山西吕梁山亚高山草甸物种多样性的时空变化格局

在山西吕梁山系按照纬度从北向南依次选取马伦草原、荷叶坪、云顶山作为研究区,于2015、2016、2017年7月下旬进行亚高山草甸植被群落多样性调查,研究吕梁山亚高山草甸物种多样性不同年份、不同纬度的时空变化格局。结果表明:(1)吕梁山亚高山草甸群落中矮嵩草(Kobresia humilis)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)、线叶嵩草(Kobresia capillifolia)和珠芽蓼、车前草(Plantago asiatica)和披碱草(Elymus dahuricus)分别为马伦草原、荷叶坪、云顶山的优势种,不同山地植物优势种和次优势种均以菊科(Asteraceae)、蔷薇科(Rosaceae)、莎草科(Cyperaceae)、禾本科(Gramineae)植物为主。(2)吕梁山亚高山草甸物种多样性在不同年份分布较为稳定,Pielou指数在连续3年内均无较大变化; Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Patrick指数在2016年最高,同时该年份的降水天数也是最多,表明吕梁山亚高山草甸物种多样性在时间上呈现出受降水条件影响较大的变化格局。(3)吕梁山偏南部的云顶山多样性指数高于偏北部的马伦草原和荷叶坪,表明吕梁山亚高山草甸物种多样性在空间上表现出由北向南逐渐升高的变化格局。因此,吕梁山亚高山草甸物种多样性在时空上呈现出受降水条件影响较大,且由北向南逐渐升高的变化格局,降水条件和纬度梯度对该山地亚高山草甸物种多样性的时空变化格局产生了重要影响。     

旅游对北京东灵山亚高山草甸物种多样性影响的初步研究

在1965、1983、1994和2000年4个时期调查数据的基础上,对北京东灵山区亚高山草甸物种多样性变化和生活型谱进行了对比研究,结果显示,近年来东灵山亚高山草甸的物种多样性呈下降趋势,尤其是1983～1994年的下降速度明显加快,利用重要值作为权重参数对不同时期的东灵山亚高山草甸生活型谱进行了比较,所得到的结果反映了20世纪80年代以来,伴随旅游发展而迅速增加的马匹散牧已经对亚高山草甸的群落外貌造成了严重的不良影响,群落高度降低,物种组成改变及植被盖度下降等,说明过度放牧是东灵山亚高山草甸退化的重要影响因素,根据东灵山风景区亚高山草甸目前存在的问题,我们建议当地有关部门科学地确定东灵山风景区旅游容量,首先要严格限制风景区马匹的散牧,关闭风景区内的跑马场和牧马帐蓬,并通过加强宣传、管理和景区的基本建设,充分发挥生态系统的服务功能,实现在保护生态环境的前提下实现资源的持续利用。     

施肥和刈割对亚高山草甸物种多样性与生产力及其关系的影响

施肥和刈割分别对植物群落物种多样性和生产力有重要的影响。采用不同施肥水平和刈割频度, 研究了施肥和刈割对亚高山草甸植物群落物种多样性与生产力及其关系的影响。结果显示, 5年的施肥和刈割处理对群落地上生物量均有显著影响, 但对物种多样性影响不显著; 物种多样性与生产力之间的关系因施肥和刈割次数的不同而不同, 有负相关、二次函数关系和不相关等几种类型, 多数为不相关。此结果表明施肥和刈割并不总是一致性地影响群落物种多样性与生产力。因此, 不同施肥和刈割处理下的亚高山草甸植物群落生产力与物种多样性之间并没有确定的关系。     

小五台山亚高山草甸物种分布与温度关系研究

通过转化糖方法、植物群落野外调查和实验室分析,分别测得生境效应温度、物种盖度和生物量,应用该数据分析小五台山亚高山草甸植物物种分布与温度的关系.结果表明,在记录到的97种维管植物中,约36%的物种分布受生境温度条件影响,约20%物种的相对盖度与温度变化呈显著相关.生物量或相对盖度与温度呈正相关的有11种植物,相对盖度与温度呈负相关的有8种植物.在物种分布与温度关系的研究中,对频度为90%～20%的物种,采用盖度指标进行分析通常可行,对频度大于90%的物种,采用生物量数据比盖度更为有效.     

黄土高原退耕还草地C、N、P生态化学计量特征对植物多样性的影响

为探讨退耕还草地生态化学计量特征随恢复年限的变化以及其对植物多样性的影响,选取黄土高原不同恢复年限退耕还草地为研究对象,分别为农田（对照）、恢复8 a、15 a、25 a和35 a,测定了植物地上部分和土壤C、N、P含量,并分析了其C：N：P化学计量特征与植物多样性之间的关系。结果表明：（1）总体上,随着恢复年限的增加,植物地上部分C、N、P含量呈现增长趋势,而其C：N、C：P以及N：P呈现降低趋势,其中C含量在恢复35 a时达到最大值（434.95 g/kg）;N含量在农田阶段最高（2.29 g/kg）,P含量在恢复25 a时达到最高（1.23 g/kg）。（2）土壤C、N、P含量及N：P随恢复年限的增加总体上呈现增加趋势,C：N呈现降低趋势,而C：P基本保持不变;土壤C、N、P含量的最大值均出现在恢复35 a,其值分别为10.94 g/kg、0.07 g/kg、0.06 g/kg。（3）随着植物地上部分C含量和C：N的增加,Shannon-Weiner指数降低;植物地上部分C含量和土壤P含量是影响Simpson指数的主要因子,其与植物地上部分C含量负相关,而与土壤P含量显著正相关;Pielou均匀度指数与土壤N含量、N：P、C：P以及植物地上部分C含量等因子正相关;Margalef指数与植物地上部分N含量、P含量等因子正相关。研究表明草地恢复中植物和土壤C：N：P化学计量特征对植物多样性具有重要的影响。     

干扰对云顶山亚高山草甸群落物种多样性的影响

放牧等干扰会对亚高山草甸群落的外貌、结构及功能造成影响。为了揭示在外界干扰下云顶山草甸群落的变化规律,对云顶山草甸进行群落学调查,共取45个样方（1×1 m）。在此基础上,应用TWINSPAN对草甸群落进行数量分类;运用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数分析了不同程度干扰对草甸植物物种多样性的影响及其变化规律。结果表明：该草甸划分为6个群丛,受干扰程度中等的群丛3的丰富度、多样性以及均匀度都最高,受干扰程度轻的群丛1次之,而受干扰程度较重的群丛6最低。同时干扰对该草甸不同植物功能群及不同物种的影响趋势是不一致的。随着干扰程度加重,灌木和豆科等植物在群落中的优势地位逐渐减弱,甚至消失;禾草中的部分种如披针叶苔草（Carex lanceolata）等对干扰响应不明显;毒草和一些杂草种类在群丛中的优势地位明显上升。     

草地群落物种多样性维持机制的研究Ⅱ物种实现的生态位

尽管为解释种类丰富的植物群落物种共存和多样性维持机制,生态学家位做了大量的努力并提出了许多假说和模型。但这一问题仍处在争议之中,需要更多的证据支持他们的观点或提出新的看法,使这一生物多样性难题不断地向前推进。以松赖平原物种丰富度较高的羊草－杂类草群落为对象,在土壤C、N、P、K和H2O等5个资源轴上,探讨了物种多样性与实现生态位的关系。结果表明：尽管物种生态位存在一定程度的分化,但多数物种的生态位是高度重叠的,物种生态位的分化在草地群落物种共存和多样性维持中,不是唯一的途径,认为应更加重视的物种在长期协同进化中所形成的生物学特性。     

旅游对北京东灵山亚高山草甸物种多样性影响的初步研究

在1965、1983、1994和2000年4个时期调查数据的基础上,对北京东灵山区亚高山草甸物种多样性变化和生活型谱进行了对比研究,结果显示,近年来东灵山亚高山草甸的物种多样性呈下降趋势,尤其是1983～1994年的下降速度明显加快。利用重要值作为权重参数对不同时期的东灵山亚高山草甸生活型谱进行了比较,所得到的结果反映了20世纪80年代以来,伴随旅游发展而迅速增加的马匹散牧已经对亚高山草甸的群落外貌造成了严重的不良影响：群落高度降低、物种组成改变及植被盖度下降等,说明过度放牧是东灵山亚高山草甸退化的重要影响因素。根据东灵山风景区亚高山草甸目前存在的问题,我们建议当地有关部门科学地确 定东灵山风景区旅游容量,首先要严格限制风景区马匹的散牧,关闭风景区内的跑马场和牧马帐篷,并通过加强宣传、管理和景区的基本建设,充分发挥生态系统的服务功能,实现在保护生态环境的前提下实现资源的持续利用。     

喀斯特森林不同演替阶段植物群落物种多样性、功能性状、化学计量及其关联

探讨森林植物群落物种多样性、功能性状与化学计量特征及其内在关联,有助于构建结构-性状-功能的研究脉络,深入理解生态系统的过程与功能,为群落结构优化配置和调控提供科学依据。以贵州喀斯特高原峡谷区森林草灌、灌木、灌乔和乔木4个演替阶段的植物群落为对象,通过群落学调查和植物功能性状、生态化学计量测度,研究其物种多样性、功能性状和化学计量特征及其互作关系。结果表明:(1)乔木阶段的Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数均为最高,依次达8.62、2.41,表明伴随着群落演替,物种分布的均匀程度增加。(2)植物群落物种多样性指数之间仅Margalef丰富度指数与Simpson优势度指数未呈显著相关(-0.644),其余均为显著或极显著相关关系,表明物种多样性指数之间存在较强的促进或抑制作用。(3)叶片厚度与其余指标,以及群落物种多样性指数与功能性状、化学计量之间均未呈显著相关,比叶面积(SLA)仅与土壤N∶P呈显著正相关(0.742),表明群落物种多样性、功能性状和生态化学计量特征之间的相关性较弱。(4)SLA为灌木阶段的272.13 cm2/g为最大,δ13C值在演替后期略高,草灌、灌木阶段倾向于受N、P共同限制,说明随演替进展,植物的适应策略和资源利用对策等均发生了一定的调整,表明植物和环境之间存在较强的协变关系。(5)该区森林培育时,应构建完整的乔木、灌木和草本层片,提高生态系统对养分矿化、转化和循环等的自调控能力。     

五台山亚高山草甸的β多样性研究

分别应用基于二元属性数据的群落相异性系数、Cody指数、W ilson和Shm ida指数及Sorenson指数和基于数量数据的B ray-Curtis指数对五台山亚高山草甸的β多样性沿海拔梯度的变化规律进行了研究.结果表明:群落相异性系数、Cody指数、W ilson和Shm ida指数总体上随海拔升高呈现相似的变化趋势,但波动幅度有一定差异.B ray-Curtis指数对群落沿海拔梯度的变化更为敏感,它所反映的结果更准确可靠.同时,除海拔梯度外,人为活动干扰也是引起β多样性发生变化的一个不可忽视的重要因素.     

Effects of N addition on ecological stoichiometric characteristics in six dominant plant species of alpine meadow on the Qinghai-Xizang Plateau,China

以青藏高原高寒草甸为研究对象, 通过人工氮肥添加试验, 研究6个群落优势种在不同施氮(N)水平下叶片碳(C)、N、磷(P)元素含量的变化以及生态化学计量学特征。结果表明: 自然条件下, 6个物种叶片N、P质量浓度存在显著的差异, 表现为: 黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)最高, 为24.5和2.51 g·kg^-1, 其叶片N含量低于而P含量高于我国其他草地的豆科植物; 其余5个物种叶片N、P质量浓度分别为11.5-18.1和1.49-1.72 g·kg^-1, 嵩草(Kobresia myosuroides)叶片N含量最低, 垂穗披碱草(Elymus nutans)叶片P含量最低, 与我国其他区域的研究结果相比, 其叶片N和P含量均低于我国其他草地非豆科植物。随氮素添加量的增大, 6种群落优势种叶片的C和P含量保持不变; 其他5种植物叶片N含量显著增加, 黄花棘豆叶片N含量保持不变。未添加氮肥时, 6种植物叶片N:P为7.3-11.2, 说明该区植物生长更多地受N限制。随N添加量的增加, 除黄花棘豆外, 其他5种植物叶片N:P大于16, 表现为植物生长受P限制。综合研究表明, 青藏草原高寒草甸植物叶片N含量较低, 植物受N影响显著, 但不同物种对N的添加反应不同, 豆科植物黄花棘豆叶片对N添加不敏感, 其他5个物种叶片全N含量随着N添加量的升高而增加, 该研究结果可为高寒草甸科学施肥提供理论依据。     

亚高寒草甸不同生境植物群落物种多度分布格局的拟合

物种多度分布是群落生态学研究的核心内容。通过对青藏高原东部亚高寒草甸3种不同生境草本植物群落的抽样调查,结合16个物种多度分布模型的两种曲线拟合优度检验得出如下结果：多种不同模型可以拟合同一生境的物种多度分布。相比于其他可拟合模型,几何级数模型在3种生境中两种拟合优度检验方法下的平均拟合效果是最好的,拟合优度值均在最优拟合优度值10左右波动。次优模型鉴于不同生境不同的检验方法表现不一。除了几何级数模型外,Sugihara分数模型在最小二乘法的拟合方法下,也可以拟合3种生境的物种多度分布。研究结果表明,仅用拟合优度检验区分产生不同物种分布格局的模型和机制是不可靠的,需要做进一步的检验性实验研究。     

Relationships between plant stoichiometry and biomass in an arid-hot valley,Southwest China

Aims The micro-elemental stoichiometry as well as nitrogen (N) and phosphorus (P) plays an important role in ecosystem process. However, the drivers of the variations in these stoichiometric ratios in plants are less explored in compared with N and P. Plant productivity and plant stoichiometry can response simultaneously to environmental changes, such as water and nutrient supply levels. However, the relationships between the changes in plant stoichiometry and biomass were unclear yet although both of them play important roles in ecosystem functioning. Our object was to investigate the changes in plant stoichiometry (including multiple macro- and micro-elements) and in biomass under different nutrient and water supply. Methods We collected seeds from six grass species in an arid-hot valley and performed a nutrient-water addition experiment in 2012 with a complete factorial design (nutrient × water). The concentrations of N, P, K, Ca, Mg, Zn and Mn in different organs and plant biomass were measured. The effects of species, water and nutrient on element concentration and plant biomass were analyzed by three-way ANOVA. Linear regressions were used to test the relationships between changes in plant stoichiometry and changes in biomass after nutrient and water addition. Important findings Nutrient addition increased plant biomass by 32.55% compared with control. High-level water supply increased plant biomass by 31.35% and the combination of nutrient and high-level water addition increased plant biomass by 110.60%. Nutrient, water, species identity and their two-way interactions significantly affected plant biomass. Changes in total plant K:Ca, K:Mg, K:Mn, K:Zn and Mg:Mn were significantly and positively related to changes in plant biomass. The ratio between the concentrations of macro-elements and micro-elements tended to increase with biomass. Species identity and treatment had no effects in most of these relationships, suggesting that the changes in stoichiometry were mostly driven by the variations in biomass. The relationships between changes in stoichiometry and in biomass also occurred in leaves, stems and roots. The covariation between plant stoichiometry and biomass can have profound effects on ecosystem functioning under the global environmental changes.     

高寒草甸不同草地群落物种多样性与生产力关系研究

生态系统的结构和功能、生物多样性与生产力的关系问题是近年来群落生态学中研究的中心问题,其中,生态系统生产力水平是其功能的重要表现形式,用4种不同草地类型探讨自然群落的物种多样性与生产力关系.结果表明,矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛群落中物种多样性与生产力的关系呈线性增加关系,藏嵩草沼泽化草甸群落中线性增加关系不显著,这表明群落生产力除受物种多样性的影响外,也受物种本身特征和环境资源的影响.不同的环境资源和环境异质性是形成群落结构特征、物种多样性分布格局差异的主要原因之一.     

氮添加对荒漠草原植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征的影响

大气氮(N)沉降增加加速了土壤N循环, 引起微生物生物量碳(C):N:磷(P)生态化学计量关系失衡、植物种丧失和生态系统服务功能降低等问题。开展N添加下植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征关系的研究, 可为深入了解N沉降增加引起植物多样性降低的机理提供新思路。该文以宁夏荒漠草原为研究对象, 探讨了N添加下植物生物量和群落多样性的变化趋势, 分析了微生物生物量C:N:P生态化学计量特征独立及其与其他土壤因子共同对植物群落组成的影响。结果表明: N添加下猪毛菜(Salsola collina)生物量呈显著增加趋势, 牛枝子(Lespedeza potaninii)生物量呈逐渐降低趋势, 其他植物种生物量亦呈降低趋势但未达到显著水平; 沿N添加梯度, Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Patrick丰富度指数均呈先略有增加后逐渐降低的趋势; N添加提高了微生物生物量N含量和N:P, 降低了微生物生物量C:N; 植物群落组成与微生物生物量N含量、微生物生物量C:N、微生物生物量N:P、土壤NO₃ ^--N浓度、土壤NH₄ ⁺-N浓度以及土壤全P含量有较强的相关关系; 微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物种群生物量和群落多样性变化的独立解释力较弱, 但却与其他土壤因子共同解释了较大变差, 意味着N添加下微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物群落组成的影响与其他土壤因子高度相关。     

高寒草甸不同坡向植物群落物种多样性与功能多样性的关系

植物群落物种多样性与功能多样性是生态学研究的热点问题之一,研究其对于保护生物多样性和维持生态系统功能具有重要意义。采用野外群落调查方法,探讨了物种多样性与功能多样性在坡向梯度上的变化格局及其关联性。结果显示：（1）从北坡到南坡,土壤含水量、有机碳呈递减趋势;坡度、照度、土温、pH呈递增趋势;土壤全氮、全磷在西坡明显低于其他各坡向;（2）物种多样性指数均由北坡向南坡依次递减;（3）一元性状功能多样性在各坡向间的差异显著（P<0.05）,除LDMC_FDrao外,其他功能性状均为北坡大于南坡;（4）多元性状功能丰富度与功能均匀度均由北坡向南坡呈递减的趋势,各坡向的功能均匀度差异性不显著。通过相关分析与通径分析发现,功能多样性指数的主要环境决定因子与限定因子均存在差异：功能丰富度、功能均匀度主要环境限定因子为pH,功能离散度主要环境限定因子为土温;功能离散度主要环境决定因子为土壤含水量;（5）物种多样性指数与功能丰富度呈正线性相关,与功能离散度呈负线性相关,而与功能均匀度不相关。     

Effects of fertilization and clipping on species diversity,productivity and their relationship in subalpine meadow

施肥和刈割分别对植物群落物种多样性和生产力有重要的影响。采用不同施肥水平和刈割频度, 研究了施肥和刈割对亚高山草甸植物群落物种多样性与生产力及其关系的影响。结果显示, 5年的施肥和刈割处理对群落地上生物量均有显著影响, 但对物种多样性影响不显著; 物种多样性与生产力之间的关系因施肥和刈割次数的不同而不同, 有负相关、二次函数关系和不相关等几种类型, 多数为不相关。此结果表明施肥和刈割并不总是一致性地影响群落物种多样性与生产力。因此, 不同施肥和刈割处理下的亚高山草甸植物群落生产力与物种多样性之间并没有确定的关系。     

Nonlinear responses of productivity and diversity of alpine meadow communities to degradation

为了阐释青藏高原高寒草甸退化的关键生态过程, 该研究依托藏北高原草地生态系统研究站(那曲站), 设置不同退化梯度实验, 即对照、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5个梯度, 探究群落生产力和物种多样性对不同退化强度的响应机制。结果表明: 1)随着退化程度不断加剧, 地上生物量呈现线性或非线性增加趋势, 在重度退化处理下, 地上生物量显著高于对照32.3%, 其中高山嵩草(Kobresia pygmaea)地上生物量呈非线性下降趋势, 而矮火绒草(Leontopodium nanum)地上生物量呈非线性增加趋势; 2)与地上生物量的响应模式相反, 随着退化程度加剧, 地下生物量与总生物量均呈现非线性降低趋势; 3)高寒草甸退化过程中, 物种辛普森指数、丰富度指数、香农多样性指数和均匀度指数均呈现非线性上升趋势。结构等式方程结果表明, 土壤碳含量和体积含水量与地下生物量均呈现显著的正相关关系。土壤碳含量、体积含水量和砾石质量比对地上生物量无显著影响, 土壤碳、氮含量与物种多样性指数呈现显著的负相关关系。研究认为地上生产力的变化不能很好地指示草地的退化程度, 建议今后研究应以可食性牧草和毒杂草等植物功能群的变化来衡量草地退化。     

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。     

青藏高原东缘主要针叶树种叶片碳氮磷化学计量分布格局及其驱动因素

理解植物叶片化学计量特征及其驱动因素对认识植物种群分布规律及预测植物对环境变化响应具有重要意义。该研究采集了青藏高原东缘针叶林84个样点共29种主要针叶树种叶片, 探讨该区域常绿针叶树种叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征和分布格局及其驱动因素。结果表明: (1)在科和属水平上, 不同针叶树种叶片C、N含量和C:N差异显著; 叶片N:P < 14, 表明该区域针叶树种主要受N限制。(2)叶片N、P含量在环境梯度上表现出一致的分布规律: 均呈现出随纬度和海拔增加而显著降低, 随年平均气温(MAT)和年降水量(MAP)增加而显著增加的趋势; 而叶片C含量与纬度、海拔、MAT和MAP均未表现出显著相关性。(3)叶片C:N、C:P呈现出与N、P含量变化相反的分布格局: 均随纬度和海拔增加而显著增加, 随MAT和MAP增加而显著降低; 而叶片N:P与海拔、MAT和MAP均无显著相关性。(4)进一步分析表明, 叶片C、N、P含量及其化学计量比的主要驱动因素不尽相同。具体而言: 土壤特性是叶片C含量和N:P变异的主要驱动因子, 而叶片N、P含量和C:N、C:P的变异主要由气候因素决定。总之, 该区域针叶树种叶片化学计量沿环境梯度的变异规律有力地支持了温度生物地球化学假说, 在一定程度上丰富了对环境变化下植物叶片化学计量分布格局及其驱动机制的认识。