农业景观非农生境植物多样性及其影响因素

农业景观是人类生活所需资料的最主要来源地和生物多样性保护的重要区域之一。黄河中下游地区是我国最重要的农业区之一,在区域农业景观中,非农生境中各群落植物物种多样性组成特征有何差异?在不同尺度上,景观异质性特征与生境特征对植物物种多样性特征有何影响?在黄河中下游典型区域布点,对区内主要非农生境(次生林、次生灌丛、人工林和农田边缘等)中的植物群落物种多样性进行调查。结果显示:(1)次生灌丛中的物种丰富度和多样性显著高于其他生境,而农田边缘也保育有较多的物种;(2)从物种组成来看,景观尺度上样点间物种多样性差异(β_2)是所有生境中物种丰富度的最主要组成部分,而次生灌丛与次生林两类自然生境中小尺度(α和β1)物种丰富度的贡献相对较高。(3)景观异质性特征指标对物种多样性的影响主要体现在样方尺度上(α_(样方)),而β和γ多样性与之的关系并不甚密切。表征生境特征的群落高度和盖度指标能更好的预测物种多样性的特征。研究发现,常用的表征景观异质性的指数在各尺度上对植物群落物种多样性特征的影响也并不显著,局地群落特征的影响更为直接和重要。在探讨景观异质性特征与生物多样性关系时,常用的多样性指数(Shannon多样性指数、均匀度指数和Simpson指数等)并不合适,而拆分后的物种丰富度会更有效。但景观异质性对生物多样性的影响也不容忽视,它的改变会是影响群落物种多样性及其组成结构的重要潜在因素,在更大尺度上景观异质性会通过对景观组成要素特征(生境组成和构型)的影响进而影响到区域植物物种丰富度的变化。     

黄河下游平原非农植物多样性拆分研究

非农生物多样性的存在是农业景观生态系统健康持续发展的基础,对农业景观非农生境中植物群落物种多样性特征分析将有助于可持续农业景观构建措施的科学提出。在黄河下游平原典型农业景观中采用栅格分区的方式布设样点(共54个),采用典型样地法对各样点内的林地、树篱、田间道路和沟渠等主要非农生境的植物群落进行调查,采用生物多样性加性分配的方法探讨不同空间尺度上生物多样性的组成特征。结果显示:(1)各非农生境间植物群落物种多样性特征存在较大的差异。(2)偶见种从数量上构成了各非农生境中植物物种丰富度的主体,而常见种则行使着群落优势种和构建者的角色。(3)总体上,β多样性在各空间尺度中均对总物种丰富度具有重要贡献。(4)常见种和偶见种中物种组成格局存在显著差异:常见种的物种丰富度主要由α多样性贡献,而β多样性则贡献了偶见种的绝大部分。简言之,β多样性对区内植物多样性的保护和维持意义重大,农业景观中非农生境类别的出现对总物种丰富度的提高具有重要作用;各生境中较高的样点间β多样性(β样点)意味着在看似均质化的农业景观背景中依然具有较高的区域差异;景观组成和构型的变化将对农业景观中植物群落特征和物种多样性产生重要影响,且对偶见种的影响更甚。未来,应从景观和区域等更大尺度上,基于农业景观生态系统功能和服务的综合考虑及可持续农业景观的建立来探讨农业活动与生物多样性保护的权衡。     

伏牛山森林生态系统灌木植物功能群分类

伏牛山国家级自然保护区位于中国东部亚热带和暖温带的过渡区,植被优势种明显,以灌木优势种为主体进行植物功能群分类,可以对森林生态系统的功能、框架结构及类群分布有一个明确的认识.采用群落生态学的调查方法,在伏牛山南北坡设置66个典型样方.根据调查结果,通过计算重要值,选取优势度相对较大的灌木树种进行种间联结及相关性分析,以X2(卡方)检验为基础,结合联结系数AC和共同出现百分率PC来测定灌木优势种间的联结性,根据优势种间的联结性及其在海拔梯度上的变化异同来划分植物功能群,把灌木优势种划分为7组植物功能群.植物功能群间物种表现出显著正联结,一起在同一生境中出现的几率较大,在长期的生长演化过程中,能适应相似的资源环境和对干扰有相似的响应,所以将其划分同一组植物功能群.植物功能群内有一些重要的形态特征有相似之处,功能群间的形态特征有明显的区别,如叶片的大小、形状等,功能群的这些相似及区别还需要生理生态学的进一步研究.     

伊洛河河岸带生态系统草本植物功能群划分

植物功能群是对环境有相同响应和对主要生态系统过程有相似作用的组合。伊洛河是黄河中游南岸的一条重要水系,其河岸带生态系统不同生境类型中草本植物优势种变化明显,能较好地反映出植被与环境的动态关系。根据调查结果,结合出现次数和重要值,选取27种优势种进行种间联结及相关性分析。以$2检验为基础,结合联结系数AC和共同出现百分率PC来测定草本层优势种间的联结性,根据优势种间的联结性及其在不同生境中的变化异同,以优势种为主体划分伊洛河河岸带生态系统中草本植物功能群。结果表明,对27种草本植物优势种共划分了5组功能群:"广布型"、"湿生型"、"中旱生型"、"农田逃逸型"和"入侵型"。表明以优势种为主体对伊洛河河岸带生态系统草本植物进行功能群划分可行性高,有较强的代表性。同一功能群物种间表现出显著正联结性,一起出现在同一生境下的几率较大,在长期的生长演化过程中,能够适应相似的资源环境且对干扰有相似的响应。伊洛河河岸带生态系统由于长期的自然和人为干扰,加上外来物种的入侵,河岸带生态系统的生物多样性和生态安全面临着严峻的挑战。     

荒漠植物不同功能群性状特征及其与土壤环境的关系

研究不同功能群植物性状差异及其与土壤环境关系对于充分掌握植物的环境适应策略至关重要。以艾比湖流域为研究区,利用荒漠植物的植物高度、叶片碳、氮、磷、硫、钾、钙、钠、镁含量等9个性状,将高、低土壤水盐环境下的植物划分为5个功能群,分析不同功能群的植物组成、性状差异及其与土壤环境的关系。结果表明：(1)不同土壤水盐环境下,其植物功能群组成不同;其中白刺、胡杨和罗布麻在两个土壤水盐环境下的功能群中均存在。(2)植物的功能性状在不同土壤水盐环境下也发生了适应性的变化。高土壤水盐环境下3个功能群的植物高度、叶片碳、氮、磷和钙含量显著高于低土壤水盐环境功能群(P<0.05);低土壤水盐环境下2个功能群的植物叶片硫、钠和镁含量高于高土壤水盐环境功能群。(3)土壤含水量(SVWC)、电导率(EC)、pH以及土壤磷含量对荒漠植物功能性状影响较大。在高土壤水盐环境下,EC、pH与植物高度,叶片钾、钙含量正相关,与叶片硫含量负相关;在低土壤水盐环境下,SVWC、EC与植物高度呈显著正相关(P<0.05)。研究有助于理解荒漠植物对极端环境的适应对策,为保护荒漠地区生物多样性提供理论依据。     

陆地生态系统植物功能群研究进展

从植物功能群角度探讨陆地生态系统功能与稳定性维持机理、植物对环境变化的适应与响应以及水分、养分利用效率等成为当前生态系统生态学研究的主要技术路线.植物功能群的提出和研究,为研究复杂的生态系统提供了一个良好的方法和途径.综述了陆地生态系统功能群方面的最新研究进展,介绍了植物功能群定义的发展历程,详细比较了植物功能群划分的依据及方法,对于植物功能群与群落稳定性之间的关系、植物功能群对群落生产力的影响以及植物功能群与环境因子的动态关系等进行了深入讨论.这些研究资料表明,植物功能群整合了功能及对环境响应相似的一类植物,但植物功能特征不是绝对的、单一的,所以对植物功能群就会有不同的理解,会有不同的定义及划分方法.许多研究者从不同的角度、尺度来对植物功能群进行研究,这些研究结果有不同的针对方向和目的,使人们可以从不同的角度更全面的理解复杂的陆地生态系统.学者们在研究生态系统时,或多或少地总要与植物功能群相联系,这大大拓宽了植物功能群的应用范围.所有前人的研究使植物功能群的概念、划分、方向、应用等诸方面越来越清晰.这要求应有一个规范、统一、明确的植物功能群研究方案,这样能使对植物功能群的研究更加深入,能整合全球所有植物功能群的相关研究.     

伏牛山自然保护区森林生态系统草本植物功能群的分类

伏牛山国家级自然保护区是中国东部森林样带中的亚热带和暖温带的结合点,随着环境梯度(海拔)的变化,林下植物优势种变化明显.草本植物对环境的反应较为敏感,能较好的反映出植被与环境的动态关系.采用群落学调查方法,对伏牛山南北坡的植被进行调查.以X2检验为基础,结合联结系数AC和共同出现百分率PC来测定草本层优势种间的联结性,根据优势种间的联系性及其在海拔梯度上的变化异同,以优势种为主体划分伏牛山自然保护区林下草本植物功能群.研究结果表明,以优势种为主体对森林生态系统草本植物进行功能群划分可行性高,有较强的代表性.对草本优势种共划分了7组植物功能群:Ⅰ"伴人型",Ⅱ"高山型",Ⅲ"阴湿型",Ⅳ"耐旱型",Ⅴ"林隙型",Ⅵ"基础型",Ⅶ"原始型".每一组都有其特定的分布区域和形态特征,较好了反应出环境与植被的动态关系,为今后森林生态系统研究和植物功能群划分寻找新的思路.     

黄淮平原农业景观鸟类多样性及生境差异

农业景观中的鸟类多样性对生态系统功能和服务的形成与维持具有重要作用。黄淮平原区是我国最重要的农业景观区之一,为探讨区域内农业景观中鸟类多样性特征和不同生境间的差异,在研究区农业景观不同生境中布设样点,调查繁殖期鸟类多样性特征。结果显示:(1)共记录到32科、49属、66种的10044只个体,但优势科属明显;(2)物种丰富度、多样性和均匀度均表现出在沟渠、湖泊生境中较高,农田和村庄生境中相对较低,但物种多度呈现出村庄生境中最高,其次是沟渠和农田生境,湖泊生境中最低;(3)在区系分布上,各生境中均以广布种为主,生态类群上,鸣禽在各生境中均占绝对优势,涉禽和游禽主要分布在沟渠和湖泊生境中,从居留型来看,留鸟是各生境中的主导类群,候鸟、旅鸟和迷鸟比例很低;(4)鸟类群落异质性分析显示,各生境间的相似性总体上较高,表明区域内农业景观中鸟类组成具有较高的重叠性。研究显示农业景观中湖泊和沟渠的存在能有效的提高区域鸟类的丰富度和多样性,而沟渠的存在能有效的提高鸟类个体多度,农田和村庄有助于特定类群多度的增加,因此在未来的区域持续农业景观的构建中一方面要重视自然、半自然非农生境的作用,另一方面也不能忽视不同生物类群对景观异质性响应和对生境特征需求的差异。     

热带森林植物功能群及其动态研究进展

热带森林极高的物种多样性和结构复杂性给生态学研究带来了很多挑战。植物功能群是对特定环境响应相似或对主要的生态过程具有相似作用的物种组合。应用植物功能群的方法是有效减少热带森林群落复杂性,并揭示其格局和过程的良好途径。在介绍植物功能群概念和划分途径的基础上,分析了热带森林植物功能群的时空动态规律。一般来讲,划分植物功能群通常有3种途径,并可通过5个步骤来完成。热带森林植物功能群的空间分布常受景观格局的制约,而环境异质性往往是影响不同植物功能群组配比例变化的直接原因。不同类型的植物功能群随演替过程发生显著的替代,而干扰体系和全球气候变化对功能群的动态过程具有重要的驱动作用。以功能群为基础的动态模型在模拟热带林群落动态和预测植被潜在分布等方面具有广阔的发展前景。探索有效的植物功能分类方法、构建完善的植物功能性状数据库、开发更为精确的功能群动态模型以及加强基于景观水平的植物功能群动态机制的认识等是未来热带森林植物功能群及其动态研究的重要方向。     

氮磷添加对内蒙古温带草原植物功能群氮含量的影响

植物功能群氮含量既是理解氮沉降对生物多样性影响的关键指标,也是生产力过程模型模拟的重要参数,极易受氮素可利用性的影响和磷元素的限制。基于内蒙古温带草原4年氮磷添加试验(N10、N40、P5、P10及其交互,数字代表添加剂量,单位为g m^-2 a^-1),分析氮磷添加对植物群落及三种植物功能群(禾本科、灌木和杂类草)氮含量的影响。结果表明:(1)氮添加显著增加了群落及各功能群的氮含量,同一处理水平下禾本科(N10)和灌木(N10和N40)的氮含量显著高于杂类草,同一功能群不同氮添加剂量间无显著差异;(2)磷添加对群落和三种功能群的氮含量无显著影响;(3)与单独氮添加相比,氮磷同时添加显著增加了群落、禾本科和杂类草氮含量,且高剂量氮磷添加的促进作用更大;(4)与单独氮添加相比,氮磷同时添加显著增加群落和三种功能群磷含量而降低氮磷比,相同处理水平下禾本科和杂类草磷含量增加幅度最大。本研究将为草原生态系统管理和应对全球变化提供科学依据。     

Improving plant functional groups for dynamic models of biodiversity: at the crossroads between functional and community ecology

The pace of on‐going climate change calls for reliable plant biodiversity scenarios. Traditional dynamic vegetation models use plant functional types that are summarized to such an extent that they become meaningless for biodiversity scenarios. Hybrid dynamic vegetation models of intermediate complexity (hybrid‐DVMs) have recently been developed to address this issue. These models, at the crossroads between phenomenological and process‐based models, are able to involve an intermediate number of well‐chosen plant functional groups (PFGs). The challenge is to build meaningful PFGs that are representative of plant biodiversity, and consistent with the parameters and processes of hybrid‐DVMs. Here, we propose and test a framework based on few selected traits to define a limited number of PFGs, which are both representative of the diversity (functional and taxonomic) of the flora in the Ecrins National Park, and adapted to hybrid‐DVMs. This new classification scheme, together with recent advances in vegetation modeling, constitutes a step forward for mechanistic biodiversity modeling.     

Spatiotemporal patterns and dynamics of species richness and abundance of woody plant functional groups in a tropical forest landscape of Hainan Island, South China

Tropical forests are among the most species-diverse ecosystems on Earth. Their structures and ecological functions are complex to understand. Functional group is defined as a group of species that play similar roles in an ecosystem. The functional group approach has been regarded as an effective way of linking the compositions of complex ecosystems with their ecological functions. To understand the variation of functional groups in species-rich ecosystems after disturbance, the present study investigated the spatial pattern and temporal dynamics of woody plants in a typically fragmented natural forest landscape of Hainan Island in South China. The study area was classified into eight landscape types based on vegetation type, disturbance manner and the time of recovery. The woody plant species were aggregated into seven functional groups based on the growth form, successional status and plant size. The results gained from the present study showed that all functional groups, except for the emergent and canopy tree species, were present in all eight landscape types. Each landscape type had different numbers of dominant functional groups. There are similar species richness and stem abundance structure among functional groups between mid-successional clear cut lowland rainforest and old growth tropical coniferous forest. This similarity exists in selective logged lowland rainforest and old-growth lowland rainforest, as well as among landscape types of montane rainforest. The functional groups with the same successional status had similar patterns of species richness and stem abundance ratios among different landscape types. The variation patterns of functional groups along the successional stages in terms of species richness and stem abundance among the tropical lowland rainforest landscape types were more similar to each other than those in the tropical montane reinforest landscape types. This study provides further support for the competition-colonization tradeoff and successional niche theory as opposed to models of neutrality and ecological equivalence.     

基于植物功能群的生态系统服务形成与维持机制研究

生态系统可以从“结构-功能-服务”3个层次来理解,其中服务是人类的主观感受或效用。维持高质量的生态系统服务还需从生态系统的自然属性入手。结构和功能是生态系统服务形成和维持的内在机制,而植物是生态系统结构和功能的核心驱动力。植物功能群具有特定功能的植物组合,其中优势植物功能群控制着生态系统的结构和功能。生态系统服务的概念、分类与植物功能群密切相关,植物功能群是生态系统与生态系统服务间更直接的桥梁。建立生态系统服务与植物功能群间的联系,使相关研究有更明确的指向,在深化理论研究的同时使研究成果更容易落地。生态系统服务的形成、维持机制与植物功能群的内在联系主要体现在4个主要方面：(1)植物功能群的内在适应性特征和外在效应是生态系统服务形成的基础;(2)植物功能群的多功能特性为生态系统服务协同提供了可能;(3)植物功能群间替代和互补效应可以提升生态系统服务质量和稳定性;(4)植物功能群能够提供基于自然的生态系统服务修复问题解决方案。     

松嫩草地4种植物功能群土壤微生物碳源利用的差异

为了探讨草地不同植物功能群土壤微生物碳源利用差异,利用Biolog-ECO微平板检测法,研究了松嫩放牧草地禾草(Grass)、羊草(Leymus chinensis)、杂类草(Forb)和豆科牧草(Legume)4种植物功能群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240h内,4种不同植物功能群的土壤微生物对碳源的利用程度均随着时间的延长而升高,表明微生物代谢活性随着时间而增强;不同植物功能群土壤微生物总体活性(AWCD)(P0.001)、Shannon-Wiener指数(H)(P0.001)、物种丰富度(R)(P=0.005)、Pielou均匀度指数(E)(P0.001)差异显著;其中禾草的各项指数明显高于其他3种(P0.01),杂类草的各指标均最低。禾草、羊草对糖类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类有较好的利用,豆科牧草除羧酸类外对其他碳源都有更好的利用,杂类草只对酚类碳源利用率最高,而对其他碳源利用率极低。总体得出4种功能群土壤微生物的碳源利用率顺序为:禾草羊草豆科牧草杂类草。     

福建福诏高速公路景观绿化植物种类调查

对福建福诏高速公路景观绿化24个样点的植物种类进行调查。结果表明,本段景观绿化植物种类有92种(乔木32种,灌木地被49种,竹类3种,藤本4种,草皮4种),分属39科;主要由观花植物(35%),观叶造型植物(25%)和棕榈植物(25%)组成,具有显著的热带、亚热带风光景观效果。     

Home range and habitat selection of northern bobwhite coveys in an agricultural landscape

Northern bobwhites thrive in fine-grained landscapes with a diversity of early succession woodland, grassland, and agriculture-associated habitat types. Bobwhite conservation has proved challenging in the increasingly coarse-grained Midwestern landscape as simplified agricultural cropping systems are implemented at larger spatial scales. Regardless, managing agricultural landscapes on private lands is the primary opportunity to restore bobwhite populations in the Midwestern United States. Although bobwhite habitat requirements are well understood, habitat selection in contemporary Midwestern landscapes is not well understood, especially on private lands where populations are declining. We used compositional analysis to investigate second- (study area) and third- (home range) order habitat selection by radiomarked bobwhite coveys on 4 private land study areas in southwestern Ohio. Mean covey home range size was 26.1 ± 2.2 ha (n = 48). Although home ranges were established in areas with more grassland cover, bobwhites most strongly selected early succession woody habitat (e.g., fencerows and ditches) at all scales, and selection for grassland diminished between the study area and home range scales. Grassland selection varied among sites and was strongest on sites with more row crop area. Woodlots were avoided at the study area scale, but were selected within home ranges. Grassland cover, like that provided by contemporary conservation programs, is an essential component of bobwhite habitat in the Midwest, but our results suggest more emphasis should be placed on early succession woody cover. Woody cover associated with fencerows, ditches, and woodlots adjacent to food sources and breeding habitat will likely improve non-breeding season survival, which is an influential vital rate in northern populations. © 2012 The Wildlife Society.     

高寒草甸不同扰动斑块植物功能群和根土复合体特征变化研究

高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)活动在高寒草甸上会形成各种类型扰动斑块,扰动斑块类型的转变是导致草地退化的原因之一。目前,斑块类型发生转变的关键影响因子尚不清楚,因此,对高寒草甸活动斑块、非活动斑块和恢复斑块三个扰动斑块类型植物功能类群结构、根土复合体特征和斑块分布特征进行研究,旨在探讨斑块类型发生转变的主要因子,说明高寒草甸退化机理。研究结果表明,高寒草甸中活动斑块土壤表层由于放牧和高原鼠兔活动扰动强度大,无法形成稳定的植物群落,非活动斑块的植物群落处于次生演替早期阶段,但是恢复斑块已具备高寒草甸优势种莎草科植物生长的基本条件。退化高寒草甸中活动斑块与非活动斑块呈现镶嵌性分布,而恢复斑块相对独立没有镶嵌性分布现象。造成高寒草甸干扰斑块类型转变的主要原因是高原鼠兔活动强度由间歇性干扰转变为持续干扰的结果。