草原模式植物群落监测方法应用样例

模式植物群落是指能够反映某种植被分类单元基本特征, 并可作为准确描述该植被类型“标准”的典型植物群落。草原模式植物群落监测是中国生物多样性监测与研究网络——草原/荒漠植物多样性监测网的核心内容, 已初步确定了一套监测方法。本文应用这套方法分别建立了克氏针茅(Stipa krylovii)群系和百里香(Thymus mongolicus)群系模式植物群落监测固定样地, 作为中国生物多样性监测与研究网络——草原/荒漠植物多样性监测网的样例。介绍了这两个模式植物群落监测样地选取与设置的过程、群落调查方法和数据分析结果。通过实际观测和案例分析, 验证了“中国草原/荒漠植物多样性监测网模式植物群落监测方案”中监测方法的可行性, 同时根据监测中出现的问题, 提出了模式植物群落样地、监测频率和监测日期的选择原则, 以及监测过程中的操作规范等, 完善了模式植物群落监测内容、方法和指标体系的建议, 为开展草原模式植物群落监测提供了可借鉴的实例与技术储备。     

中国草原/荒漠植物多样性监测网 模式植物群落监测方案

“模式群落”是指能够反映某种植被分类单元基本特征, 并可作为准确描述该植被类型“标准”的典型植物群落。中国生物多样性监测网络——草原/荒漠植物多样性监测网旨在统一监测方法和技术规范的基础上, 在草原/荒漠植被主要群系分布的典型地段建立模式植物群落监测固定样方, 定期复查, 长期监测草原和荒漠的植物多样性变化。文章强调了典型植物群落监测是生物多样性监测的重要组成部分, 阐述了模式群落的概念, 介绍了草原/荒漠植物多样性监测网的总体思路和布局, 以及主要监测内容、方法、指标和预期产出。     

荒漠植被植物种多样性对空间尺度的依赖

物种多样性与空间尺度的关系是植物生态学的一个研究热点。传统植物生态学研究认为种面积曲线方程中 Z值是个近似常数 ,但近期对森林和草原群落的研究表明 Z是随尺度变化的。在荒漠带选择了 10个样地 ,每个样地包括 1m2 到 1km2 的 6个空间尺度样方 ,研究荒漠地区物种多样性与空间尺度的关系。结果表明 :荒漠植被物种多样性随空间尺度的增大空间依赖性减弱 ,Z也是随尺度变化的。对荒漠植被种面积曲线 Z的研究结果支持了 Z随尺度变化的结论 ,但 Z是随尺度增加而减小 ,斜率 z值从 0 .37降至 0 .0 35 ,与草原和森林群落 Z值随尺度增加而增加的结论是相反的。     

青藏高原植物群落样方数据集

为便于了解青藏高原植被特殊物种组成、群落特征及分布格局, 该文利用2018-2021年在青藏高原不同区域内调查的338个样地、共758个样方的数据, 分析了高原植物群落的物种组成、区系特征和植被分类, 整合形成青藏高原植物群落样方数据集。结果表明: 青藏高原高寒和温性植物群落758个样方中, 共有植物65科279属837种; 其中, 物种数最多的5个科依次是菊科(134种)、禾本科(88种)、豆科(75种)、蔷薇科(43种)和莎草科(40种), 物种数最多的5个属依次是蒿属(Artemisia, 29种)、马先蒿属(Pedicularis, 27种)、风毛菊属(Saussurea, 25种)、黄耆属(Astragalus, 23种)和早熟禾属(Poa, 23种)。植物区系主要由温带(145属)和世界广布(36属)的成分所组成。物种的生长型以草本(83.51%)和灌木(10.87%)为主, 草本和木本的生活型分别以多年生草本(88.23%)和落叶灌木(83.67%)为主。338个样地可以划分为4个植被型组, 10个植被型, 20个植被亚型, 78个群系组和117个群系, 其中草原群系34个, 草甸群系33个, 荒漠群系33个, 灌丛群系14个和针叶林群系3个。该数据集覆盖青藏高原绝大部分高寒灌丛、高寒草原、高寒草甸、高寒荒漠、温性草原和温性荒漠植被区域, 可为研究高原植被特征和地带性分异规律, 气候变化和人类活动对高原植被的影响及其生态恢复提供坚实的数据基础, 同时为下一代中国植被图的更新提供参考。     

内蒙古草原植物的生态替代分析和草原植被-环境关系综合解释

草原植被-环境关系研究是阐明草原植被对环境变化的响应,揭示草原生物多样性变化规律和建立持续发展草原生态系统的基础。根据内蒙古草原区气候梯度上120个样地的植被(植物)-环境特征,建立了内蒙古主要草原类型的植被生态学数据库。所有的环境因子     

呼伦贝尔草原南缘植被类型分异及生物多样性特征

以呼伦贝尔草原为对象,对其南缘从东到西200 km范围内的植物群落进行了系统调查,并采用数量生态学方法对研究区内植被类型及生物多样性进行分析。调查共发现98种植物,其中以菊科(Compositae)、豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)和百合科(Liliaceae)为主,其植物种数占全部物种数的52.58%。植物水分生态类型主要以旱生植物为主;植物生活型则以多年生草本植物为主。对呼伦贝尔草原南缘94个样地进行NMDS排序的结果表明,水热因子影响植被分布格局,其中降水是最主要因素;相似性分析和相似性百分比分析结果显示,荒漠草原群落与草甸草原群落物种组成相异性最大,群落分离明显,与典型草原群落间也形成了显著差异。典型草原与草甸草原镶嵌分布,且草甸草原呈向典型草原转变的趋势,这表明日趋加剧的干旱气候和不合理的人为活动导致所有植被类型向旱生化方向演变。3种草原类型的Rényi多样性排序结果显示,物种丰富度、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数均为草甸草原最高,典型草原次之,荒漠草原最低,而优势度呈现与多样性相反的结果,整个研究区的生物多样性总体上呈现下降的趋势。这种从个体到群落向单一化和旱生化演变的趋势将严重影响呼伦贝尔草原的保护及开发利用。     

乌拉特荒漠区植被类型及土壤特征

以乌拉特荒漠为研究区,通过10 km×10 km网格均匀布设点位,采用样方法对自然植被展开调查并对研究区土壤特征进行分析。结果表明:(1)研究区共137种植物,隶属于25科80属;生活型以草本为主,占总植物种数的67.88%;水分生态类型以旱生植物为主,占总数的76.64%。(2)依据《中国植被》将乌拉特荒漠植被类型划分为3个植被亚型、5个群系组、14个群系,主要以珍珠猪毛菜荒漠群系占优势,其含样点数占全部荒漠样点数的16.35%。(3)植被物种组成相对单一,分布范围为5～25种。(4)物种多样性指数与土壤养分存在不同程度的相关性,均匀度指数与土壤容重、含水率、孔隙度等均呈负相关关系,丰富度指数、多样性指数与土壤容重及全氮、全磷、有机质含量均呈负相关关系,土壤含水率为该区植物丰富度指数的决定性因子。     

放牧强度对短花针茅荒漠草原甲虫群落分布格局的影响

放牧对脆弱的荒漠草原生态系统有着重要影响,且随放牧强度及持续时间不同而变化。鞘翅目昆虫是环境监测与生物多样性变化的指示生物。利用巴氏罐诱法对短花针茅荒漠草原不同放牧强度草地的甲虫群落组成和多样性进行调查,探究放牧对荒漠草原甲虫群落的影响。结果表明:(1)步甲科、金龟科为短花针茅荒漠草原甲虫群落优势类群,埋葬甲科、芫菁科、拟步甲科和花金龟科为常见类群。(2)放牧强度增加不利于维持更多的捕食性甲虫;对照和轻度放牧样地可维持更多的腐食性甲虫。(3)甲虫数量随放牧强度增加而递减;群落多样性以重度放牧草地最大,轻度放牧草地最小;群落优势度为对照、中度、重度显著高于轻度放牧草地。各甲虫类群在不同放牧强度草地出现时间、高峰期均不同。(4)对照、轻度、重度放牧样地的甲虫优势类群群落结构不同于其他生境,但均与中度放牧样地存在相似性。轻度、中度、重度放牧样地的甲虫稀有类群群落结构不同于其他生境,但均与对照样地存在相似性。(5)甲虫群落个体数与植物群落物种丰富度、盖度、植物平均高度、生物量呈显著正相关。Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数均与植物群落物种丰富度、生物量显著负相关。研究结果为荒漠草原甲虫多样性保护提供参考依据。     

中国森林生物多样性监测: 科学基础与执行计划

中国森林生物多样性保护和恢复措施的制订依赖于生物多样性的监测信息。设计一个有效的生物多样性监测网络是一项复杂的系统工程。监测网络的设计框架可分为监测目标、监测对象、监测指标、取样策略、数据采集和处理、网络维护以及组织工作等几个部分。目前, 国际上已有5个得到广泛认可的生物多样性监测网络, 包括地球观测组织-生物多样性监测网络、全球森林监测网络、热带生态评估与监测网络、泛欧洲森林监测网络和亚马逊森林清查网络, 它们的监测目标、监测内容和方法、样地布局及部分监测成果各有特色。我们试图在全国生物多样性监测、森林资源清查和森林生态系统定位研究的基础上, 通过网络布局、建设和运行, 形成中国森林生物多样性监测网(Chinese Forest Biodiversity Monitoring Network, Sino BON-CForBio)及其监测规范体系。该网络的科学目标是, 在全国尺度上研究不同典型地带性森林的生物多样性维持机制、监测森林生物多样性变化并阐明其机理、研究生物多样性变化的效应。该网络布局以《中国植被区划》中的森林植被区划成果作为顶层设计和监测样地选择的核心依据, 设计了4个层级的监测系统; 其监测指标体系以生物多样性核心指标为主, 并结合我国传统森林群落调查方法进行拓展; 预期建成国家水平上的森林生物多样性监测网络, 阐明森林生物多样性维持机制和生物多样性变化的效应, 同时对重大生态保护工程的生物多样性保护效果进行有效性监测和验证型监测。     

鄂尔多斯高原植物群落多样性时空变化特点

作者利用1999年和2000年野外植物群落调查资料,结合李博(1990)的植物群落调查结果,分析了鄂尔多斯高原植物群落多样性的时空变化特点。鄂尔多斯高原主要植物群落类型有23类,不同植被类型的群落多样性表现出一定的差异性,其中丰富度指数的差异不显著,而Simpson指数和Shannon-Wiener指数及群落盖度的差异明显。中东部典型草原表现为高多样性高盖度;西鄂尔多斯荒漠草原和草原化荒漠物种多样性较高,但盖度较低;毛乌素沙地植物群落物种多样性低,但盖度较高。从1986年到2000年,该地区典型草原群落、荒漠草原和沙地植被的群落多样性指数都有下降趋势;典型草原和草原化荒漠的群落盖度有所增加,荒漠草原有所下降。以上结果表明,沙地植被和草原化荒漠生物多样性已经得到了一定的保护,但还有待加强,而荒漠草原的保护亟待引起重视。     

氮添加对宁夏荒漠草原植物初级生产力的影响机制

许多研究探索了与全球变化相关的生态系统功能的变化,但对生态系统功能变化的机制与途径了解较少。初级生产力是生态系统功能的重要组分,但关于氮(N)添加下荒漠草原植物群落初级生产力如何变化以及变化机制尚未明确,N是否通过影响生物多样性来影响荒漠草原初级生产力?为此,本研究在荒漠草原开展了为期4年的N添加控制实验(2018—2021年),试验处理包括对照和4个N添加水平(5、10、20和40 g m^-2 a^-1),研究了N添加对荒漠草原物种多样性、功能多样性、初级生产力及其关系的影响。结果表明：(1)N添加处理(2018—2021年)改变了植物物种多样性及功能多样性,但年际间变化趋势不同。N添加处理第四年(2021年)荒漠草原植物功能多样性(Rao指数)、群落加权平均值-株高、功能均匀度和功能离散度均显著增加,而荒漠草原植物物种丰富度和Shannon-Wiener指数均显著降低。(2)N添加可以通过影响物种丰富度和功能多样性进而间接地促进荒漠草原初级生产力,但群落加权性状值-株高对初级生产力的影响是正效应,而物种丰富度和功能离散度对初级生产力的影响是...     

不同放牧强度对赛罕乌拉草原蜘蛛多样性的影响

蜘蛛作为草原生态系统中的主要消费者, 对维系草原生物多样性和生态系统功能具有重大意义。放牧是人类利用草原最普遍的方式, 了解放牧对蜘蛛多样性的影响具有重要生态学意义。本研究调查了内蒙古赛罕乌拉草原上5个不同放牧强度样地中的蜘蛛多样性, 通过单因素方差分析(one-way analysis of variance)比较各样地中的蜘蛛多样性, 非度量多维标度分析(non-metric multidimensional scale, NMDS)和相似性分析(analysis of similarities, ANOSIM)比较各样地间的蜘蛛物种组成相似性, 再结合相关性分析探讨了植被高度对蜘蛛多样性的影响。结果表明: 重度放牧强度样地的蜘蛛多样性显著低于其他未放牧及轻度放牧样地; 具体到常见科上, 放牧强度对织网型的园蛛物种数和个体数影响显著, 而对游猎型的狼蛛、跳蛛却不明显; 织网型蜘蛛主要受植被结构影响, 而游猎型蜘蛛更可能受潜在猎物可得性的影响。NMDS分析表明不同放牧强度下, 蜘蛛类群的物种组成呈现明显的梯度变化, 放牧强度越低, 物种组成和未放牧样地越相近。相关性分析表明草原植被高度与蜘蛛多样性总体上呈正相关关系, 即植被高度越高, 蜘蛛多样性越高。其中依靠植物构建蛛网的园蛛科和在植物上层伏击猎物的蟹蛛科、逍遥蛛科等与植被高度显著相关。这说明植物资源及其空间异质性可能对草原蜘蛛多样性起着主导作用。因此, 降低放牧强度有助于保护草原蜘蛛群落的多样性, 特别有利于织网型蜘蛛。     

长期降水量变化下荒漠草原植物生物量、多样性的变化及其影响因素

植物多样性是植物群落维持生态系统稳定的基础。虽然荒漠草原植被稀少,但其在防风固沙等方面仍发挥着不可替代的生态服务功能,然而对荒漠植物多样性如何响应长期极端降水量变化尚缺乏深入理解。该研究依托2014年在宁夏荒漠草原设立的降水量变化(减少50%、减少30%、自然、增加30%和增加50%)的野外实验样地,研究了2020年5–10月植物生物量和物种多样性的变化特征,分析了二者与土壤性质的关系。随着生长季推移,植物群落生物量、Patrick丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数呈先增加后降低的时间动态,Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数无明显的变化规律。与自然降水量相比,降水量减少对植物生物量和多样性影响较小,尤其是降水量减少30%的处理下;多数情况下,降水量增加刺激了苦豆子(Sophora alopecuroides)、短花针茅(Stipa breviflora)、白草(Pennisetum centrasiaticum)等物种生长,提高了植物生物量,但亦未明显改变植物多样性(尤其是降水量增加30%的处理下)。对植物生物量影响显著的土壤因子包括脲酶活性、温度、含水量...     

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。     

滇西北县域生物多样性本底调查与评估

中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一, 同时也是生物多样性受威胁最严重的国家之一。为了有效保护生物多样性, 2010年国务院批准实施了《中国生物多样性保护战略与行动计划(2010-2030年)》, 划定了32个陆地生物多样性保护优先区, 并设定了开展优先区生物多样性本底调查的战略目标、优先领域与优先行动。为此, 2010-2011年, 环境保护部联合中国科学院和高校的科研人员, 在滇西北开展了18个县的以县域为单元的生物多样性本底示范调查与研究。调查内容包括生态系统(植被类型)和物种两个层次。生态系统主要调查县域内植被类型的多样性, 完成了以群系为单位的植被类型编目; 物种层次主要调查县域内高等植物、脊椎动物、大型真菌的物种多样性组成、数量和用途等, 分析了特有物种和珍稀濒危物种数量等, 完成了县域物种编目。本文基于调查结果, 比较研究了不同县域间的生物多样性组成, 发现植被类型(108个群系)和物种(高等植物4,481种、脊椎动物625种、大型真菌222种)最丰富的县均为玉龙县。同时, 与历史记录对比研究发现, 滇西北的生物多样性分布数据十分欠缺, 严重影响了生物多样性保护的客观有效决策。生物多样性本底调查是生物多样性保护的一项基础工作, 本研究为中国未来开展大规模的生物多样性本底调查与评估提供了案例。     

青藏高原高寒草地植物多样性调查方法的比较

为比较高寒草地植物多样性各类调查方法的实际效果,提高高寒草地植物多样性研究结果的效率及准确性,本文以青藏高原地区的3种主要草地类型——高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草地为研究对象,分别采用同心圆样线-样方法、Daubenmire样线法、大样方-样线法和改进的巢式样方法进行植物多样性调查,分析比较不同调查方法对3类高寒草地植物多样性的监测效果和成本效率,以期筛选出准确性较高、成本较低的调查方法。结果表明:(1)物种数-调查时间关系的拟合曲线显示,随着研究样地物种数的增多,4种方法间完成样地植物多样性调查所耗时间的差异变大;(2)在物种丰富度相对较高的高寒草甸和高寒草原上,改进的巢式样方法监测到的物种丰富度最高,但该方法所耗工时最长,相对而言同心圆样线-样方法最经济有效;(3)在物种丰富度相对较低的高寒荒漠上,4种方法监测的物种多样性准确度和调查所需的工时相差不大。但是,考虑方法简便性,大样方-样线法为最佳。     

中国土壤微生物多样性监测的现状和思考

土壤微生物多样性研究是整个生态系统研究中最薄弱的环节之一。高通量测序技术和生物信息学方法的快速发展极大地促进了土壤微生物多样性监测研究的深度和广度。目前世界范围内已经开展了一些综合的微生物多样性研究计划, 如地球微生物计划。这些计划存在的主要问题是缺少动态的监测、研究方法不统一、数据整合困难等。中国土壤微生物多样性监测网(Soil Microbial Observation Network, SMON)是中国生物多样性监测与研究网络(Chinese Biodiversity Monitoring and Research Network, Sino BON)的重要组成部分, 本文中我们对该监测网的建设提出了一些思考。在监测布局上建议选择我国南北水热梯度下的森林生态系统、东西降雨梯度下的草原生态系统、典型湿地生态系统及重要农田生态系统, 同时依托现已建成的生物多样性监测网络观测点或大样地, 布设监测样点, 利用现代环境基因组学和生物信息学技术, 重点围绕土壤微生物群落和功能基因组的组成与多样性, 开展长期定点的动态监测。监测的结果将以名录、数据集或图鉴的形式发布, 包括中国典型生态系统中土壤细菌、古菌、真菌与地衣、土壤宏基因组和重要功能基因的组成和多样性等数据, 同时建设土壤生物大数据平台, 达到监测数据的储存、查询、分析、下载、成图的功能。通过土壤微生物多样性监测, 将阐明我国重要森林、草地、湿地、农田生态系统中土壤微生物组成、多样性、功能基因的时空变化特征和驱动机制, 建立土壤微生物多样性变化与生态系统功能的关系及相关的模型, 预测全球环境条件变化下土壤微生物的演变规律, 为土壤微生物多样性资源的保护和利用提供科学依据。     

新疆阿勒泰地区草地类型及植物多样性的研究

基于33个样地、99个样方的野外调查资料,分析了新疆阿勒泰地区草地群落的植物物种多样性特征。结果表明：草地群落间的植物物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数差异显著,丰富度由山地草原、经山地草甸、荒漠草原、草甸化草原、平原荒漠、高寒草甸到山地荒漠依次下降,均匀度指数由山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、平原荒漠、山地草甸、高寒草甸,到山地荒漠依次下降,多样性指数从山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、山地草甸、平原荒漠、高寒草甸,到山地荒漠呈下降趋势。在群落多样性梯度上,物种丰富度对多样性的贡献率要比均匀度的贡献率小。草地群落的物种丰富度、均匀度和多样性指数随海拔升高均表现为先上升,后下降,峰值出现在1800～2000m的山地草原,且变化趋势一致。     

黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应

黑河流域作为我国典型的生态系统过渡带,深入分析该区域内植被垂直分布变化对气候变化的响应,对于开展区域尺度植被分布对气候变化的响应研究极具代表性。近30年来,黑河流域的植被分布随着平均生物温度和降水分布变化,在空间分布上,尤其是垂直分布上发生了系列变化。基于黑河流域植被类型的410个野外调研采样数据、1980s年代的植被数据、遥感影像、气候观测数据、DEM等多源数据,分别构建了黑河流域气候要素和植被类型垂直分布变化的空间分析模型,定量揭示了黑河流域绿洲农田荒漠带（≤1700 m）、荒漠草原植被带（1700-2100 m）、干性灌丛草原植被带（2100-2500 m）、山地森林草原植被带（2500-3300 m）、高山灌丛草甸植被带（3300-3800 m）和高山寒漠草甸植被带（≥3800 m）6个植被垂直带的植被变化及其对气候变化的响应差异。研究结果表明：在1980s-2010s期间,整个黑河流域植被空间分布的动态变化率为25.75%,发生变化的总面积为203.12万hm²;绿洲农田荒漠植被带的变化面积最大（72.24万hm²）,山地森林草原植被带的植被动态变化率最高（56.93%）;6个垂直带内的年平均生物温度和平均降水整体上均呈增加趋势,其中降水的增长率随海拔升高呈下降趋势,而平均生物温度的增长率则随海拔升高呈持续上升趋势;黑河流域中低海拔植被带内的植被动态变化与年平均生物温度和平均降水的相关性整体上高于其他植被带;荒漠草原植被带和干性灌丛草原植被带的植被动态变化对气候变化的敏感性高于其他植被带内植被变化对气候变化的敏感性。     

大兴安岭东西两侧山地线叶菊草原分异现象的初步分析

本文对大兴安岭东西两侧山地线叶菊草原植被的区系组成、生态类群、层片、地上植物量以及空间组合等进行了比较分析,讨论了线叶菊草原群落的多样性及群系内部进一步分化原因,可作为植被分区研究参考的指标之一。