行了探讨.提出了沙地植物资源保护建议.     

毛乌素沙地克隆植物沙鞭生长对AM真菌生态分布的影响

从毛乌素沙地沙鞭群落间隔空地沙鞭根状茎延伸方向设置样地,2007年5月、7月和10月在0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm共5个土层分别采集土壤样品,研究了AM真菌时空分布及沙鞭侵入间隔空地前后对AM真菌分布的影响。结果表明,沙鞭能与AM真菌形成良好共生关系,菌根结构为中间型(I-型),AM真菌定殖率和孢子密度有明显的时空分布规律,并与土壤因子密切相关。随采样时间后延AM真菌定殖率先增后降,最大值出现在7月份;孢子密度先降后增,最大值出现在10月份。土壤采样深度对AM真菌定殖和孢子密度有显著影响,AM真菌最高定殖率和最大孢子密度均出现在0-20 cm浅土层。孢子密度仅与泡囊定殖率显著正相关。土壤速效N与菌丝和总定殖率极显著负相关;土壤温度与泡囊、丛枝、菌丝和总定殖率显著和极显著正相关,与孢子密度显著负相关;土壤湿度与丛枝、菌丝和总定殖率显著正相关,与孢子密度显著负相关。克隆植物沙鞭的生长对土壤AM真菌活动和分布有很大影响,沙鞭入侵前后样地中AM真菌孢子密度和定殖率变化显著。     

毛乌素沙地植被不同恢复阶段植物群落物种多样性、功能多样性和系统发育多样性

进入21世纪以来, 中国荒漠化恢复取得显著成效, 荒漠化、沙化土地面积持续减少, 植被覆盖度大幅提升, 但关于植被恢复过程中生物多样性如何变化的研究不足, 这制约着对荒漠化恢复成效的全面评估。本文基于群落调查和叶功能性状(叶片厚度、叶片干物质含量、比叶面积和叶片密度)的测定, 分析了毛乌素沙地不同恢复阶段(半固定沙地、固定沙地、结皮覆盖沙地和草本植物覆盖沙地)的植物群落物种多样性、功能多样性和系统发育多样性特征。结果表明: (1)多数叶功能性状的系统发育信号不显著, 表明环境因子对研究区植物功能性状的塑造作用很强。(2)对于α多样性, 结皮覆盖沙地的物种多样性(Shannon-Wiener多样性, H)、物种丰富度(S)、功能丰富度(FRic)及系统发育多样性(PD)指数均显著低于其他恢复阶段, 而其他3个阶段间无显著差异; 这些指数间均显著正相关, 表明物种多样性、功能多样性和系统发育多样性在植被恢复过程中协同变化。(3) β多样性指数随恢复阶段间隔增加而逐渐增大, 表明物种组成、功能属性及系统发育关系随植被恢复持续变化, 且半固定沙地到固定沙地的群落物种组成、功能属性及系统发育关系更替最快, 导致群落间差异最大。(4)固定沙地、结皮覆盖沙地和草本植物覆盖沙地群落系统发育结构均趋向于发散, 表明竞争排斥是群落构建的主要驱动力; 而半固定沙地群落系统发育结构无一致规律, 表明群落构建可能受到生境过滤和竞争排斥的综合作用。研究结果可为植被建设与管理提供参考, 为毛乌素沙地生态保育和生物多样性的保护提供科学依据。     

基于GIS的广州市萝岗区景观格局梯度分析

基于GIS的梯度分析与景观格局定量分析相结合的方法,研究了广州市萝岗区景观在城市化梯度上的空间特征。结果表明:①萝岗区的景观结构中,林地为优势景观,占整个景观比例53%左右,而占2.57%的推平未利用地则表明萝岗区的景观结构并不稳定;②类型水平上的景观格局指数分析表明各种景观类型沿着梯度区表现出独特的空间特征,明显反映了城市化的梯度和前沿;③景观水平的格局分析表明城市化导致景观的破碎化程度增大,异质性增高,并且景观形状越来越复杂,景观向多样化和均匀化发展。