藏锦鸡儿群落土壤资源空间异质性

在内蒙古高原, 藏锦鸡儿(Caragana tibetica)群落分布在草原向荒漠的过渡带上, 在植被区划中常作为由草原进入荒漠的指示物种。藏锦鸡儿是一种旱生垫状矮灌木, 由于其垫状生物学特性, 在地表覆沙的生境中常形成较均匀的、非常醒目的灌丛沙堆。不同大小的灌丛沙堆可对应其不同的发育阶段, 选取不同大小的藏锦鸡儿灌丛沙堆, 划分成小、中、大3组, 小、中两组灌丛沙堆对应其发育阶段, 大沙堆组对应于稳定阶段, 通过测定沙堆间、沙堆内(顶部、中部)及沙堆下的土壤有机质(Soil organic matters, SOM)、全磷(Total phosphorus, TP)和土壤质量含水量(Mass water content of soil, W_m), 分析了藏锦鸡儿群落土壤资源的特点。结果显示, 随着沙堆的发育, 沙堆内和堆下0~20 cm处的土壤有机质、全磷和土壤质量含水量的平均含量呈递增趋势, 大沙堆、中沙堆及堆下0~20 cm处的土壤有机质、全磷和土壤质量含水量的平均含量均大于沙堆间, 小沙堆的土壤有机质、堆下0~20 cm的土壤全磷和质量含水量的平均含量大于沙堆间。不同大小的灌丛沙堆, 在垂直方向上, 土壤有机质、全磷含量基本均呈先增加后减少的趋势, 土壤质量含水量呈递减趋势; 在水平方向, 随着灌丛沙堆的发育, 土壤有机质、全磷和土壤质量含水量在同一部位的同一土层基本呈递增趋势; 不同大小的沙堆表层0~20 cm 处的土壤有机质由顶部、中部、沙堆间依次呈先增加后减小的趋势; 大沙堆和中沙堆的全磷由沙堆顶部、中部、沙堆间依次呈递减趋势, 而小沙堆土壤全磷呈先增加后减少的趋势。随着灌丛沙堆的发育, 藏锦鸡儿灌丛截获的植物残体量呈增加趋势。研究显示, 藏锦鸡儿在发育过程中形成“沃岛效应”, 这种效应不仅表现在沙堆内, 也表现在沙堆下, 同时也引起土壤有机质、全磷和土壤水分的空间异质性分布。     

内蒙古半干旱草原灌丛化过程中小叶锦鸡儿引起的土壤碳、氮资源空间异质性分布

过度放牧下内蒙古半干旱草原,由于小叶锦鸡儿多度增加导致植被灌丛化,这已经成为该地草原退化时的普遍现象。草原灌丛化过程中,灌丛内凋落物的累积使得养分循环区域化,草原土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)空间异质性增强,导致灌丛沃岛形成。半干旱草原灌丛化过程机制的假说认为:灌丛斑块扩展与其引起的土壤空间异质性的增强之间存在着正反馈作用,正是这种反馈作用促使草地向灌丛地的转变。小叶锦鸡儿通过克隆生长形成不同大小的斑块,它们对应于其发育的不同阶段。因此,将不同大小的灌丛沃岛划分为小灌丛组与大灌丛组,它们代表着灌丛沃岛发育的早期与晚期两个阶段。结果表明:内蒙古半干旱草原灌丛化过程中,小叶锦鸡儿灌丛斑块引起了土壤有机碳(SOC)与土壤全氮(STN)的空间异质性,表现在水平方向上,对于0～5cm,5～10cm,10～20cm3个土壤层次,由灌丛斑块内部向外部SOC与STN均趋于降低;而在垂直方向上,对于灌丛斑块内部、边缘和外部3个位置,由0～10cm到10～20cm再到20～30cm,随着土壤深度增加SOC与STN均趋于降低。随着小叶锦鸡儿灌丛斑块扩展,SOC与STN空间异质性的分布不断增强,表现在灌丛斑块内部相对于外部(或边缘)对SOC与STN富集程度均显著增加。草原灌丛化过程SOC与STN空间异质性变化在0～5cm,5～10cm,10～20cm3个土壤层次中,以表层0～5cm的表现最为强烈。表层0～5cm土壤空间异质性的形成与灌丛自身凋落物的生产以及对灌丛外凋落物的截留有关。由此推断:退化草原灌丛化的过程中,小叶锦鸡儿灌丛斑块引起SOC与STN空间异质性的变化是一个自我增强过程,灌丛斑块扩展与其导致的SOC与STN空间异质性增强之间存在着正反馈作用。因此,以上关于半干旱草原灌丛化机制的假说对我国内蒙古半干旱草原灌丛化也是适用的。     

小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分对降雨的响应

以科尔沁沙地主要固沙灌木小叶锦鸡儿为研究对象,在其生长季次降雨21.5 mm后180 h内,利用TDR和微渗仪测量小叶锦鸡儿灌丛下不同部位的土壤含水量和土壤蒸发,并计算该灌丛下不同部位储水量和水量平衡.结果表明:降雨结束后初期,灌丛枝干的茎流作用使其根部的土壤含水量明显高于其他部位;灌丛根部水分的入渗速率大于灌丛中部和灌丛外缘.因冠幅的庇荫作用,灌丛下蒸发量小于灌丛外裸露沙地.水量平衡表明:小叶锦鸡儿灌丛下降雨后前期蒸散量明显高于灌丛外裸露沙地,与灌丛下根系的分布有直接关系.     

平茬处理对小叶锦鸡儿灌丛邻居植物群落空间格局的影响

近几十年来,内蒙古典型草原小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛化现象普遍发生,严重影响了草地生产力。平茬作为灌丛化草地主要管理方式之一,已受到广泛关注;然而平茬如何影响灌丛邻居植物群落的格局动态及其下土壤理化性质变化,仍缺少相应研究。以内蒙古草原小叶锦鸡儿灌丛化草地为研究对象,进行平茬处理,并依据距离小叶锦鸡儿灌丛的远近位置(远—2.5 m,近—0.5 m)设置样方进行植物群落调查和土壤样品的采集,经分析发现:(1)平茬处理显著提高了灌丛邻居植物群落均匀度及邻居植物群落下土壤全碳、全氮含量。(2)借助零模型(Null-model)分析,得出未平茬处理条件下,距离灌丛远近两种位置群落均表现为竞争性格局;而平茬处理条件下,群落竞争性格局作用弱化,且距离灌丛2.5 m位置处群落表现为促进性格局。(3)调查群落中物种间的关系多为中性作用;仅有少数物种对表现为显著正(或负)相互作用关系,且多由群落中优势物种组成;平茬处理条件下群落中显著负相互作用关系物种对比例下降,支持群落整体竞争性格局弱化这一结论。所得结果不仅为小叶锦鸡儿灌丛平茬处理条件下邻居植物群落及土壤环境的动态变化的探讨提供了实验依据,而且对灌丛化草地的恢复具有一定的实践指导意义。     

小叶锦鸡儿的核型分析

本文对小叶锦鸡儿进行细胞水平的核型分析,可得出结论：小叶锦鸡儿（Caragana microphylla Lam.)体细胞染色体数目为2n=16,其核型公式为2n=2x=14m(2SAT) 2M,桉stebbins的核型分析原则,小叶锦鸡儿的核型属1A型。     

小叶锦鸡儿研究概况

综述了小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)的分布、化学成分及药理作用.     

哈尔滨行道树的空间异质性分析

城市行道树空间异质性分析是优化城市森林调查、科学管理与生态服务功能提升的基础。本研究以哈尔滨为例,基于网络街景测定哈尔滨市879个样方、26140棵行道树的树高、胸径、冠幅、冠下高等指标,半方差函数和分形分析相结合,旨在确定树木空间异质性特征,为分析城市森林合理采样布点提供依据。结果发现,不同指标存在明显的空间异质性,表现为自相关距离明显差异,但是没有明显的方向性(在0°、45°、90°、135°方向上各向同性)。这些空间异质性受结构、随机因素影响,但是不同指标明显不同,即:冠幅空间变化中随机因素占比为26.56%,而冠下高、树高、胸径的占比分别为8.16%、8.14%、12.80%,后者更多的受城市化相关的结构因素影响(>88%)。冠幅、冠下高、树高、胸径的变程分别为2340、1320、1470、1890m,考虑到采样间距应控制在变程之内就可以有效揭示空间格局特征,测量不同指标的最小采样数量为:冠幅156个样方;冠下高440个样方;树高360个样方;胸径224个样方。分形分析结果显示,哈尔滨树木冠幅、冠下高、树高、胸径的D值分别为1.957、1.961、1.961和1.971,都接近于2,说明空间变异主要发生在各个样方间(距离:666m),与半方差函数分析交互验证。我们的研究结果为哈尔滨市城市森林研究与管理提供了基础数据支持,有助于今后研究确定合理的采样方案。     

内蒙古高原小叶锦鸡儿与中间锦鸡儿遗传多样性的研究

利用ISSR分子标记,选取内蒙古高原自东向西共15个锦鸡儿种群(7个小叶锦鸡儿种群,8个中间锦鸡儿种群)进行遗传多样性分析。结果表明:(1)7个小叶锦鸡儿种群总的多态位点百分数为98.19%,Nei’s基因多样性指数与Shannon信息指数分别为0.289 7、0.444 0;居群间遗传分化系数Gst为0.119 0,表明小叶锦鸡儿种群存在中等程度的遗传分化;居群间基因交流频繁,基因流(Nm)为3.701 0。(2)8个中间锦鸡儿种群多态位点百分数为99.7%,Nei’s基因多样性指数为0.312 8,Shannon信息指数为0.478 4;居群间遗传分化系数(Gst)为0.188 1,表明中间锦鸡儿种群存在较大的遗传分化,基因流(Nm)为2.157 8。(3)中间锦鸡儿遗传多样性及遗传分化均高于小叶锦鸡儿,这是中间锦鸡儿替代小叶锦鸡儿适应不良环境扩展分布的遗传基础。(4)邻接聚类分析结果显示,15个锦鸡儿种群表现为从东到西逐渐聚类,体现了这2个种在分布上的地理渐变性及地理替代性;遗传多样性各指数与气象因子及土壤因子之间的相关性分析表明,平均气温对锦鸡儿种群的遗传分化起着重要的作用。     

人工小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛土壤水分动态研究

采用由植被空间序列断时间系列的方法。分析了1984,1987,1995和1999年建立的人工小叶锦鸡儿固沙植被土壤水分的时空变化特征,结果表明,受沙地土壤机械组成的影响,沙地土壤组成以物理性沙粒为主,＞0.01mm沙粒占97％以上,凋萎湿度为1．55％,田间持水量5．5%,大有效水为3．95％,随着固沙植被优势度的增加,小叶锦鸡儿灌丛下土壤含水量持续下降,1984年建立的植被区土壤含水量明显低于1999年建立的植被区;在年内土壤水分季节变化中,4个阶段植被区土壤水分状况在4－6月不断降低,到6月达到最低值,7－10月逐渐回升;对于建立较早的植被区（1984和1987年）,土壤水分垂直变化表现出随着土层深度的增加,土壤含水量逐递减的趋势,特别是70cm下土层中,土壤含水下降明显,含水量低于凋萎湿度,由于对根际区域土壤水分的利用,加剧了固沙植被区深层土壤（70cm下）水分的亏缺,进而影响植被物种的组成,随着小叶锦鸡儿灌丛年龄的增加,浅根性植物所占比重增加。     

氢同位素在内蒙古小叶锦鸡儿灌丛水分来源研究中的应用

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)是我国内蒙古草原广泛分布的优势灌木, 目前国内外有关小叶锦鸡儿水分利用来源的定量研究较少。该文运用氢稳定同位素法, 分析了内蒙古小叶锦鸡儿木质部水和潜在水源(夏季降雨、冬季降雪和土壤水)的氢稳定同位素比率(δD)的季节变化, 发现小叶锦鸡儿在遮雨处理和自然状态下δD季节变化差异不明显, 分别为-101.36‰ ± 13.02‰和-101.18‰ ± 12.71‰。在遮雨处理条件下, 小叶锦鸡儿主要利用0-20 cm土壤层水分, 占其所利用水分的73.30% ± 16.14%; 自然状态下, 小叶锦鸡儿对0-20、20-60和60-100 cm不同土壤层土壤的水分利用较为均衡, 分别为34.66% ± 7.83%、32.44% ± 7.42%和32.90% ± 4.14%。该结果表明不同生境下灌木与草本的水分竞争可能是小叶锦鸡儿对不同土层水分利用差异的原因。结合两源模型分析了降雨对各土壤层的贡献率, 并用IsoSource多源混合模型分析了各土壤层对小叶锦鸡儿用水的贡献率, 发现降雨对小叶锦鸡儿的贡献率为42.65%-63.92%。该结果反映了小叶锦鸡儿对夏季降雨和冬季融雪的利用情况。     

毛乌素沙地沙生半灌木群落的空间异质性

在使用 5m× 50 0 0 m样带进行调查获得的植被盖度数据的基础上 ,通过半方差分析和分形分析揭示了毛乌素沙化草地沙生半灌木群落植被盖度的空间变异特点。半方差分析揭示出植被盖度的多尺度变异和等级斑块结构 ,在取样范围内至少存在着 3个等级。分形分析得出毛乌素沙地沙生半木群落植被盖度的分维 D=1 .90 ,接近于 2 ,指示着大部分空间变异发生在较小的尺度上 ;分段分形分析得出不同尺度范围内的分维 ,反映了空间异质性的多尺度变异性。这一结果揭示了荒漠化过程引起的生境破碎化     

浑善达克沙地榆树疏林幼苗更新空间格局

榆树疏林广泛分布于浑善达克沙地,是适应半干旱、半湿润气候的沙地植被类型.采用Ripley的K函数统计方法,分析了浑善达克沙地固定沙丘与丘间低地封育状态下的榆树幼苗空间分布及更新格局.结果表明:两种生境下榆树幼苗密度分别为88株/hm2和77株/hm2,丘间低地更适合幼苗的生长.固定沙丘和丘间低地榆树幼苗均呈聚集分布,但丘间低地的幼苗聚集强度更高.固定沙丘上榆树幼苗与成熟树种群在小尺度上呈负关联,而丘间低地幼苗与成熟树种群呈现较显著的正关联,但二者在大尺度上均无关联性.研究对揭示浑善达克沙地榆树幼苗分布、更新空间格局及其恢复保护具有重要意义.     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿固沙群落土壤微生物功能多样性

为探讨科尔沁沙地流动沙丘上建立小叶锦鸡儿固沙植被后土壤微生物群落代谢功能的变化,采用Biolog-ECO微平板检测法,研究了9、16和26年生人工群落以及流动沙丘和天然小叶锦鸡儿群落土壤微生物碳源代谢的多样性变化特征.结果表明:在培养的264 h内,流动沙丘土壤微生物平均颜色变化率,以及对羧酸类、糖类、多聚物类、氨基酸类、胺类和芳香类化合物类的代谢能力明显高于人工群落;随着人工群落年龄的增加,土壤微生物代谢碳源种类增加,26年生人工群落土壤微生物的碳源代谢模式已接近天然群落.流动沙丘建立小叶锦鸡儿植被后,土壤微生物群落碳源代谢功能多样性和均匀度指数下降;随着植物群落发育年龄的增长,微生物功能多样性逐渐提高.     

浑善达克沙地无芒雀麦（Bromus inermis）空间分布格局

通过西北-东南和东北-西南方向两条宽5m×长3 km的样带和一块4m×4m的样方调查,研究了浑善达克沙地无芒雀麦、植被、土壤水分及土壤盐分的空间变异特点及其相互关系。结果表明,样带内植被盖度、无芒雀麦盖度、土壤水分和土壤盐分的空间变化格局相似,然而,在不同的空间方向上,它们具有不同的空间变化;样方内无芒雀麦地上部生物量、分株数和土壤盐分具有相似的空间变化格局,但却不同于植被地上部总生物量和土壤水分的空间变化格局。相关分析表明,样带内植被盖度、无芒雀麦盖度与土壤水分和土壤盐分之间均具有显著的正相关关系。土壤水分和土壤盐分也具有显著的正相关。样方内无芒雀麦地上部生物量、分株数及植被地上部总生物量与土壤水分均具有显著的正相关关系,但与土壤盐分没有显著的相关关系。无芒雀麦地上部生物量、分株数和植被地上部总生物量三者之间,以及土壤水分和土壤盐分之间也均具有显著的正相关关系。研究结果表明了植被与土壤之间的相互关系依赖于空间尺度。     

宁夏东部荒漠草原灌丛引入下土壤水分空间异质性

结合地理信息系统(GIS),运用经典统计学和地统计学方法对宁夏东部荒漠草原人工灌丛引入下0～200 cm土层土壤水分空间异质性进行研究.结果表明: 0～200 cm土层土壤含水量为0.6%～19.0%,均值为4.4%,土壤水分含量较低,变异系数为49.5%～86.3%,属于中等变异.不同土层半变异函数的最佳理论模型分别为:0～60、80～120 cm各层土壤水分符合球状模型,60～80 cm符合指数模型,120～200 cm符合高斯模型.不同土层土壤含水量均呈不同程度的空间相关,0～40、60～80、120～200 cm各层土壤水分的块金系数C₀/(C₀+C)为26.1%～49.9%,为中等程度空间相关;40～60、80～100、100～120 cm各层土壤含水量的块金系数为15.5%～22.1%,具强烈空间相关.0～200 cm不同土层土壤水分含量变程不同,0～20 和 20～40 cm土层变程较大,为37.10～45.18 km,40～200 cm各层土壤含水量的变程较小,为3.58～8.66 km.荒漠草原人工灌丛引入过程中加速土壤水分利用和深层水分消耗,导致土壤水分的空间异质性和破碎化程度加强,且对深层次土壤水分作用更强.     

浑善达克沙地6种灌木生物量模拟

在干旱半干旱区,乔木比较稀疏或难以存活,灌木往往在植被群落中占有很大的优势地位,其生态功能及生态学意义尤其值得重视。浑善达克沙地疏林草地是沙地顶级植物群落,其中乔木稀疏分布,而灌木在沙甸以及沙陇背风坡呈密集分布。灌木在固定沙丘、改良土壤、提供栖息地等方面具有重要的生态意义,其生物量组成也在沙地植被群落中占有很大比重。已往的研究中,灌木相比乔木通常处于次要地位,对灌木的研究尚不充分,灌木生物量的模拟方法亦多采用乔木生物量的模拟方法。然而灌木形态结构与乔木有明显差异,专门针对灌木的生物量模拟方法研究尚不多见。以6种沙地灌木为样本,基于异速生长模型,对比了若干地表测量指标对灌木生物量的预测能力,其中设计了一种更贴近灌木实际形态的圆台体积作为新的预测指标。研究结果表明:(1)在单因素指标中,相比高度和地径,冠幅与灌木生物量的相关性更强。(2)相比单因素指标,复合指标与灌木生物量之间的相关性更强。其中冠幅相关的复合指标更优于地径相关的复合指标。这预示着冠幅以及冠幅相关的复合指标对灌木生物量具有较好的预测能力。(3)圆台体积能进一步提高对灌木生物量的预测能力。相关分析和拟合评价结果显示,圆台体积与灌木生物量的相关性更强,拟合误差较小,并且对于不同的灌木种类,其相关性和拟合精度表现出较高的稳定性。这意味着圆台体积对于不同的灌木种类,均具有较好的生物量预测效果。因此建议,在灌木属性测量较为充分的情况下,圆台体积是更为理想的预测指标,而在测量不充分情况下,冠幅及其相关复合指标更适宜进行灌木生物量预测。研究结果最终建立了6种沙地灌木的圆台体积-生物量的异速生长模拟方程,为进一步研究沙地灌木的碳储量以及灌木在半干旱植物群落中的生态意义提供科学基础。     

内蒙古草原小叶锦鸡儿遗传分化的研究

采用RAPD技术对内蒙古草原5个具较大地理跨度的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)地理群的遗传多样性和遗传结构特点进行了研究。共检测到466个位点,多态位点463个,多态位点百分率(PPB)为99.36%;特有位点37个,占7.94%。Nei指数和Shannon指数都表明阿巴嘎旗小叶锦鸡儿地理群遗传多样性最高,其它地理群的遗传多样性有向东、向西降低的趋势。AMOVA得到的固定系数φst为0.055 26;基因分化系数Gst为0.067 3,用Shannon指数估算的地理群间变异比率(Hsp-Hpop)/Hsp为0.147 9,说明遗传变异主要存在于各地理群内部。地理群每代迁移数Nm为6.930 5,显示地理群间存在较强的基因流。Mantel检验表明5个小叶锦鸡儿地理群间遗传距离与地理距离有显著相关性。     

干旱地区山地荒漠草原阴坡植物群落空间异质性

在样线调查基础上 ,以 Shannon- Wiener指数 ,群落盖度 ,DCA排序轴为区域化随机变量 ,应用半方差、分形分析等方法 ,对干旱地区山坡植物群落空间异质性进行了研究。结果表明 ,在整个山坡尺度上植被格局的空间异质性不大 ,小尺度上植被格局的空间异质性较大 ,尺度依赖性较强 ,不同群落类型的空间格局不同 ,随尺度变化的规律也不一样。严重放牧干扰强烈影响干旱山地植物群落的空间格局 ,生境中的牧道格局 ,斑块格局使山坡植物群落多样性空间异质性更加复杂 ,牧道效应是导致群落空间格局周期性振荡的重要因子。去势对应分析 (DCA)排序第一轴特征值体现了综合生态因子对群落格局作用的结果 ,DCA第二轴半方差变化包含了大量信息 ,其变化具有周期性。群落多样性空间格局强烈影响着干旱山地生态系统的各种生态学过程 ,这些作用机制有待进一步研究     

内蒙古东部地区小叶锦鸡儿表型变异研究

根据小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)资源分布状况,对内蒙古东部地区的13个小叶锦鸡儿天然居群进行表型变异研究。结果表明：小叶锦鸡儿表型性状在居群间均表现为极显著差异（p<0.001）;主成分分析显示种子宽、种子长、荚果长是小叶锦鸡儿表型变异的最主要影响因子;回归分析和偏相关分析显示地理生态因子对小叶锦鸡儿的表型变异有较强的影响;通过聚类分析将13个小叶锦鸡儿居群分为3类。