鄂尔多斯草地退化过程中个体分布格局与土壤元素异质性

应用复合个体-距离法分析了鄂尔多斯草地退化过程中多种群和优势种个体分布格局,应用统计方法分析了土壤有机碳和氮元素的异质化过程。结果表明：在鄂尔多斯草地退化过程中,多种群和优势种个体分布格局大多表现出不同尺度下的随机分布和聚集分布,但多种群的个体分布格局在本氏针茅(Stipa bungeana) 油蒿(Artemisia ordosica)群落中出现均匀分布;优势种油蒿和牛心朴子(Cymanchum komarovii)在油蒿 牛心朴子群落中均出现了均匀分布。土壤元素在单一优势种群落中存在不同程度的异质性,油蒿群落中异质化程度最强;在共优势种本氏针茅 油蒿群落中,出现了土壤元素相对均质化,油蒿 牛心朴子群落中,异质化程度相对减弱。由于对土壤水分和养分的竞争,使共优势种群落出现植物的均匀分布,土壤元素相对均质化。土壤元素先后异质化过程首先表现为土壤有机质的异质化过程,然后才表现为土壤氮的异质化过程。土壤元素先后异质化过程表明异质化过程首先表现为植被异质化,植被的异质化导致土壤某些元素的异质化。     

中国草地植被生物量及其空间分布格局

 草地生态系统是陆地生态系统分布最广的生态系统类型之一,它在全球变化中的作用越来越受到重视。利用中国草地资源清查资料,并结合同期的遥感影像,建立了基于最新修正的归一化植被指数(NDVI)的我国草地植被生物量估测模型,并利用该模型研究了我国草地植被生物量及其空间分布特征。结果表明：草地植被地上生物量与当年最大NDVI值具有很好的相关关系,两者可以用幂函数很好地拟合(R2=0.71, p<0.001)。我国草地植被总地上生物量为146.16 TgC(1 Tg=1012 g),主要集中在北方干旱、半干旱地区和青藏高原;总地下生物量为898.60 TgC,是地上生物量的6.15倍;而总生物量是1 044.76 TgC,占世界草地植被的2.1%～3.7%,其平均密度约等于315.24 gC·m-2,低于世界平均水平。我国草地植被单位面积地上生物量水平分布趋势为：东南地区高,西北地区低,与水热条件的分布趋势一致;从垂直分布看,在海拔1 350 m和3 750 m处分别出现了波谷和波峰,与我国特有的三级阶梯地势有着密切的关系。此外,我国草地植被生物量为森林的1/4左右,显著大于世界平均水平,说明我国草地在碳平衡中的贡献相对较大。     

基于地统计学的退化草地狼毒种群土壤种子库空间异质性

土壤种子库作为植被天然更新的物质基础,其空间异质性对于认识种群繁殖更新机制具有重要意义。利用野外调查和地统计学方法,设置4个草地退化梯度,研究了祁连山北坡狼毒种群土壤种子库空间异质性及其与地上植被的关系。结果表明:4个退化梯度草地土壤种子库的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;随着天然草地退化程度加剧,狼毒种群土壤种子库的密度与变程不断增大、基台值与结构比呈"U"型变化趋势,其中76.88%~93.75%的空间异质性是由空间自相关引起;在未退化和重度退化草地地上植被密度与土壤种子库密度呈正相关,在轻度和中度退化草地中地上植被密度与土壤种子库密度之间未呈现相关性。在草地退化演替过程中,土壤种子库空间分布主要受地上植被等结构性因素影响,而放牧等干扰因素也在一定程度上降低了空间自相关性。     

科尔沁沙地草地植被恢复演替进程中群落优势种群空间分布格局研究

通过对处于流动沙地、半固定沙地和固定沙地等不同恢复演替阶段的群落的取样调查 ,研究了科尔沁沙地草地植被恢复进程中群落优势种群的空间分布格局及其动态变化。运用扩散系数、聚集指数、平均拥挤度、聚块性指数、Green指数、聚集强度、Poisson分布和负二项分布的 χ2 拟合检验等 7项指标 ,对群落优势种群的分布格局的研究结果基本一致 ,大多数物种的空间分布呈显著的聚集分布。在演替进程中种群格局强度的变化和群落总体聚集程度的变化与种群动态和群落结构的空间异质性相对应 ,较高的聚集程度是种群分布斑块化和群落结构的空间异质性的反映 ,随着演替进展 ,优势种的种群数量扩展 ,但种群分布的聚集强度下降 ,群落结构的空间异质性降低。在 7种测定分布格局的指标中 ,聚块性指数、Green指数和聚集强度是无量纲的指标 ,其大小不受种群大小的影响 ,其变化可以较好地指示格局强度本身的变化 ,并与种群动态和群落结构变化相联系     

黑河上游天然草地蝗虫空间异质性与分布格局

蝗虫空间分布格局是物种长期适应自然的结果,是蝗虫与环境、蝗虫之间关系的反映,有助于理解蝗虫发生学的环境背景。采用地统计学方法,在黑河上游山区天然草地研究了微生境影响下的蝗虫空间格局与异质性。结果表明:该区域5种优势种蝗虫的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;不同种类蝗虫样点之间空间依赖的范围为2.29—24.59 m;在蝗虫种群总异质性中随机部分引起的空间异质性占15.77%—88.64%。受食性和栖息地选择的影响,蝗虫种群形成了片状和斑块状的分布格局;尺度依赖性使蝗虫分布格局趋于多元化和繁杂化的特点,不同蝗虫种群之间相互交错嵌插,同种蝗虫高低值呈非均匀扩散,整体上形成了均衡性与互补性的斑块镶嵌结构,这种分布格局反映了蝗虫对生境和气候变化的多元适应性结构。     

皇甫川流域退化草地和恢复草地土壤微生物生物量的研究

土壤微生物生物量常被作为植物所需营养元素的转化因子和资源库,是表明土壤发育状况和生化强度的一项主要指标。在内蒙古伊盟准格尔旗皇甫川流域,对退化草地和恢复草地土壤微生物生物量进行了研究。结果表明,土壤微生物生物量的垂直分布依次为0～10>10～20>20～30>30～40>40～50cm,随土层加深而递减;0～10cm土层细菌和丝状微生物生物量超过其他土层;恢复草地各土层中的土壤微生物生物量均高于退化草地;恢复草地的土壤微生物生物量与土壤肥力密切相关。     

科尔沁沙质草地植物群落高度空间异质性对不同放牧方式的响应

放牧是影响草地植被空间异质性的重要生物驱动因素。大型草食动物会通过采食、践踏和排泄粪便等方式影响草地植被空间异质性。同时,植物群落高度是重要的草地结构参数,但目前关于不同放牧方式对草地植物群落高度空间异质性的研究较少。该研究基于传统及地统计学方法,设置未放牧(NG)、牛单牧(CG)、羊单牧(SG)、牛羊混牧(MG) 4种处理,探究科尔沁沙质草地植物群落高度空间异质性对不同放牧方式的响应。结果表明:研究样地内植物群落平均高度为SG (38.86 cm)> NG(21.01 cm)> MG (17.29 cm)> CG (13.36 cm)。各处理下变异系数的结果均为中等变异,且变异范围在37.82%–66.97%之间,依次为NG> MG> CG> SG。通过对半方差函数参数进行最适模型拟合, NG、MG、CG、SG 4种处理分别对应球状模型、指数模型、线性模型、线性模型,且结构比大小为MG (82.7%)> NG (80.3%)> SG (40.2%)> CG (39.1%)。此外,采用Kriging插值法和分形维数对研究样地内植物群...     

退化草地恢复过程中土壤氮素状况以及与植被地上绿色生物量形成关系的研究

 研究了在不同放牧率下形成的不同退化阶段的草地各形态氮素（全氮、硝态氮、铵态氮、无机氮和微生物氮）的变化情况,同时也研究了植被地上绿色生物量与各形态氮素季节变化的同步性关系。土壤全氮含量相对稳定,随草地植被状况和植物生长时期变化不大,说明土壤总氮库有相当的弹性。土壤硝态氮（NO－3-N）、铵态氮（NH+4-N）、无机氮（IN）和微生物氮（Micro-N）季节变化明显。土壤Micro-N和NO-3-N含量随植物生长逐渐降低,到植物枯黄期含量又回复到较高的水平;土壤NH+4-N含量随植物生长有逐渐升高的趋势;IN则随着植物的生长出现低-高-低-高的特点,且与植被地上绿色生物量呈显著负相关（R=-0.247, p<0.01）。在放牧条件下草原植物优先利用NO－3-N,NO－3-N与植被地上绿色生物量有显著的负相关性,是形成草原植被地上绿色生物量的有效性氮素。Micro-N能解释土壤IN 22.3%的变异（R2=0.223, p<0.01）,Micro-N是土壤无机氮的重要来源。土壤NH+4-N与Micro-N呈显著负相关（R=-0.222, p<0.01）,说明土壤微生物对土壤NH+4-N有偏好吸收。总体上,不同形态的氮素在各土壤层次间差异显著,随土壤层次的加深含量逐步降低。连续放牧11年恢复两年后,各氮素组分对放牧压力消除的响应并不一致。土壤全氮含量与停止放牧前相比变化差异不显著;而Micro-N对放牧压力消失的响应在不同处理下整个生长季的结果比较一致,即以前过度和中度放牧处理的Micro-N含量较高,无牧和轻牧含量较低;IN、NH+4-N和NO－3-N变化比较复杂,在不同放牧恢复处理上结果并不一致。总的来看,以前中度和过度放牧的IN、NH+4-N和NO－3-N含量较高,存在潜在损失的可能。经过两年的恢复,植被地上绿色生物量（8月）过牧处理与无牧处理差异不显著。     

毛乌素沙地沙生半灌木群落的空间异质性

在使用 5m× 50 0 0 m样带进行调查获得的植被盖度数据的基础上 ,通过半方差分析和分形分析揭示了毛乌素沙化草地沙生半灌木群落植被盖度的空间变异特点。半方差分析揭示出植被盖度的多尺度变异和等级斑块结构 ,在取样范围内至少存在着 3个等级。分形分析得出毛乌素沙地沙生半木群落植被盖度的分维 D=1 .90 ,接近于 2 ,指示着大部分空间变异发生在较小的尺度上 ;分段分形分析得出不同尺度范围内的分维 ,反映了空间异质性的多尺度变异性。这一结果揭示了荒漠化过程引起的生境破碎化     

典型黄帚橐吾型退化草地形成过程中土壤和植被特征

为深入了解典型毒草型退化草地形成的过程,本文对青藏高原原生草地上黄帚橐吾逐渐扩张形成典型毒草型退化草地过程中植被和土壤特征进行研究。结果表明：黄帚橐吾型退化草地形成过程中,黄帚橐吾种群密度、株高、盖度和生物量均增加;相比原生草地,退化草地的总地上生物量增加113.9%,土壤全氮、铵态氮、有机碳和速效磷含量分别增加61.0%、77.9%、45.3%和78.8%,土壤微生物生物量碳、氮分别增加42.1%和47.4%,而土壤硝态氮含量和物种丰富度分别减少40.1%和28.5%,除黄帚橐吾以外其他植物的生物量减少45.7%。黄帚橐吾极强的种间抑制能力、形态可塑性、高效的养分蓄积能力和利用效率是其成功扩张的关键,促进了黄帚橐吾型退化草地的形成。     

河流微生境异质性与大型底栖动物空间分布的关系

大型底栖动物是河流生态系统较好的指示类群,越来越广泛地应用于河流生态状况评价.识别大型底栖动物空间分布的影响因素可以分为宏观尺度因子、中观尺度因子和微观尺度因子.前人的研究较多集中于中观尺度.本研究基于10 m河段微生境因子与大型底栖动物调查,采用地统计学方法,在微观尺度上分析了大型底栖动物空间分布特征及其与微生境的关系.结果表明:不同生境类型中底栖动物指标存在差异性,激流、深潭和急流的Shannon指数平均值分别为2、1.9、1.78;大型底栖动物密度、生物量、丰富度指数及Shannon指数具有空间自相关性,存在一定的扩散效应;微生境因子与大型底栖动物指标及物种的空间关系存在差异性,其中,水深和流速与大型底栖动物关系的拟合度较弱,底质组成与大型底栖动物的拟合关系相对较好,底栖动物密度与粒径<4 mm底质体积百分比呈现正空间自相关,生物量、丰富度指数、Shannon指数与粒径>32 mm底质体积百分比呈现正空间自相关.本研究结果可为底栖动物扩散机制研究、调查样方设置、物理生境修复等提供参考.     

采伐干扰对帽儿山天然次生林土壤表层水分空间异质性的影响

干扰是引起生态系统空间异质性的重要因素之一。采用地统计学的理论和方法,研究了帽儿山天然次生林受到不同强度采伐干扰后(分别为采伐50%和皆伐)林地表层(3~5cm)土壤水分的空间异质性和格局。结果表明,采伐干扰明显降低了林地表层平均水分含量,除2002年夏季,采伐50%样地与对照样地之间没有显著差异外(p>0.05),不同样地和不同季节之间均有显著的差异(p<0.01)。变异函数分析显示,干扰改变了表层水分的空间异质性特征。两年春季和夏季4次取样结果表明,采伐干扰导致平均块金值和基台值降低,平均结构方差比随着采伐强度的增大而减小。变程则不随采伐强度增大而改变,采伐后第1年春季土壤表层水分变程较小、夏季较大,在第2年,采伐50%的样地春季变程较大而夏季较小,皆伐样地则与2002年一致。观测的2年内,土壤表层水分空间异质性主要受到结构因素的影响(>50%),但是,采伐干扰有引起结构方差比降低的趋势。空间格局分析表明,采伐干扰引起土壤表层水分空间格局的改变。对于原来空间格局较强的系统,干扰有降低空间格局强度的作用。这种影响在春季和夏季有明显不同,干扰对春季土壤表层水分空间格局的影响明显大于夏季,干扰导致春季格局比夏季格局明显破碎化。     

Fire history influences on the spatial heterogeneity of soil nitrogen transformations in three adjacent stands in a dry tropical forest in Thailand

Spatial patterns of soil nitrogen (N) transformations were examined using geostatistical analysis in three adjacent stands with different fire history (0, 10 and 35 years since the latest fire, respectively) in a dry tropical forest in Thailand. A larger pool of total inorganic N and a faster rate of N mineralization were recorded in the stand with longer fire prevention. At the spatial scale analyzed, the proportion of spatially dependent variance to the total variance of N mineralization and nitrification increased from 0.39 to 0.73, and from 0.40 to 0.77, respectively, with the time since the latest fire. The spatial autocorrelation ranges of N mineralization and nitrification decreased from 9.0 to 3.28 m, and 9.0 to 2.77 m, respectively, with the time since the latest fire. These results suggested that fire history affected not only the level of available soil N, but also the spatial heterogeneity of soil N transformations, presumably due to the difference in plant influences on soil.     

The nature of zooplankton spatial heterogeneity in a nonriverine impoundment

Knowledge of spatial heterogeneity characteristic of reservoir plankton communities is fundamental to a variety of ecological studies. Degree of spatial heterogeneity in the zooplankton community of Center Hill Reservoir, with water residence times of 50–250 days, was positively correlated with rate of water influx. Important spatial differences resulted from the contrast between zooplankton associated with new and longer-impounded water. The nature of spatial heterogeneity differed fundamentally from the more riverine impoundments where spatial differences are often persistent and characterized by gradual change (as opposed to contrast) in plankton assemblages with respect to location. Magnitude of plankton spatial heterogeneity in nonriverine impoundments may be predictable from inflow rates. Areas, between which major differences in plankton communities exist, may also be definable from knowledge of inflow dispersal patterns in these impoundments.     

放牧对黄河低阶地盐化草场土壤水盐空间异质性的影响

选定黄河低阶地地形大致相近的放牧草场与封育草场,按实地情况分别设置长770m（放牧）、370m（放牧）和240m（封育）3条样线,采用校正后的便携式WET Sensor以10m为间隔进行土壤水盐的分层（0～10cm,10～20cm）测定,并对其进行地统计学分析.结果表明：黄河低阶地盐化草场表层土壤水盐的变异系数和相关性高于下层,土壤水分的变异系数低于土壤盐分且层间的相关性较高;放牧使土壤水盐之间的相关程度增大,变异降低,且使土壤水分存在一定的冗余.所研究草场的土壤水盐表现为中等或强烈空间自相关,封育盐化草场水盐空间相关尺度的差异较小,而放牧草场则相反.持续放牧已经成为一种稳定影响盐化草场水盐空间分布的结构性因素,使盐化草场的水盐空间异质性减弱.盐生植物在草场内随机分布且不受放牧干扰,是封育盐化草场随机作用较强的最可能原因;而放牧草场内牲畜的啃食和践踏对盐生植物和土壤结构改变所形成的反馈作用大大降低了这些植物对水分特别是盐分的再分配,进而导致放牧草场水盐的含量趋于增大且分布格局趋于简单.     

Local dispersal can facilitate coexistence in the presence of permanent spatial heterogeneity

Abstract In the presence of permanent spatial heterogeneity, local dispersal, especially short‐range dispersal, can facilitate coexistence by concentrating low‐density species in the areas where their rates of increase are higher. We present a framework for predicting the effects of local dispersal on coexistence for arbitrary forms of dispersal and arbitrary spatial patterns of environmental variation. Using the lottery model as an example, we find that local dispersal contributes to coexistence by enhancing the effects of environmental variation on scales longer than typical dispersal distances, which can be characterized solely by the variance of the dispersal kernel. Higher moments of the dispersal kernel are not important.     

繁殖体与微生境在退化草地恢复中的作用

退化草地的成功恢复主要依赖于种子和母株无性繁殖幼苗的有效建植 ,即草地群落中可利用繁殖体是退化草地得以恢复的内在条件。此外 ,群落中那些提供种子发芽、幼苗生长发育的适宜微生境 (safe sites/ suitable microsites) ,构成了退化草地恢复的外在条件。由于严重退化草地群落缺乏可利用繁殖体和供繁殖体生长发育的适宜微生境 ,使得退化草地恢复受到很大限制 ,因而 ,同时满足繁殖体与微生境是退化草地恢复的先决条件。人为提供繁殖体和适宜微生境可以在很大程度上提高退化草地的恢复速度 ,即在缺乏繁殖体草地群落供给繁殖体 ,或者在缺乏微生境的草地群落中创造适宜微生境。不同植物种群建植需要的环境存在着显著差异 ,因此在人工恢复草地群落过程中 ,对这些植物的繁殖体和繁殖体着床环境给予特殊处理是必需的 ,使之同时满足多种植物种群建植需求。对退化草地植物繁殖体、微生境的重要性及其涵义进行讨论     

森林土壤物理性质的空间异质性研究

土壤空间质性是土壤的重要属性之一。采用地统计的理论和方法,研究了阔叶红松林上层土壤物理因子的空间异质性。变异函数分析结果表明,土壤水分、容重、毛管持水量和孔隙讴具有明显的空间异质性。在０～１０ｃｍ土层深,空间异质性尺度为１１～１３ｍ,１１～２０ｃｍ土层深为６～８ｍ,空间异质性程度随尺度变化。自相关部分的空间异质性在０～１０ｃｍ和１１～２０ｃｍ土层深为５２．９％～７３．７％和６９．３％～９３．６％,