内蒙古高原针茅草原群落β多样性研究

用比较样地法调查了内蒙古高原 4类地带性针茅 (Stipa)草原群落的 β多样性特征 .结果表明 ,Whit tacker指数 βws与尺度有关 ,随取样面积的增加 ,βws逐渐降低 .取样面积相同时 ,4类群落的 βws比较接近 .各群落的Cody指数最初也随样方面积的扩大而增大 ,当样方面积扩大到一定尺度时 ,贝加尔针茅群落和大针茅群落为 >0 .5m2 ,克氏针茅群落和小针茅群落为 >2m2 ,Cody指数趋于稳定 .同一尺度下 ,贝加尔针茅群落的Cody指数最高 ,小针茅群落的Cody指数最低 .多数情况下 ,群落内样本间的间隔距离 ,对Cody指数有较大的影响 ;从贝加尔针茅群落到小针茅群落 ,植物生活型和生态类群功能群组成中 ,多年生丛生禾草与根茎禾草、多年生杂类草和中旱生植物的多样性显著降低 ,旱生植物多样性先增加 ,尔后到小针茅群落显著降低 .群落的植物种类组成表现出明显生态替代现象 ,不同群落间的Cody指数逐渐降低 ;贝加尔针茅群落与大针茅群落的Morisita Horn指数最高 ,达 0 .72 .克氏针茅群落与小针茅群落的相似系数最低 ,为 0 .42 .     

内蒙古高原针茅草原群落α多样性研究

用比较样地法调查了内蒙古高原４类地带性针茅（Ｓｔｉｐａ）草原：贝加尔针茅（Ｓ．ｂａｉｃａｌｅｎｓｉｓ）草原、大针茅（Ｓ．ｇｒａｎｄｉｓ）草原、克氏针茅（Ｓ．ｋｒｙｌｏｖｉｉ）草原和小针茅（Ｓ．ｋｌｅｍｅｎｚｉｉ）草原群落的α多样性特征,结果表明：群落物种数目同时受取样面积和样方形状的影响,对数模型Ｓ＝ａｌｎＡ＋ｂ能够很好地表征群落的种－面积关系,长方形样方可以获得与面积加倍的正方形方相近的取样效果     

内蒙古高原针茅摹群落β多样性研究

用比较样地法调查了内蒙古高原４类地带性针茅（Ｓｔｉｐａ）草原群落的β多样性特征。结果表明,Ｗｈｉｔｔａｃｋｅｒ指数βＷＳ与尺度有关,随取样面积的增加,βＷＳ逐渐降低,取样面积相同时,４类群落的βＷＳ比较接近,各群落 的Ｃｏｄｙ指数最初也随样方面积的扩大而增大,当样方面积扩大到一定尺度时,贝加尔针茅群落和大针茅群落为〉０．５ｍ＾２,克氏针茅群落和小针茅群落为〉２ｍ＾２,Ｃｏｄｙ指数趋于稳定。同一尺度     

芦芽山亚高山草甸、云杉林土壤有机碳、全氮含量的小尺度空间异质性

分析比较了山西芦芽山不同海拔处分布的亚高山草甸（样地A,海拔2756.3 m;样地B,海拔2542.3 m）和云杉林（样地C,海拔2656.8 m;样地D,海拔2387.2 m）土壤有机碳和全氮的小尺度空间异质性特征。结果表明：相同植被类型下海拔较高的样地有机碳含量较高（A：49.84 g/kg,B：38.33 g/kg,C：47.06 g/kg,D：40.67 g/kg）,而较低海拔的样地土壤有机碳含量的异质性较高;除样地A以外的其他3个样地均表现为高度空间依赖性。亚高山草甸土壤全氮含量的异质性远远高于云杉纯林,四个样地中均表现出强的空间自相关性。亚高山草甸样地土壤有机碳和全氮含量均在较大尺度上空间自相关,云杉纯林样地则表现为较小尺度的空间自相关变异。     

内蒙古退化草原中与小叶锦鸡儿相关的小尺度土壤碳、氮资源异质性动态

小叶锦鸡儿在内蒙古典型草原中有着广泛分布,从而对小空间尺度土壤资源异质性产生强烈影响。退化草原中小叶锦鸡儿能够通过克隆生长形成灌丛斑块,不同大小斑块对应于其发育的不同阶段。因此,通过对与不同大小灌丛斑块相关的土壤有机碳（SOC）、全氮（STN）空间分布状况的分析,能够推断内蒙古退化草原中、与小叶锦鸡儿相关的小尺度SOC与STN异质性动态。结果表明：在内蒙古退化草原中,就0-5cm,5-10cm,10-20cm 3个土壤层次,小叶锦鸡儿均导致了与灌丛斑块相关小尺度上SOC与STN分布的空间异质性,且随着灌丛斑块的发育,这种异质性均不断增强,其中土壤表层0-5cm碳氮资源异质性的增强最为强烈,表现在灌丛斑块内部相对于外部（或边缘）对SOC与STN富集程度均显著增加。这表明内蒙古退化草原中,随着灌丛斑块自身的扩展,与小叶锦鸡儿相关小尺度上土壤碳氮资源空间异质性趋于增强。     

帽儿山红松人工林鞘翅目成虫群落小尺度空间异质性变化特征

空间异质性是群落空间格局形成的基础,也是物种共存的重要前提。基于地统计空间分析方法,研究20 m×20 m空间尺度上帽儿山红松人工林鞘翅目成虫群落及物种的空间自相关性及异质性分布格局。结果显示:5次调查共捕获鞘翅目成虫10科、42种、2721只个体,群落组成具有中等或较强的空间变异性和明显的时间变异性;Moran's I系数表明群落及部分物种具有显著的空间自相关性,各调查月份接近甚至超过一半的物种不存在空间自相关性;群落及部分物种表现为异质性特征并在特定空间尺度内形成集群,且这种空间分异多由结构性因素或结构性因素和随机性因素共同调控;物种之间表现为具有复杂正的或负的空间作用关系,这种空间关联性的形成主要是结构性因素或随机性因素单一调控的结果,但简单Mantel检验并未发现物种之间存在显著的空间关联性;群落的空间格局梯度分布特征较明显,随着季节的变化(夏天到秋天)聚集物种数量的斑块复杂程度降低。本文旨在揭示鞘翅目成虫空间异质性的变化特征,为鞘翅目成虫群落物种构建机制研究奠定基础。     

鼎湖山季风常绿阔叶林土壤有机碳和全氮的空间分布

运用地统计学分析方法,研究了2010年鼎湖山季风常绿阔叶林中土壤有机碳和全氮含量的空间分布特征.结果表明:在鼎湖山季风常绿阔叶林,土壤有机碳和全氮含量存在着较显著的空间自相关性,其空间异质性分别占总空间异质性的93.6%和53.7%,且土壤有机碳与土壤全氮空间分布特征的异质性一致.林地土壤碳、氮存在传统统计学上的线性相关,同时也具有景观层次上的空间自相关性.指数模型拟合结果表明,在17.4 m小尺度范围内,土壤有机碳存在空间自相关性.     

模拟氮沉降和降雨变化对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响

研究氮沉降和降雨变化对土壤细菌群落结构的影响,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统影响的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉分别模拟氮沉降和降雨增加,采用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300kg N hm-2a-1)和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分输入增加后,土壤细菌群落组成、丰度均显著变化(P0.05)。在群落中占主导的细菌门类有疣微菌门Verrucomicrobia(30.61%—48.51%)、变形菌门Proteobacteria(21.37%—29.97%)、酸杆菌门Acidobacteria(9.54%—20.67%)和拟杆菌门Bacteroidetes(4.96%—9.74%)。在常规降雨和水分添加两种条件下,随着氮添加水平的增加,占主导的细菌门类(相对丰度1%)表现出不同的变化趋势。疣微菌门相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著降低,但在氮素和水分同时添加条件下随氮添加水平升高而逐渐升高,在N200—N300时显著升高。变形菌门和拟杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下呈升高趋势,但在水分添加时却无明显变化。酸杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下升高,但在水分添加后呈明显下降趋势。放线菌门Actinobacteria相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著升高,但在水分添加后高氮添加时显著降低。厚壁菌门Firmicutes相对丰度在常规降雨条件下无显著变化,但在水分和高氮添加条件下降低。浮霉菌门Planctomycetes相对丰度在两种不同的水分添加条件下均呈先升高后降低的趋势。氮素和水分添加对土壤细菌群落结构的变化存在明显的互作效应(P0.0001)。在不同氮素和水分输入条件下共有19个土壤细菌门类相对丰度有显著差异。土壤细菌群落结构的变化主要来自于疣微菌门和酸杆菌门的相对丰度变化,两者可作为土壤细菌群落结构变化的指示种。综上,氮素和水分添加显著改变了土壤细菌群落结构,氮素和水分对土壤细菌不同门类相对丰度变化存在明显的互作效应。     

模拟氮沉降对克氏针茅草原土壤有机碳的短期影响

为更好地了解天然草地土壤有机碳对氮沉降增加的响应,2011年在内蒙古太仆寺旗的克氏针茅(Stipa krylovii)草原上开展了模拟氮沉降的控制实验,设置对照(CK)和5个模拟氮沉降(NO-3)处理,分别为2(N1)、5(N2)、10(N3)、25(N4)和50 g N m-2a-1(N5)。生长季末,采集每个样地中0—2 cm和2—10 cm深度土壤进行有机碳含量及组成的分析,并进行实验室矿化培养。结果表明,土壤颗粒态有机碳(POC)对氮添加响应敏感,N1和N2处理下的POC含量高于CK,N3、N4和N5处理则低于CK。5个模拟氮沉降处理下的矿质结合态有机碳(MOC)含量均高于对照,但差别不显著。不同氮沉降水平下0—2 cm土层的碳矿化潜势为N2N1N4N3CKN5,且N1,N2,N3和N4处理均显著高于CK和N5;2—10 cm土层的碳矿化潜势为N2N1N3CKN4N5,N1、N2和N3显著高于CK、N4及N5。不同施氮处理对群落净第一性生产力有明显影响,N5的净第一性生产力和地上生物量显著低于对照和其它施氮处理,N1的0—10 cm地下生物量显著高于对照和其它处理,N5的凋落物量显著高于对照。模拟氮沉降短期内对土壤总有机碳(SOC)含量无显著影响。     

刈割对克氏针茅草原群落优势与亚优势植物的影响

基于内蒙古中部克氏针茅草原长期刈割试验,分析了不同留茬高度下克氏针茅草原植物群落中5个优势及亚优势种地上生物量和群落稳定性的变化.结果表明:留茬高度在10cm以上时对5种植物地上生物量的影响较小.留茬高度为10 cm适于冷蒿生长,而不利于克氏针茅的生长.糙隐子草在留茬高度为2 cm时表现最佳.黄囊苔草对群落的贡献在留茬高度为5 cm时最大,此时其生物量与刈割年限呈正相关.留茬高度为2和15 cm不利于星毛委陵菜生长.植株较高、竞争力强的多年生植物对干扰的耐受能力较强,刈割的留茬高度不低于10cm时,有益于维持草原生态系统的稳定性.     

内蒙古高原针茅草原植物多样性与植物功能群组成对群落初级生产力稳定性的影响

内蒙古高原4类地带性草原群落,贝加尔针茅（Stipa baicalensis Roshew.）群落、大针茅（S.grandis P.Smirn.）群落、克氏针茅（S.krylovii Roshev.）群落和小针茅（S.klemenzii Roshev.）群落初级生产力连续12年的定位研究结果表明,在气修波动下群落生产力及其稳定性与群落多样性特征的变化是一致的,从贝加尔针茅群落到小针茅群落。植物多样性显下降,群东中起重要作用的植物功能群的数量逐渐减少,群落初级生产力及其稳定性也逐渐降低。生活型功能群组成中,多年生丛生禾草、多年生根茎禾草与苔草和多年生杂类草功能群多样性与群落初级生产力稳定性极显地呈正相关。生态类群组成中,旱生植物和中旱生植物功能群多样性也与群落初级生产力稳定性极显地呈正相关,生态位互补效应（niche complementary effect）可能是高植物多样性群落具有高生产力的机制,而植物多样性对群落初级生产力稳定性的影响可能是通过不同功能群间的补偿作用来实现的。     

黄土高原小流域土壤养分的空间异质性

利用地理信息系统的空间分析功能,通过地统计学的半变异函数定量研究了黄土高原典型小流域土壤养分的空间异质性特征。结果表明;土壤有机质,全氮,有效氮,全磷和有效磷的理论模型均为球状模型,由随机因素引起的空间变异占空间总变异的比例小,其值分别为13.333%,10.938%,22.000%,9.091%和27.536%,反映5种养分具有较强的空间自相关格局,但它们的空间自相关范围具有明显的差异。土壤全氮和有效氮变程小,分别是90m和110m,有机质次之,变程是120m,而土壤全磷和有效磷的变程最大为160m,研究成果将有效地指导土壤的取样设计,以及进行土壤养分的空间内插和制图。     

Study on Age and Bunch Structure of Four Stipa Species in Inner Mongolia Plateau

The age status of four Stipa L. species, S. baicalensis Roshev., S. grandis P. Smim., S. krylovii Roshev., and S. klemenzii Roshev. in Inner Mongolia plateau was analyzed using a transect sampling method. The ontogeny of Stipa species was divided into five stages: the seedling, juvenile, reproductive, presenile, and senile. Dynamics of the population age speetra were determined mainly by the appearance of new individuals and their death rate. The survival rate of the seedlings was very low while that of file adults was high. The considerable longevity of bunch life allowed the old individuals to accumulate in the population. Both S. grandis and S. krylovii had higher proportion of seedlings than others. The proportion of the juveniles and the reproductives in the population decreased from S. baicalensis community to S. klemenzii community, but the old individuals including the preseniles and the seniles showed a reverse pattern. The aging process occurred in bunch level was characterized by the fragmentation of bunch and the within-bunch- self-thinning of the tillers. The process of within-bunch-self-thinning can be described by power equation Y: aXb. Meanwhile as a response to enviroument changes especially to the fluctuation of annual precipitation and its seasonal distribution both the numbers of reproductive shoots and vegetative shoot mass within a bunch were variable.     

内蒙古半干旱草原灌丛化过程中小叶锦鸡儿引起的土壤碳、氮资源空间异质性分布

过度放牧下内蒙古半干旱草原,由于小叶锦鸡儿多度增加导致植被灌丛化,这已经成为该地草原退化时的普遍现象。草原灌丛化过程中,灌丛内凋落物的累积使得养分循环区域化,草原土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)空间异质性增强,导致灌丛沃岛形成。半干旱草原灌丛化过程机制的假说认为:灌丛斑块扩展与其引起的土壤空间异质性的增强之间存在着正反馈作用,正是这种反馈作用促使草地向灌丛地的转变。小叶锦鸡儿通过克隆生长形成不同大小的斑块,它们对应于其发育的不同阶段。因此,将不同大小的灌丛沃岛划分为小灌丛组与大灌丛组,它们代表着灌丛沃岛发育的早期与晚期两个阶段。结果表明:内蒙古半干旱草原灌丛化过程中,小叶锦鸡儿灌丛斑块引起了土壤有机碳(SOC)与土壤全氮(STN)的空间异质性,表现在水平方向上,对于0～5cm,5～10cm,10～20cm3个土壤层次,由灌丛斑块内部向外部SOC与STN均趋于降低;而在垂直方向上,对于灌丛斑块内部、边缘和外部3个位置,由0～10cm到10～20cm再到20～30cm,随着土壤深度增加SOC与STN均趋于降低。随着小叶锦鸡儿灌丛斑块扩展,SOC与STN空间异质性的分布不断增强,表现在灌丛斑块内部相对于外部(或边缘)对SOC与STN富集程度均显著增加。草原灌丛化过程SOC与STN空间异质性变化在0～5cm,5～10cm,10～20cm3个土壤层次中,以表层0～5cm的表现最为强烈。表层0～5cm土壤空间异质性的形成与灌丛自身凋落物的生产以及对灌丛外凋落物的截留有关。由此推断:退化草原灌丛化的过程中,小叶锦鸡儿灌丛斑块引起SOC与STN空间异质性的变化是一个自我增强过程,灌丛斑块扩展与其导致的SOC与STN空间异质性增强之间存在着正反馈作用。因此,以上关于半干旱草原灌丛化机制的假说对我国内蒙古半干旱草原灌丛化也是适用的。     

内蒙古锡林郭勒高原大针茅种群分株构件数量性状的地理变异研究

采用单因素方差分析、变异组分分析和分形几何学的原理和方法,对内蒙古锡林郭勒盟不同气候条件下的三个大针茅种群分株构件数量性状进行了研究,并结合它们所在生境特点对所得结果进行了分析。结果显示：（1）整个生长季内,不同种群大针茅营养枝高度的生长模式不同;营养枝高度和生殖枝高度在种群间差异显著,且多数变异存在于种群之间;（2）在不同生长期内,大针茅种群地上部干重与植株高度之间存在显著的分形关系;在无强度干扰的情况下,大针茅种群营养枝分形维数的大小与大针茅营养枝地上部干重的累积程度是一致的;但在长期严重干旱条件下,分形维数值表现为快速增加;（3）整个生长季内,同一生境条件下大针茅种群营养枝地上部干重与植株高度之间也存在显著的分形关系,且不同样地间分形维数值差异显著。不同生境条件下大针茅种群分株构件数量性状的差异是对所在生境长期适应、自然选择的结果。     

内蒙古锡林郭勒高原大针茅种群分株构件数量性状的地理变异研究

采用单因素方差分析、变异组分分析和分形几何学的原理和方法,对内蒙古锡林郭勒盟不同气候条件下的3个大针茅种群分株构件数量性状进行了研究,并结合它们所在生境特点对所得结果进行了分析。结果显示：（1）整个生长季内,不同种群大针茅营养枝高度的生长模式不同;营养枝高度和生殖枝高度在种群间差异显著,且多数变异存在于种群之间;（2）在不同生长期内,大针茅种群地上部干重与植株高度之间存在显著的分形关系;在无强度干扰的情况下,大针茅种群营养枝分形维数的大小与大针茅营养枝地上部干重的累积程度是一致的;但在长期严重干旱条件下,分形维数值表现为快速增加;（3）整个生长季内,同一生境条件下大针茅种群营养枝地上部干重与植株高度之间也存在显著的分形关系,且不同样地间分形维数值差异显著。不同生境条件下大针茅种群分株构件数量性状的差异是对所在生境长期适应、自然选择的结果。     

不同放牧强度草原休牧后土壤养分和植物群落变化特征

在内蒙古典型草原,对不同放牧率草地休牧3a后的土壤养分空间异质性和植物群落的数量变化特征进行了研究,结果表明：不同放牧率草地休牧3a后,由于维持土壤养分或植被空间格局的匀质化条件消失,土壤养分的空间异质性呈不同程度的增大趋势,随机性因素所占比例增加,其中土壤有机碳、全氮、无机氮、有效磷和有效硫的空间异质性均以0．00羊/hm^2区最大,4．00羊／hm^2区（中牧区）最小,其它样地不同土壤养分指标表现不同的变化特征;群落生物量和群落盖度均表现增加趋势,但群落盖度增加不显著（P〉0．05）,与1998年相比,群落生物量除对照区外均达到了显著性差异（P〈0．05）,与1．33羊／hm^2、4．00羊／hm^2和6．67羊／hm^2相比,O．00羊／hm^2优势植物出现多样化特征;群落的灌丛化与牧压和恢复演替的时间序列高度相关,牧压越小,恢复演替的时间序列越大,群落灌丛化的趋势越明显;1年生植物、羊草、克氏针茅、木地肤、冷蒿（除6．67羊／hm^2）和扁蓿豆（除O．00羊／hm^2）均表现增加趋势,星毛委陵菜则均表现降低趋势;植物群落的生物量、群落高度、群落盖度和群落物种多样性与土壤养分分布均表现一致的正相关关系,但只有植物群落生物量和群落高度与土壤有机碳、全氮、无机氮、土壤有效磷和有效硫相关显著（P〈0．05）。     

内蒙古放牧草地土壤碳固持速率和潜力

放牧是典型草地最重要的利用方式,弄清放牧对草地碳固速率的影响,将为我国内蒙古地区草地碳汇管理提供重要的科学依据。通过在平坦草地和斜坡草地设置相同的放牧梯度实验 (放牧强度0、1.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0 羊/hm²),探讨了放牧和地形对草地土壤碳固持速率的影响。实验结果表明:轻度放牧草地表现为碳固持,重度放草地表现为碳流失;对放牧草地而言,存在碳源/碳汇的转化阈值(或放牧强度),且坡地阈值低于平地。为了实现草地碳增汇目的,平坦草地的放牧强度应低于 4.5羊/hm²(放牧期6-9月),斜坡草地应低于3 羊/hm²。地形因素(平地VS斜坡)使准确评估放牧草地土壤的碳固持速率变得更加复杂。总之,内蒙古地区放牧草地具有较大的碳固持潜力,通过控制放牧强度是实现其碳固持潜力的重要途径之一。     

Ecosystem health assessment on the hill and gully area of loess Plateau in Inner Mongolia, China

Maintenance of ecosystem health is the primary focus of a sound ecological restoration. Yet methods involved in quantifying and assessing the health level remain a challenge to the ecological community. In this study, we selected the hill and gully area of Loess Plateau, Inner Mongolia, China, as our study area. The soil and water erosions in this area continue to be responsible for many environmental problems in northern China because of its fragility and long disturbance history. In this study, we developed an assessment method of indicator system (AMIS) based on analytical hierarchy process (AHP), fuzzy mathematics, and the theory of net-hierarchy. At ecosystem or catchment scale, three sample areas, that is (1) intact vegetation (i.e., Aguimiao Natural Reserve, 110°45′E, 39°28′N), (2) reconstructed vegetation (Wufendigou Soil and Water Conservation Experimental Area, 111°07′E, 39°45′N), and (3) severely degraded vegetation (Yangquangou Catchment, 111°06′E, 39°45′N) in the hill and gully area of Loess Plateau in Inner Mongolia, China, were selected to examine ecosystem vigor, organizational structure, service function, and soil health. We applied the AMIS for all three landscapes by categorizing each ecosystem into five health levels. We found that the health index for reconstructed vegetation were at levels of IV, II, IV, and III, while those of degraded vegetation were ranked at V, IV, V, and IV. Overall, the comprehensive ecosystem health index of reconstructed vegetation was lower than that of intact vegetation but higher than that of degraded vegetation. The health index for reconstructed vegetation was at level III, and that of degraded vegetation was still at level IV. The contributing values were: organization structure > soil health > vigor > service function. Based on our results and assessments, we proposed several management recommendations and methods for restoring the regional ecosystems. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(5): 1048–1056 [译自: 生态学报, 2005, 25(5): 1048–1056]