陆地植物群落物种多样性演替研究进展

植物群落物种多样性在不同梯度上,其变化规律不一致.物种多样性与纬度呈反相关关系,与水分关系密切,表现出不同变化规律,与海拔主要表现为反相关关系和中间高度膨胀规律.土壤盐度、水分、肥力对物种多样性也有影响.在不同演替阶段物种多样性出现不同变化规律,群落结构最复杂的演替阶段,物种多样性最高.     

植物群落的演替理论

演替是植被动态的中心问题.与演替有关的理论有接力植物区系学说、初始植物区系学说、促进忍耐和抑制学说、生活史对策演替学说、资源比率学说、Odum-Margelef生态系统发展理论、McMahon系统概念模型、变化镶嵌体稳态学说、演替的尺度等级系统观点. 文章论述了演替的分类、演替的进程、演替机制、顶极群落与非平衡态、植物群落的线性与线性系统、演替的细胞学和遗传学特征、演替与进化、演替的研究方法等.     

樟村坪磷矿废弃地植物群落的形成与演替

通过分析湖北省宜昌县樟村坪磷矿废弃地植被的组成、空间结构、各成分综合优势比其群集度的变化以及植物分布与环境因子的相关性等问题,探讨了该地植被恢复过程中植物群落形成与演替的一般规律。结果表明,废弃地6种演替植物群落的形成是先锋植物种类入侵、定居、群聚和竞争的结果,在植物群落形成与演替的过程中,各种类成分的种群数量及综合优势比呈动态变化,废弃地植物群落形成与演替的过程按演替序列可分为3个阶段。植物群落形成与演替还与环境因子有关,废弃地高浓度的土壤效磷是影响植物生长与分布的胁迫因子。伴随着群落的形成与演替,植物群落的物种多样性呈逐渐增加的趋势。     

塔里木河下游植物群落的物种数量变化与生态系统动态研究

物种多样性是指物种及其集合体的生物学多样性。物种多样性研究的核心是物种的数量变化和物种的生物学多样性程度。本文根据野外采集的数据 ,运用Simpson指数、McIn tosh指数以及Margalef指数 ,对塔里木河下游英苏、阿布达勒、喀尔达依、阿拉干、依干不及麻等地区的物种多样性指数分别进行了计算 ,并根据计算得到的生物多样性指数探讨了干旱区退化生态系统的物种多样性以及在干旱区物种多样性与生态系统稳定性之间的关系。结果表明 ,塔里木河下游从英苏至依干不及麻 ,Simpson多样性指数的变化范围为 0 82～ 0 2 6 ,McIn tosh均匀度指数的变化范围为 0 6 0～ 0 1 8,Margalef丰富度指数的变化范围为 1 4 7～ 0 38,物种数的变化范围是 9～ 2。分析表明塔里木河下游生态系统退化十分严重 ,并据此讨论了塔里木河下游生态系统退化的特征、演替动态及稳定性     

塔里木河下游胡杨种群空间分布格局分析

在塔里木河下游胡杨分布集中的英苏、喀尔达依断面,设置了6条样带38块样地进行植被种类、高度、胸径、冠幅、株数等因子调查,研究了不同离河距离胡杨格局分布类型、聚集强度及其格局规模.结果表明:胡杨在不同离河距离大都表现为聚集分布,在离河最远的地方有扩散趋势,呈随机分布;不同离河距离的两断面均表现出随离河距离加大胡杨格局规模加大、聚集强度加强的趋势,同一离河距离喀尔达依断面比英苏断面胡杨格局规模小,这主要是地下水条件和当地地形不同所致.喀尔达依断面个别离河距离并未遵从随离河距离加大胡杨格局规模也随之加大的规律,则是胡杨种群对异质环境响应的表征.     

植物群落的演替与稳定性

演替是生物界最常见的自然现象之一。早在 2 0世纪2 0年代 ,Ｃｌｅｍｅｎｔｓ就开始了系统的演替研究 ,他提出的演替经典模式对生态学的影响一直延续至今。数十年来 ,尽管生态学家相继提出了各种各样的演替理论或假说[1,15,16,2 4 ,2 5] ,但由于地域的限制和生态学家有限的经验 ,迄今为止还没有一个统一的演替理论或模式 ,甚至连演替一词的涵义各说不一[16] 。近年来 ,邬建国等[16] 学者对百年来各种演替理论和假说作了较全面的总结和评述 ,他把尺度 等级系统理论视为现代生态学范式 ,并认为是演替研究现在和将来的发展方向。遗憾的是 ,有关…     

塔里木河下游篇

一条内陆河的尾闾对全流域生态。安全的重要性,是我们在考察塔里木河之前没有想到的。     

新疆塔里木河下游物种多样性与地下水位的关系

依据塔里木河下游7个监测断面36眼地下水位观测井和36个植物样地野外采集的数据,应用Margalef丰富度指数、Shannon-Weiner信息指数、Alatalo均匀度指数和修正的Simpson多样性指数以及含参数的Hill指数,对塔里木河下游物种多样性特征进行了分析。结果表明:塔里木河下游物种多样性与地下水埋深有显著的关联性,随着地下水埋深增大,塔里木河下游物种丰富度和多样性均表现出递减趋势,而均匀度指数的变化趋势则不甚明显;Hill指数的分析表明,以地下水埋深6m和10m为界,多样性变化明显分为3个不同的变化阶段,其中地下水埋深在6m以下时,多样性锐减,且曲线最终趋于平直。综合野外调查和样地资料分析,认为塔里木河下游物种多样性受损的临界地下水位为6m左右。     

贵州百里杜鹃自然保护区不同演替阶段植物群落物种多样性

为了解贵州百里杜鹃自然保护区不同演替阶段植物群落物种多样性特征,该研究采用“空间代替时间”的方法,对该保护区内5个演替阶段的群落进行调查,并分析其物种组成、重要值、α及β多样性特征。结果表明:(1)研究区共调查到维管束植物56科103属140种,优势科有蔷薇科、杜鹃花科和百合科。(2)杜鹃花科植物在整个演替过程中占据综合优势地位,在各演替阶段灌木层重要值均排前三位。(3)沿进展演替方向,群落的Margalef丰富度指数(dMa)、Shannon-Wiener多样性指数(H′e)、Simpson指数(D)及Pielou均匀度指数(Je)均呈现先上升后下降再上升的趋势,最后群落结构趋于复杂,稳定性上升。(4)随着演替的正向进行,群落间丢失和增加的物种数逐渐变多,物种替代率逐渐升高;物种相似性系数在整个演替过程中不相邻阶段间均表现为极不相似。研究认为,保护区应制定合理的保护措施,避免人为活动的破坏,提升群落稳定性,保护群落结构及物种多样性,为发挥生态功能及可持续发展提供科学支撑。     

新疆塔里木河下游灌丛地上生物量及其空间分布

对塔里木河下游断流河道2004年7个地下水监测断面和19个植被样地的实测监测资料分析得出灌木生物量在空间分布的变化特征。在分析中分别选取了3个指标：灌木总生物量、多枝柽柳和刚毛柽柳的生物量。研究发现在纵向和横向上3项指标均呈现先增加后减小的单峰形式变化。在纵向上分别对3项指标在距离河道0～200m和200—400m范围内的分布情况进行比较,发现灌木在距离河道200～400m样地内分布占到总量近70％;横向上灌木生物量的最大值出现在距离河道450m的样地内。总体来看,对于两个优势物种,由于两个物种生理生态特性的差异对于异质性环境的适应能力也不同,导致分布状况也各异。多枝柽柳有较广的生态适应性,因此广泛分布于塔里木河下游的各个环境梯度上,而刚毛柽柳对水盐条件的要求较高,仅分布在其中个别断面。影响灌木生物量变化的主要因子是地下水埋深,当地下水埋深小于5m时,柽柳处于良好生长状态;当地下水埋深大于6m后,柽柳的生长受到抑制,开始朝衰败方向发展。浅层土壤含水对于植物吸收利用水分而言意义不大,同时由于优势种柽柳具有独特的抗盐和适盐机制,该区的盐分对柽柳的生长也不构成威胁。本文旨在通过分析塔里木河下游灌木生物量变化特征及其影响因子,为干旱、半干旱地区植被的恢复和保护提供了理论依据。     

基于地下水恢复的塔里木河下游生态需水量估算

为探明生态输水后地下水响应带范围及地下水恢复下生态需水量,以塔里木河下游大西海子水库至台特玛湖段为研究区,基于2000—2010年生态输水和地下水埋深分布特征,分析了塔里木河下游生态输水后两岸地下水位恢复状况,并借助遥感和地理信息系统技术对研究区生态需水量进行了研究。结果表明:塔河下游地下水位的抬升幅度与输水量的大小呈一定的正相关关系,并存在一定的时效性。2004—2010年地下水处于长期的负均衡状态,多年下降幅度明显。塔河下游英苏、喀尔达依、阿拉干和依干不及麻断面地下水响应幅度分别为1195、1050、2281 m和1000 m。历经11a输水后,塔里木河下游地下水总恢复需水量为7.06×108m3,其中,齐文阔尔河段为4.98×108m3,老塔里木河段为2.09×108m3,地下水恢复至生态水位4.5m需要5—8a的时间。保护塔里木河下游大西海子以下所有天然植被面积(96114.09 hm2)的生态需水量为0.587×108m3,保护下游地下水响应带天然植被面积(41439.85 hm2)的生态需水量为0.21×108m3。     

河水漫溢对荒漠河岸林植物群落生态特征的影响

从河水漫溢干扰对塔里木河下游植物群落物种多样性的影响以及对天然植被恢复作用上开展了分析和研究,结果表明：（1）输水前塔里木河下游仅见9科13属17种植物,但输水后漫溢区出现了12科26属34种植物,其中的18种植物是非漫溢区未曾发现的;（2）从样地植被调查计算的多样性指数看,漫溢区物种的多样性和丰富度比非漫溢区有明显增加;（3）从漫溢后一定时间内植物群落中不同物种的重要值看,漫溢后1年生草本植物迅速萌发,而多年生草本由于根系和繁殖上的优势逐渐在群落中占据优势;（4）由于胡杨、柽柳等植物在多次漫溢条件下易于萌发,因此多次漫溢后这些乔、灌木植物逐渐占据群落中的优势地位;（5）在漫溢过程中由于微地形改变了漫溢干扰的强度因此漫溢后微地形差异造成地表生态特征出现明显的差异;（6）通过讨论,漫溢干扰对塔里木河下游这样一个严重受损生态系统恢复的作用十分明显,但是这一作用的体现是与输水后下游生态水文过程完整性的恢复相联系的。     

输水堤坝对塔里木河中游胡杨群落及种群的影响

以分布于塔里木河中游输水护堤内侧和外侧各3个天然胡杨林样地为研究对象,其中卡哈、沙子河、恰拉样地位于护堤内侧,乌斯满、阿其河、铁依孜断面样地位于护堤外侧。采用样方调查法获取各断面胡杨群落特征、胡杨种群结构,并利用胡杨侧枝生长量获取胡杨生长信息,分析塔里木河中游输水护堤对胡杨群落及种群的影响,为客观评价塔里木河中游输水护堤对胡杨的影响及加强胡杨林保护提供科学依据。结果表明:(1)塔里木河中游各断面胡杨群落结构差异较大,防护堤内侧胡杨群落物种数、多样性指数高于护堤外侧群落,各断面共有种为胡杨、多枝柽柳、芦苇和甘草。(2)护堤内侧胡杨种群DBH≤2.5cm的幼树较多,中老龄个体较少,为增长型种群;外侧胡杨种群更新能力弱,缺乏幼龄个体,但中老龄个体较多,为衰退型种群。(3)除恰拉断面外,中游各断面胡杨侧枝生长量自1998-2003年呈上升趋势,2004-2007年呈下降趋势,护堤内外侧胡杨生长量表现出明显差异。     

Characterizing the spatial structures of riparian plant communities in the lower reaches of the Heihe River in China using geostatistical techniques

Geostatistical techniques are used to evaluate spatial characteristics of riparian plant communities that were mapped within a portion of the lower reaches of the Heihe River. The spatial structures of different plant communities were characterized using nugget, range and sill parameters of spherical or exponential model variograms. Model variograms revealed different plant communities with distinctive spatial properties that were quantified effectively by the parameters used in these models. Model variograms were fit to experimental variograms calculated from diameter at breast height and plant cover data collected for three 2,000 m × 5 m, nine 500 m × 5 m, and three 200 m × 2 m transects. The 2,000 m × 5 m transects were oriented perpendicular to the river and the other transects were located in such a way as to sample communities dominated by different plants. Riparian plant communities in the lower reaches of the Heihe River show patterns of patchiness, and the plant communities are mainly dominated by mature Populus euphratica, young P. euphratica, Tamarix chinensis, and Sophora alopecuroides. The maximum model variogram range for all communities was 55 m, suggesting that transects must be at least this long in order to be able to classify them unambiguously into recognizable communities. Experimental variograms were calculated for all plants in each of four mapped plant communities. The results show that the T. chinensis and S. alopecuroides dominated plant communities have distinctively large ranges, and the spatial structures of P. euphratica dominated plant communities show multiscale change. In the 2,000 m × 5 m transects, the spatial structures of riparian plant communities show a distinct change at the scale of 430 m, because this scale also is the scale of vegetation patchiness turnover, and at scales of more than 430 m the spatial structure of the community increases significantly. These findings confirm the potential of using high-resolution remote sensing data and geostatistics for determining the vegetation community structures of riparian plant communities.     

黄河三角洲潮沟形态特征对湿地植物群落演替的影响

通过野外调查明确黄河三角洲潮上带、潮间带、潮下带内潮沟的形态特征及植物群落演替特征, 并在此基础上探讨潮沟对植物群落的影响。结果表明: 1)潮沟共包括4级, 沿海到内陆方向, 呈现出潮沟分叉增加、级别增多、曲率变大的发育趋势。潮上带和潮下带均出现较大的宽深比, 潮间带的潮沟密度和分汊率较大; 2)共统计到植物10科15属15种, 大部分为草本植物。植物演替的方向为碱蓬-柽柳-芦苇和香蒲, 物种生态位宽度最大值随着演替的进行, 由碱蓬变为柽柳再到芦苇和香蒲; 3)潮沟曲率、潮沟密度和潮沟宽度与群落演替方向呈正相关, 而潮沟分汊率和潮沟深度与群落演替方向呈负相关。植物群落演替对潮沟分汊率的变化的反应最敏感, 潮沟密度次之。     

塔里木河下游不同退化区地表植被和土壤种子库特征

对塔里木河下游不同退化程度的4个典型断面进行了植被和土壤种子库的取样调查,采用种子萌发试验研究了不同退化区植被和土壤种子库的特征,结果表明:(1)塔里木河下游地表植被表现为严重的逆行演替,具体体现为胡杨林都为过熟林,几乎没有胸径在10cm以下的幼林;植被盖度、密度和多样性指数均维持在一个较低的水平上;随退化程度不断加重,地表植被中草本植物的相对密度、相对盖度和相对频度逐渐降低,而灌木和乔木的相对密度、相对盖度和相对频度逐渐增加;(2)研究区土壤种子库的基本特征是:土壤种子库种类贫乏、密度低、多样性指数和相似性系数不高;(3) 随退化程度的加重,土壤种子库物种数不断减少、密度明显下降、优势种组成趋于单一、表层种子库比例升高、1年生草本植物占优势逐渐向多年生草本植物和灌木植物转变及土壤种子库物种组成与地上植被物种组成上差异显著.     

塔里木河中下游地区湿地景观格局变化

在RS和GIS技术的支持下,结合塔里木河中下游的区域特点,确定了塔里木河中下游湿地景观分类系统.通过采用景观多样性指数、优势度、景观破碎化指数、分布质心和平均斑块形状指数等景观的空间格局指数,较系统地分析了1980～2000年塔里木河中下游湿地景观空间格局变化.结果表明：塔里木河中下游湿地的分布面积呈显著下降趋势.1980～1990年湿地面积减少,斑块数量和密度增加.1990～2000年湿地面积有所增加,斑块数量和密度持续增加;随着人类干扰强度增加,景观多样性增加,优势度降低,湿地的破碎化程度越来越大;湿地景观要素中,河渠湿地、水库坑塘湿地面积有所增加,而湖泊、滩地、沼泽面积均在不断减少,其中沼泽湿地面积减少幅度最大.     

石羊河下游盐渍化弃耕地植被演替与土壤养分相关性分析

以石羊河下游不同年代盐渍化弃耕地自然群落为对象,利用优势种群的消长和土壤养分的动态变化进行相关性分析,研究退耕地群落演替与土壤养分之间的动态变化以及相互关系。结果表明:1)植被类型一般经历3个阶段:田间杂草→荒漠草本→荒漠灌木,但群落演替可分为4个阶段:藜+田旋花群落(1～2年)→骆驼蒿群落(3～10年)→苏枸杞+黄毛头群落(10～40年)→黄毛头群落(顶极群落);2)土壤养分在整个植被演替过程中一般经历消耗-积累-消耗3个阶段,但速效钾不存在初期消耗阶段,演替后期土壤养分处于消耗状态,并逐渐接近本区域自然植被土壤养分;3)由于前期土壤养分处于消耗阶段,骆驼蒿种群对土壤养分的贡献不明显,其中与速效磷之间呈显著负相关,与速效钾呈显著正相关;苏枸杞种群与土壤养分呈正相关,其中与有机质、全氮、30～60cm速效钾相关性显著;而黄毛头种群与土壤养分之间呈显著负相关。黄毛头具有较强的适应性,可作为盐渍化弃耕地上的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替。