丘间低地生态过程研究进展

丘间低地是《国际保护日程》所列的重点保护生境,近50年来一直受到生态恢复和生物多样性保护专家的关注.本文从丘间低地植被过程、土壤发育过程、水文过程、尺度对丘间低地生态过程的影响,以及丘间低地生物多样性保护及生态恢复等方面概述了丘间低地生态过程的主要研究内容、趋势和进展.近十几年,丘间低地生态过程研究体现了从单尺度到多尺度或跨尺度、从表征描述到机制探讨、从野外调查到控制试验过渡的趋势.然而,丘间低地生态过程的尺度性仍有待进一步探讨,丘间低地景观格局对生态过程的影响尚不清楚.今后,半干旱内陆地区丘间低地生态过程的研究将趋于增多,干扰生态学和景观生态学的理论和方法将会在丘间低地研究中得到更多应用.     

中国东北地区流动沙丘生态系统丘间低地地下芽库的时空变化

中国东北地区流动沙丘生态系统丘间低地地下芽库的时空变化 地下芽库在半干旱区沙丘生态系统植被恢复中起着重要作用。然而,目前针对流动沙丘丘间低地地下芽库时空变化的研究却很少。本研究通过调查一个生长季内5个不同面积流动沙丘丘间低地地下芽库的大小和组成,确定流动沙丘丘间低地地下芽库的时空变化。研究结果显示,中等面积丘间低地的总芽库密度与分蘖芽密度最高,茎基部芽密度呈相反趋势,而根茎芽密度不随丘间低地的面积变化而变化。地下芽库大小具有明显的季节变化特征。总芽密度在8月份达到高峰,10月份最低,根茎芽密度变化趋势与总芽密度相似,而茎基芽密度变化趋势与总芽密度相反,分蘖芽密度的变化不明显。以上结果表明,地下芽库密度随丘间低地的面积和季节变化而变化。这一结果有助于认识流动沙丘生态系统中植物生长的适应策略,并可为半干旱区沙丘植被恢复和保护提供理论指导。     

贡嘎山冰川退缩区植物-土壤反馈与植物间相互作用

植物-土壤反馈是揭示陆地生物群落动态变化的关键环节,为理解植物间相互作用及植被群落变化过程奠定基础。本研究以贡嘎山冰川退缩区原生演替早(5~10年)、中(30~40年)和晚期(80~100年)3个阶段典型土壤以及各阶段优势植物为对象,采用盆栽控制试验,比较优势植物在不同土壤条件下的生物量,并量化植物间相互作用以及植物-土壤反馈的方向与强度,为探究贡嘎山冰川退缩区植被群落演替规律提供依据。结果表明:(1)植物-土壤反馈作用显著影响植物在本土中的生物量,早期沙棘(Hippophae rhamnoides)在本土中生长最差,沙棘的植物-土壤反馈系数为负值;演替中期冬瓜杨(Populus purdomii)的反馈系数趋于零;晚期峨眉冷杉(Abies fabri)在本土中生长最好,峨眉冷杉的反馈系数为正值。(2)混种时,早期沙棘与演替中、晚期植物间相互作用指数为负值;中期冬瓜杨、川滇柳(Salix rehderiana)与演替早、晚期植物的相互作用指数接近于零,晚期植物峨眉冷杉、麦吊云杉(Picea brachytyla)与演替早、中期植物相互作用指数为正值。从植物-土壤反馈的方向来看,贡嘎山植被演替从早期负反馈,中期中性反馈,过渡到晚期正反馈。此外,演替早期沙棘促进演替中晚期植物生长,演替中期冬瓜杨、川滇柳对演替早晚期植物无显著影响,晚期峨眉冷杉、麦吊云杉更利于与演替早中期植物相互竞争。结果显示,植物-土壤反馈与植物间相互作用共同驱动了贡嘎山冰川退缩区植被快速演替,直至顶极群落。     

近丘间低地沙障促进沙丘植被恢复的效应

流动沙丘区的丘间低地的土壤种子库大,种类丰富,但其对流动沙丘植被恢复的作用尚不清楚.以科尔沁沙地为研究对象,在靠近丘间低地的下风向裸沙段设置沙障,研究了其对土壤种子库、幼苗出土与植物定居的效应.结果表明:沙障处土壤种子库物种数和密度都显著大于对照处(P<0.05),5-10 cm深度种子密度达到土壤种子库密度的60%,而对照处低于50%;沙障内的沙生植物出土和定居幼苗密度都显著大干对照处(P<0.001),沙障处与对照处的非沙生植物出土幼苗密度低于1株·m~(-2),建植幼苗密度低至0.1株·m~(-2);对照处种子数与幼苗出土和定居的相关性相对于沙障处的更强,沙生植物种子数与幼苗出土和定居的相关性相对于非沙生植物的更强;对照处种子库与幼苗出土和定居的物种组成相似性较沙障处大,沙生植物种子库与幼苗出土和定居的相似性较非沙生植物大.可见,沙障截留来自丘间低地的种子增加了流动沙丘的土壤种子库种类和密度,改变了土壤种子库的空间格局;沙障的设立提高了沙生植物幼苗的出土和物种定居的水平,但没有显著提高非沙生植物幼苗的萌发和建植.     

新疆艾比湖湿地主要植物的种间关联分析

根据新疆艾比湖湿地植物群落样方调查的存在-缺失数据,应用主成分分析和聚类分析方法研究了湿地内多物种关联性以及生态种组分类.与传统的成对物种关联分析方法相比较,基于多元分析框架的多物种关联分析和种组分类结果更为可靠、有效;艾比湖湿地的主要植物种划分为3个生态种组,各生态种组内的植物种之间具有相似的生境和生态位.结合统计分析结果与实地调查发现,艾比湖湿地植物种间的正、负关联性以及生态种组的划分主要由植物对水分和盐分生境因素的适应性决定.从多物种关联性和生态种组角度考虑艾比湖湿地生态恢复和保护植物多样性更具有实践价值.     

内蒙古中东部草原区克氏针茅形态特征和RAPD遗传分化的相关性研究

以分布在内蒙古锡林郭勒盟东部草甸草原、中部典型草原和中西部荒漠化草原的4个克氏针茅种群为研究对象,采用形态学标记和RAPD分子标记相结合的方法进行遗传分化研究。结果表明：（1）无论是用形态学数据所得欧氏遗传距离矩阵还是用RAPD所得无偏差的Nei’s遗传距离矩阵,与种群分布的地理距离之间均不存在显著的相关关系,说明克氏针茅种群遗传分化受自然选择的影响。（2）种群之间存在显著的形态分化和遗传分化（p<0.05）。（3）对形态学数据所得欧氏遗传距离矩阵和RAPD所得Nei’s无偏差遗传距离矩阵进行Mantel检验所得结果不显著,表明对克氏针茅形态分化和遗传分化起主要作用的选择力是不完全相同的。     

不同利用方式下内蒙古典型草原群落物种相互关系的年际变化

放牧和刈割作为内蒙古草原主要利用方式,对大针茅群落演替以及建群种更替有着重要影响。以内蒙古典型草原大针茅群落为研究对象,2013—2015年连续3年对放牧和刈割两种利用方式下大针茅群落小尺度格局进行定点观测,其中,2014年气候极端干旱且温度较高;运用Ecosim7.72软件计算C-score和V-ratio来反映群落物种间相互作用关系,并分析相互作用关系的年际变化以及影响因素。结果表明:(1)2013年和2015年温度和降水与该区域年均值比较接近,放牧和刈割两种利用方式下群落植物间相互作用关系均为竞争;(2)2014年为极端干旱和高温的年份,放牧和刈割两种利用方式下群落植物间相互作用的值或方向发生了很大变化,其中,放牧利用加剧植物间的竞争,而刈割利用方式下植物间相互作用为促进。(3)所得结果表明气候波动是影响群落物种间相互作用的主要因素,而在极端年份,利用方式会影响群落物种间相互作用的方向和大小,这不仅为胁迫梯度假说的完善提供了实验数据,而且可为该区域草原的合理利用和保护措施的制定提供理论指导。     

内蒙古温带草原区植被盖度变化及其与气象因子的关系

利用1982-1999年内蒙古地区NOAA/AVHRR的NDVI数字遥感影像,对内蒙古温带草原区植被盖度进行了反演,探讨了近20a来温带草原植被盖度的变化情况,并对植被盖度与不同组合方式的降水及气温数据进行了相关分析,探讨了植被盖度与气象因子的关系。结果表明:①近20a来温带草原植被盖度呈上升趋势,占总面积72%的草原植被盖度发生了增长,3种不同草原类型中典型草原盖度上升趋势最为明显;②温带草原生长季平均盖度、逐月盖度与降水成正相关关系,与气温呈负相关关系,其中降水对盖度的影响存在着时滞及累积效应;③3种草原类型植被盖度对气象因子的敏感性不同,荒漠草原植被盖度与气温和降水相关性最强,其次为典型草原与草甸草原。     

Ecological characteristics ofAgriophyllum squarrosum,a pioneer annual on sand dunes in eastern Inner Mongolia,China

A field survey was conducted in a semi-arid region of Inner Mongolia, China, to clarify the ecological characteristics ofAgriophyllum squarrosum (Chenopodiacea), which is an ephemeral in shifting sand dunes. The habitat ofA. squarrosum is extremely unstable, that is, the surface substrate frequently shifts, the soil water-content is highly variable and the site does not permit the growth of any other plant species.Agriophyllum squarrosum is able to invade as a pioneer because of the elongation of its fine roots, which are well adapted to dry sandy soil and able to penetrate deep soil layers containing moisture. The biomass and the pod numbers increased under conditions where enough water was supplied. However the biomass at sites where the wind was strong was relatively small.     

内蒙古荒漠草原植被盖度的空间异质性动态分析

利用半方差函数分析法对内蒙古荒漠草原生长盛期(6—8月)的植被盖度时空变异特征的研究表明,荒漠草原生长盛期的植被盖度半方差函数形态符合指数模型,但函数曲线的形态和各参数在不同月份变化较大。其中,6月的植被盖度变程最大,达到100 m;7月植被盖度的半方差函数形态具有巢式等级结构;8月植被盖度的变程最小,仅为15 m,但空间变异程度最高。3个月的结构比介于72%—85%,具有较强的空间自相关。各向异性分析表明,6月植被盖度在135°方向的半方差函数值明显低于其它3个方向(0°、45°、90°),具有各向异性特征;而7月和8月植被盖度的各向异性比接近于1,表现为各向同性。研究结果表明,荒漠草原植被盖度空间异质性的时间动态不容忽视,在野外采样或制图时,要根据时间合理控制采样范围。