荒漠草原猪毛蒿种群繁殖特征的土壤驱动因子分析

繁殖是植物生命活动的重要环节, 了解植物的繁殖特征是解释植物生态适应性和制定有效管理措施的重要依据。该研究以荒漠草原猪毛蒿(Artemisia scoparia)种群为研究对象, 通过测定不同土壤类型的理化性质和猪毛蒿的繁殖特征, 以期探讨影响其繁殖特征的主要土壤驱动因子。结果表明: 灰钙土、风沙土和基岩风化残积土的水溶性碳含量、全氮含量、全磷含量、全盐含量、土壤水分含量、土壤硬度存在显著差异。猪毛蒿平均个体大小、单株头状花序的平均质量和数量均以灰钙土生境下最大, 基岩风化残积土最小。繁殖分配在不同土壤类型下无显著差异, 但与单个头状花序质量、单株头状花序数量和质量间呈极显著正相关关系。单株头状花序数量与单个头状花序质量间呈负相关关系。在风沙土生境下, 单株头状花序质量主要受到土壤水溶性碳含量、土壤水分含量以及pH值的共同影响; 单株头状花序数量受全盐含量的影响最大; 繁殖分配和单个头状花序质量主要受全碳含量的影响。灰钙土生境下, 单株头状花序质量与土壤水溶性碳含量、土壤水分含量和有机碳含量呈正相关关系; 速效氮含量显著影响着单株头状花序数量。而基岩风化残积土生境下, 繁殖特征的变异主要受到土壤水溶性碳含量、土壤硬度、土壤水分含量、全磷和速效磷含量的影响。综合分析发现, 土壤因子对猪毛蒿繁殖特征的影响程度不同, 其中单株头状花序数量和质量极显著地受到土壤水溶性碳含量和土壤水分含量的影响, 繁殖分配和单个头状花序质量与土壤水溶性碳含量、土壤水分含量呈负相关关系。因此, 土壤水溶性碳含量和土壤水分是荒漠草原地区影响猪毛蒿种群繁殖特征的主要土壤因子。     

基于零模型的宁夏荒漠草原优势种群点格局分析

植物种群空间分布格局是多种生态过程综合作用的结果。明确植物优势种群个体的空间分布格局与形成机制有助于认识种群生态适应对策与群落多样性维持机制。以宁夏荒漠草原优势种群蒙古冰草、短花针茅、牛枝子和牛心朴子为研究对象,采用完全空间随机零模型分析其种群空间分布格局特征,并通过异质泊松零模型与泊松聚块零模型探讨生境异质性、扩散限制等因子在其空间分布格局形成过程中的作用。结果显示:(1)完全空间随机零模型下,4个物种在<4 m尺度范围内表现为聚集分布,随尺度增大,逐渐过渡到随机分布和均匀分布。(2)在排除生境异质性的异质泊松零模型下,蒙古冰草种群在整个研究尺度上表现为随机分布;牛枝子、短花针茅和牛心朴子种群仅分别在0—0.2、0.1—0.4 m与0—0.2 m尺度范围内发生偏离,表现为均匀分布与聚集分布,其他尺度均为随机分布。(3)在排除扩散限制的泊松聚块零模型下,所研究种群均表现为随机分布。综上,荒漠草原优势种群在小尺度范围内主要表现为聚集分布;生境异质性与扩散限制均是驱动其空间分布格局形成的重要因子,相对而言,小尺度空间范围内扩散限制的作用更为显著。     

荒漠草原土壤相对湿度对猪毛蒿表型可塑性的影响

猪毛蒿(Artemisia scoparia)为菊科蒿属草本植物,是一种适应性较强的广幅种。研究荒漠草原不同土壤相对湿度条件下猪毛蒿的表型可塑性,对认识异质生境下猪毛蒿的生存适应策略具有重要的生态学意义。结果表明:株高、茎粗、根长、根重和单株生物量均表现出随土壤相对湿度的增大而增加的趋势,对异质生境具有较强的可塑性,而根冠比则表现出相对的稳定性。植株不同部位生物量大小排序为:上部中部下部,且植株下部显著大于上部生物量(P0.05)。土壤相对湿度40%生境下的头状花序数量和重量显著高于土壤相对湿度30%和30%—40%生境。繁殖器官绝对投入量(lg R)随着个体大小(lg V)的增大呈极显著的增加(P0.001),繁殖阈值介于1.868—2.006 g。随着土壤相对湿度的增加,繁殖分配比例极显著增大(P0.001)。营养器官和繁殖器官生物量、头状花序重量和数量、地下生物量和地上生物量均呈极显著线性正相关关系(P0.001),存在正向权衡。单个头状花序重量并不随个体大小和头状花序数量的增加而发生显著变化(P0.05),且在不同土壤相对湿度和不同部位间均无显著差异(P0.05)。由此可见,猪毛蒿在异质生境下产生的可塑性是其生存繁殖的重要反应机制之一。     

不同放牧强度季节调控下荒漠草原主要植物种群点格局及空间关联性

种群空间格局是种群自身特性、种间相互关系及环境条件综合作用的结果。以短花针茅荒漠草原为研究对象,运用Programita软件,采用Ripley's K函数和Monte Carlo随机模拟方法,对短花针茅、无芒影子草和碱韭种群点格局及空间关联性进行了研究。结果表明:短花针茅在禁牧和过度放牧下集群分布的尺度在增加,禁牧和过度放牧两种草地利用方式下短花针茅种群的格局具有趋同的趋势;并且,随着放牧强度的增大或者是持续放牧的影响,使得随机分布尺度在逐渐的增大,短花针茅在更大的尺度上才可能为集群分布。春季重牧+夏季重牧+秋季轻牧和全年重度放牧利用下无芒隐子草在较大尺度上才表现为集群分布,并且尺度转化的临界点在放牧的影响下有增大的趋势;重度放牧下碱韭为了适应放牧干扰逐渐向集群分布方向发展,集群分布的尺度在减小以提高种群的稳定性从而抵御过度的干扰。在不同的放牧干扰强度下植物种群具有明显的响应策略,大致表现为物种的群居性在增强,物种集群分布的尺度在减小以提高种群的稳定性从而抵御过度的干扰。春季休牧+夏季重牧+秋季轻牧处理下种群斑块化的尺度较大,有利于群落的稳定,因此荒漠草原采用这种利用方法较为合理。     

荒漠草原优势种群油蒿空间分布格局对封育恢复的响应

灌木对维持草原生物多样性、稳定性及生态服务功能等具有重要作用,探究封育措施对优势灌木种群的影响,可为草原恢复和抚育管理提供科学指导.本研究对荒漠草原4个封育时间(封育0、5、15、25年)的优势种群油蒿个体特征及种群空间分布格局进行研究.结果表明:油蒿种群密度随着封育时间延长先增加后降低,封育15年时最高,为未封育样地...     

荒漠草原蝗虫群落空间格局的研究

应用种－面积关系模型,计算出宁夏荒漠草原蝗虫群落最小调查面积;通过２×２联列表,用点相关系数和相关系数公式对蝗虫种间分布关系进行分析,用模糊聚类法将调查蝗虫划分为４个类群;以６项聚集指标和新提出的混合度指数,对９种蝗虫种群及群落分布型进行了分析,用主成分分析法进行了排序归类。最后依据种群数量、混合度指数、分布型相似性提出群落格局的“主导分布型”新概念,认为宁夏束颈蝗种群分布型为宁夏荒漠草原蝗虫群落空间格局的“主导分布型”     

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。     

内蒙古北部荒漠草原啮齿动物的空间分布格局

内蒙古北部荒漠草原区地处荒漠与草原的过渡地带,是草原生态系统中较为独特的一种类型。该区不但植被类型独特,啮齿动物分布也有特殊性。因此,本文就荒漠草原中段的调查结果,对长爪沙鼠（Ｍｅｒｉｏｎｅｓｕｎｇｕｉｃｕｌａｔｕｓ）、赤颊黄鼠（Ｓｐｅｒｍｏｐｈｉｌ...     

内蒙古荒漠草原亚洲小车蝗的种群动态

2010—2011年于内蒙古乌兰察布市四子王旗格根塔拉草原对亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus(B.-Bienko)种群动态进行了研究。结果表明,亚洲小车蝗种群空间格局为随机分布;亚洲小车蝗于6月中旬开始孵化出土,1～3龄蝗蝻高峰期在6月中下旬至7月初,终见期在7月下旬;4～5龄蝗蝻于6月下旬始见,高峰期在7月上中旬,终见期在7月末;成虫于7月上旬始见,高峰期在7月中旬至8月下旬,终见期在9月上旬。应用最优分割法将亚洲小车蝗种群动态划分为3个阶段:(1)6月中旬,为蝗蝻开始出土期,数量稀少,空间格局为聚集分布或随机分布;(2)6月下旬至7月上中旬,为蝗蝻发生盛期,密度低时为随机分布,密度高时为聚集分布;(3)7月中下旬至9月上旬,为成虫发生期,空间格局为随机分布。     

1956-2009年内蒙古苏尼特左旗荒漠草原的降水格局

弄清全球变化背景下不同地区降水格局的变化对科学理解气候变化及其影响具有重要意义。苏尼特左旗荒漠草原是温带干旱半干旱地区的典型荒漠草原,对气候变化,特别是降水变化非常敏感。利用1956-2009年的日降水资料探讨了苏尼特左旗荒漠草原降水格局的变化规律,以为揭示气候变化的影响机制提供依据。结果表明,该地区年均降水量为191.9 mm,年际变化剧烈,变异系数达26.63%;年均降水日数为63.8 d,变异系数16.9%。生长季降水占全年的85%,但各月变异系数均>50%;降水日数占全年的63%。年和生长季的各月降水以中等降水量、弱降水日数为主,中等强度以上降水事件较少。近50 a来,年和生长季的降水量、降水日数与各等级降水事件均呈下降趋势,年降水减少的原因在于中等降水事件的减少、生长季降水减少的原因在于弱降水事件的减少。年降水减少将影响草地的土壤水分与植物返青;而生长季降水减少将直接影响草地固碳。气候变化背景下年与生长季降水的减少将进一步加剧该地区干旱程度并影响植物的生长发育,从而直接威胁到草地畜牧业的发展。     

不同降水条件下沙鞭种群非生殖株丛空间格局分析

植物空间分布格局是物种自身生物学特性与环境因素共同作用的结果,非生殖株丛空间分布格局能够揭示物种无性繁殖与种群扩张过程对异质生境的生态学适应机制。利用基于完全随机、泊松聚块和嵌套双聚块模型的点格局方法和群落学调查,分析了沙鞭(Psammochloa villosa)种群非生殖株丛空间分布格局,探讨了空间格局对降水梯度的响应和适应过程。结果表明：(1)聚集分布是沙鞭种群非生殖株丛的主要类型。在89 mm/a、107.8 mm/a、117.4 mm/a、186 mm/a、191.1 mm/a、363 mm/a降水梯度上聚集尺度分别为3—126 cm、9—200 cm、9—129 cm、6—77 cm、2—95 cm、2—96 cm;(2)基于完全随机模型的空间分布格局对降水的响应规律显著,整体表现为随干旱程度加剧,沙鞭种群非生殖株丛聚集尺度从2—96 cm下降至6—77 cm;(3)在107.8 mm/a、117.4 mm/a、191.1 mm/a、363 mm/a降水梯度上,基于泊松聚块模型的空间分布格局分别在15—19 cm、2—6 cm、2—4 cm、9—25 cm尺度正向偏离泊松聚...     

大型土壤动物群落对短花针茅草原荒漠化过程的响应

土壤动物是草地生态系统的重要组分,对维持草地生态系统结构与功能的稳定性具有重要作用,研究土壤动物群落对草地荒漠化的响应有助于揭示地下与地上生态过程的联系,全面认识荒漠化的本质。选取鄂尔多斯高原西部未荒漠化(Ⅰ)、轻度荒漠化(Ⅱ)、中度荒漠化(Ⅲ)、重度荒漠化(Ⅳ)及极重度荒漠化(Ⅴ)5种短花针茅荒漠草原生境,采用手拣法对大型土壤动物群落进行了野外调查。共获得1门2纲6目25个土壤动物类群,优势类群为蚁科和金龟子总科幼虫,常见类群8个。结果显示,短花针茅荒漠草原大型土壤动物群落具有温带草原土壤动物群落的基本特征。在荒漠化进程中,大型土壤动物群落优势类群(蚁科和金龟子总科幼虫)未发生变化,但群落总个体密度和类群数显著下降(P0.01,P0.01),群落香浓多样性、丰富度和均匀度降低(P0.01,P0.01,P0.05),群落结构趋于简单。不同荒漠化生境土壤动物群落显示出明显的退化梯度,各土壤动物类群的分布揭示了它们对生境因子的偏好和响应模式的差异。短花针茅草原荒漠化对土壤动物垂直分布的影响具有由个体到类群、由表土层到下层的变化规律,但未改变土壤动物分布的表聚性。荒漠化导致的食物资源减少是蚁科动物个体密度变化的主要原因,轻度荒漠化(Ⅱ)最适宜蚁科动物生存,土壤全氮、有机质和地上生物量对步甲科和象甲科幼虫个体密度影响较大,重度荒漠化(Ⅳ)和极重度荒漠化(Ⅴ)生境将严重影响步甲科和象甲科幼虫的生存,但对金龟子总科和蜘蛛目动物个体密度影响不大。土壤动物与生境因子、生境及荒漠化进程之间的关系综合反应了草地生态系统退化过程。     

载畜率对荒漠草原冷蒿植物种群密度及其空间分布的影响

载畜率是衡量草原生产能力的指标之一,研究荒漠草原冷蒿(Artemisia frigida)植物种群在不同载畜率下的耐牧程度和空间分布特征,对退化草原的恢复具有重要的指导意义。以短花针茅荒漠草原优势种冷蒿为研究对象,在4个不同载畜率放牧试验设计(对照区CK(0只/hm~2)、轻度放牧区LG(0.93只/hm~2)、中度放牧区MG(1.82只/hm~2)和重度放牧区HG(2.71只/hm~2))小区中选择代表性样地(面积为40m×40m),采用机械取样法进行取样,记录冷蒿植物种群的密度,使用SAS 9.4软件对其进行描述性统计和方差分析,并用地统计学软件GS+9.0进行空间异质性统计分析。结果表明：荒漠草原优势种冷蒿密度、出现频率和单位均值上的变异值随载畜率增大都明显下降,其植物种群空间分布的决定性因素随载畜率增大由结构性因素转变为随机性因素。LG和HG处理区的空间自相关距离较大,但这两者表现结果的影响因素存在差异。在CK和HG区,冷蒿空间分布斑块化较为明显,LG区的冷蒿空间分布的特征表现为带状分布,MG区冷蒿空间分布形成了一处大的条带和零星的几块斑块。基于上述研究结果可以得出,随着载畜率...     

平茬密度对荒漠草原人工柠条林间生境的影响

合理平茬对柠条林更新复壮及科学利用具有重要意义。以宁夏荒漠草原6 m带距人工柠条林(中间锦鸡儿,Caragana intermedia)林间草原为研究对象,研究了全平(QP)、隔一带平茬两带(G1P2)、隔一带平茬一带(G1P1)、隔两带平茬一带(G2P1)、未平茬(WP)五种密度(间距)平茬后柠条林间植被和土壤性状、小气候和土壤风蚀特征等变化。结果表明:(1)G2P1处理下林间植被物种总数、密度、高度和地上生物量最高,物种丰富度、多样性指数以G1P1、G2P1较高。(2)0—40 cm土壤容重以G1P1、G2P1较低,但机械组成无明显变化规律;土壤有机质、速效钾、全氮和速效氮以G2P1最高,但速效磷G1P1最高;土壤平均含水量以G2P1较高,达到8.33%,G1P2和WP最低,WP水分垂直变异系数最大。(3)处理间气温和风速无显著差异;风蚀量以QP、G1P2和WP较高,G1P1与G2P1较小。研究认为,适宜的密度平茬对人工柠条林间生境有改善作用,宁夏荒漠草原人工柠条林平茬时可采取隔两带平茬一带的方式。     

Responses of Etiella zinckenella to habitat fragmentation of Caraganas in desert steppe in Ningxia, China

Habitat fragmentation is a common cause for which species becomes threatened or endangered. Existence of viable habitat is critical to the survival of any species, so habitat fragmentation is the main reason for the changes in distribution and abundance of organisms, and is usually considered to have negative effect on the abundance, species richness and population of organisms in a specific landscape. But this effect may also depend on whether some species could use one or more types of habitat in a specific landscape. Because of its well resistance to stress, Caragana is one of predominant shrub in desert region for forest planting and desert preventing, which plays a critical role in desert control and ecosystem stabilization. Baijitan National Nature Reserve, located in Lingwu County, Ningxia Hui Autonomous Region, China, is typical of desert nature reserve in which the Caragana spp., Oxytropisaciphylla and other desert plants are protected. The Caragana woodlands in this region show a pattern of dots, patches and strips separated by natural and cultivated forest, thereby leading to a typical fragmented landscape. Etiellazinckenella (Lepidoptera, Pyralidae) is one of seed pests of Caragana. In order to illuminate the responses of E. zinckenella to the habitat fragmentation of Caraganas woodlands, the present study focused on the effects of habitat area, habitat fragmentation, as well as matrix composition on the population density and damage ratio of E. zinckenella in desert steppe. From May 2008 to June 2009, by using parallel jump sampling method, 13 Caragana woodland patches representing four landscapes from Baijitan National Nature Reserve were investigated and totally 15,117 pods were inspected. Then, the landscape fragmentation indices, population density and damage ratio of E. zinckenella in Caragana woodlands were calculated. The statistic analysis of the data indicated that the four landscapes have a significant difference in the population density and damage ratio of E. zinckenella; and in the same landscape, the neighbor patches also have a significant difference in the damage ratios of E. zinckenella. E. zinckenella seems to prefer some species of Caragana, for instance, the damage ratio of E. zinckenella to Caragana microphylla is found the highest, followed by the damage ratio to Caraganadavazamcidamage, while the damage ratio to Caraganakorshinskii is found the lowest. The coverage of Caragana is found positively related to the damage ratio of E. zinckenella with hinge damage ratio in high coverage of Caragana forest. The regression analysis shows that the latitude (R_s = 0.5724), longitude (R_s = 0.5577), altitude (R_s = 0.4614) and patch area (R = 0.3012) were not significantly associated with population density and damage ratio of E. zinckenella. However, the population density and damage ratio of E. zinckenella decreased with the increasing in patch area. The landscape patch fragmentation index (R = 0.91129) and the patch density index (R = 0.89864) show a positive correlation with damage ratio. The fragmentation shape index (R = ?0.89675) and inside habitat area fragmentation index (R = ?0.77646) show a negative correlation with the damage ratio. As a result, the population of E. zinckenella was suppressed by the landscape fragmentation, but the patch isolation and complementary resources in the landscape matrix may also have a positive impact on the population density of E. zinckenella.     

不同刈割频度对大针茅草原群落特征及土壤元素含量的影响

在草原生态系统中,土壤是植物生长发育最重要的基质,对植物群落动态有显著的影响。刈割是内蒙古典型草原区除放牧外最重要的利用方式。研究不同刈割频度对典型草原区群落特征和若干土壤性质的影响及土壤因子与群落特征的相关性,旨在得出对群落多样性最有利并最适宜生产利用的刈割频度。研究区设置在内蒙古锡林浩特市东部以大针茅建群的典型草原;在2009—2013年进行不同频度的刈割处理,共设置处理,一年两次刈割、一年一次刈割、两年一次(割一年休一年)刈割、围封,在2013年8月采集测定土壤养分的样品。刈割对群落多样性影响显著,割一年休一年Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、丰富度指数均高于其他刈割处理(P0.05);不同频度刈割下,一年两次刈割处理下土壤20—30cm和30—40cm的有机质含量显著高于其他处理(P0.05);不同频度刈割处理下土壤中的速效磷和速效氮的含量没有显著差异;一年两次处理的土壤全氮含量显著高于其他处理(P0.05)。Shannon-Wiener多样性指数与有机质含量、全氮含量呈显著负相关;Pielou均匀度指数与土壤元素间无显著相关关系;Richness指数与有机质含量呈显著负相关,与全氮含量为极显著负相关关系。割一年休一年刈割处理下土壤元素含量呈现更好的状态,结合群落物种多样性及生产利用的角度,割一年休一年为最合理的刈割频度。     

荒漠草原区土壤粒径组成对柠条根际土壤微生物数量及酶活性的影响

柠条(Caragana korshinskii)是荒漠草原区主要的造林绿化树种,研究其根际土壤微生物和酶活性与不同土壤类型土壤粒径组成的关系有重要意义,然而土壤粒径对荒漠草原柠条根际土壤微生物数量和酶活性的影响知之甚少,探讨土壤颗粒组分与微生物数量、土壤酶活性之间的关系,以及土壤颗粒组成对荒漠草原区固沙灌木植物柠条根际土壤微生物数量及酶活性的影响,可为揭示荒漠草原土壤退化及生态修复提供参考。以宁夏荒漠草原区土壤粒径组成差异显著的灰钙土、红黏土、风沙土环境下栽植的柠条为研究对象,研究不同土壤颗粒组成对根际土壤微生物数量及酶活性的相互关系与影响。结果表明:土壤微生物的数量表现为细菌放线菌真菌。根际土壤中的细菌、真菌数量显著高于非根际,且在3种不同类型的土壤中随着细砂粒的增多,真菌和放线菌数量逐渐降低,而细菌数量呈先增大后减小的趋势;根际与非根际土壤的蔗糖酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶活性均呈现出灰钙土红黏土风沙土的趋势,红黏土根际土壤中的脲酶活性显著高于灰钙土与风沙土;除过氧化氢酶外,土壤酶活性表现为根际高于非根际,在3种不同类型的土壤中随着细砂含量的增加,土壤酶活性均呈递减趋势。土壤颗粒组成与微生物数量之间没有明显的相关性,而与土壤酶活性之间显著相关,土壤酶活性与黏粒、粉粒呈正相关,与细砂、中砂呈负相关关系,根际土壤中酶活性更高,能够为植物及微生物提供更多的营养。     

荒漠灌木梭梭(Haloxylon ammodendron)周围土壤微生物的空间分布

以古尔班通古特沙漠荒漠生态系统中主要优势种——梭梭(Haloxylon ammodendron)冠幅内外的土壤为研究对象,通过分析从树干基部向外水分和养分变化下土壤微生物生物量、多样性和群落组成的变化规律,试图揭示荒漠生态系统中土壤微生物空间分布的基本特征。微生物生物量和多样性采用磷脂脂肪酸进行测定。结果表明:从树干基部向外,土壤微生物总生物量、多样性以及不同微生物类群的生物量均随土壤水分和养分含量降低而逐渐降低,指示了土壤微生物从裸地向内集聚分布的特征。另外,在微生物群落组成中,不同类群微生物的生物量从树干基部向外的减少程度有所不同,例如,从树干基部附近5 cm处到冠外裸地200 cm处,真菌、细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌的生物量分别减少了50.25%、84.06%、82.70%、92.57%,指示了细菌从裸地向内集聚分布的程度强于真菌,革兰氏阴性菌从裸地向内集聚分布的程度也较强于革兰氏阳性菌。研究表明,在资源稀缺的荒漠生态系统中,土壤微生物倾向于分布在冠内资源丰富的区域。土壤微生物的空间分布不仅与资源的丰富度有关,而且与微生物自身对环境变化的忍耐性或敏感性有关。