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。     

坝上地区不同海拔农田和恢复半自然生境下尺蛾多样性

为研究生境恢复及地形变化导致的景观异质性对退化景观中生物多样性的影响,于2006和2007年对河北坝上3个不同海拔村庄的农田生境与恢复中的禁牧草地或再造林等半自然生境的尺蛾群落采用灯诱法进行取样调查,比较不同生境的尺蛾多样性.结果表明： 两种生境类型间物种数和个体数存在显著差异、不同海拔村庄物种数也存在显著差异,但不同海拔村庄间个体数差异不显著,不同海拔村庄间以及各村庄内农田和半自然生境稀疏标准化物种数和Fisher α指数无显著差异;非度量多维标度法(NMDS)显示不同海拔的不同生境下尺蛾群落结构显著不同.地形变化导致的景观异质性对坝上地区尺蛾群落组成及多样性影响显著,而无论是恢复中的草地、再造林等半自然生境还是农田生境均是维持尺蛾多样性的重要生境.注重不同地形条件下农田生境和半自然生境景观镶嵌体的保护对维持尺蛾群落γ多样性具有重要意义,但生境恢复能否促进尺蛾群落多样性恢复尚需长期监测.     

柴达木盆地荒漠灌丛群落谱系结构研究

谱系信息是群落生态学和保育生物学研究的主要内容之一。为探究柴达木盆地荒漠灌丛群落谱系结构及其与环境因子的关系,该研究以柴达木盆地荒漠灌丛为对象,基于群落中物种存在与否的物种组成数据,使用R语言中picante软件包计算了灌丛群落谱系多样性指数和谱系结构指数,并且分析了谱系结构指数与年均温度、年均降水以及土壤含水量之间的关系,以揭示柴达木盆地灌丛群落物种之间的亲缘关系和群落生物多样性维持机制。结果表明:(1)柴达木盆地灌丛群落谱系结构与土壤含水量之间存在极显著相关性(P=2.77×10-6),随着土壤含水量的增加,群落谱系结构聚集程度逐渐降低,表现出生境过滤作用逐步减弱,生物间相互作用逐渐加强的变化趋势。(2)群落谱系结构与年均温度、年均降水之间无显著相关性。(3)典型荒漠生境灌丛和河谷(河漫滩)生境灌丛群落的谱系结构差异显著(P0.05),整体上分别表现为谱系聚集状态和谱系发散状态;河谷(河漫滩)生境灌丛群落的谱系多样性显著高于典型荒漠生境灌丛(P0.05)。(4)将群落谱系信息应用在生物多样性保护实践中,发现河谷(河漫滩)生境灌丛群落较典型荒漠生境的灌丛群落可能具有更高的保护价值。研究认为,将群落谱系研究与保育生物学理论结合将会使生物多样性保护策略更加科学有效。     

元谋干热河谷生态恢复区昆虫多样性研究

以元谋退化生态系统初始生态恢复中人工构建植被为研究对象,在样地调查的基础上,对比分析了退化生态系统和恢复生态系统昆虫群落多样性组成与结构的恢复状况及其对人工群落类型的生态响应。结果表明,植物群落组成是影响昆虫群落多样性的关键因子。与天然植被相比,混交林促进了昆虫在退化地的扩散和定居,物种多样性明显增加。主成分分析排序将6种生境分为两大类:第Ⅰ类为赤桉纯林,代表物种单一、林下空旷、环境干燥为特点的植被;第Ⅱ类为扭黄茅草坡、车桑子灌丛及赤桉 银合欢、赤桉 相思、相思 银合欢3种混交林,代表物种相对复杂,生境偏向湿润的植被。不同生境的特有昆虫和优势昆虫种类和数量分析表明,在3种混交林中,相思 合欢恢复的效果较赤桉 相思与赤桉 合欢显著,是最好的先锋群落植物混交模式,能够较快改良生境,提高其物种多样性。但由于造林面积较小,植被恢复时间短,受人为干扰较大,昆虫多样性恢复的效果还不明显。     

不同农业景观背景下传粉昆虫群落的分布差异

农业景观中的自然、半自然生境等非农生境可为传粉昆虫提供丰富的食物来源、栖息地、繁殖地、避难所等,对维持生物多样性的稳定起着不可替代的作用。以巩义典型的山地-丘陵-河川混杂的复杂景观和民权的平原农业简单景观为研究区,分析不同景观背景下传粉昆虫群落的物种组成及其在不同生境中的分布特征。结果表明:(1)巩义研究区内累计捕获传粉昆虫18582头,民权研究区内累计捕获传粉昆虫18518头,优势传粉昆虫功能群为双翅目、膜翅目、鞘翅目和鳞翅目等;(2)景观复杂度更高的巩义研究区的传粉昆虫多样性、丰富度以及均匀度均显著高于民权研究区;存在大面积农田斑块的平原景观中则有更多的优势传粉昆虫个体;(3)农田斑块中具有更高的物种丰富度,但林地物种的多样性和均匀度则相对稍高些。农田斑块在作物花期能有效的提高传粉者种群密度,但林地等自然、半自然生境对于维持传粉者多样性和食物缺乏期种群的稳定具有重要作用。因此在未来为确保农业景观中传粉者的多样性与传粉服务的稳定,一方面要关注自然、半自然生境的作用,同时也要考虑不同景观背景下异质性特征对不同生物类群的影响差异。     

黄河下游平原不同非农生境中植物多样性

自然、半自然等非农生境是区域农业景观的重要组成部分,对区域生物多样性保护具有重要意义。黄河下游平原区是典型的农业景观,农田是最主要的景观类型,林地、树篱等景观要素散布其中,为研究区内非农生境中生物多样性及其生态效应,采用典型样地法对区内典型农业景观中林地、树篱、田间道路和沟渠等主要非农生境中的植物群落进行调查研究。结果显示:区内植物组成以菊科、禾本科等为主;区内植物科的地理成分以世界分布和泛热带分布为主,各生境间有一定的差异,属的地理成分复杂,具有中国15个种子植物属分布型中的13个,以温带分布、世界分布和泛热带分布为主,总体上区内的植物组成以广布种为主,优势科属明显,特有种缺乏;各非农生境中的植物多样性存在一定的差异,林地和树篱生境具有较高的物种丰富度和多样性,显著高于田间道路,沟渠、林地和树篱生境中的物种均匀度和群落盖度均显著高于田间道路;β多样性分析表明田间道路生境中的群落组成分化程度在各样点间最大(β多样性指数最高);树篱、林地和田间道路等生境间群落相似性均较高,但其群落结构和优势种组成方面却存在显著的差异,沟渠作为一种特殊生境与其它生境间的群落相似性相对较低。研究表明,在黄河下游平原典型农业景观中,作为非农生境存在的林地和树篱在物种多样性维持中具有重要地位,沟渠为水生和湿生植物提供了庇护所,意义重大;各生境间高的群落相似性仅是物种组成名录相似性的反映,其空间格局和优势种群间差异明显,各生境植物群落的生态功能差异巨大。未来区内生物多样性的保护应重在生态系统过程、功能的加强以及生态系统服务的维持和提高,且需进一步在景观水平上探讨各非农景观要素的空间构型对其生态效益的影响机制及其调控和管理策略。     

坝上地区农田和恢复生境地表甲虫多样性

研究采用陷阱法对河北坝上崇礼县农田、禁牧草地及再造林地3种常见生境中地表甲虫进行了取样调查,分别从鞘翅目分科、步甲分种两个分类水平比较分析了不同生境中的生物多样性状况以评估生境恢复状况及其对生物多样性的影响,并探索在以生物多样性为指标评估生境恢复状况过程中,研究结论是否受分类水平的影响。结果显示,草地和林地具有较为相似鞘翅目和步甲的结构组成,但均显著不同于农田。农田较再造林地和禁牧草地具有更多的鞘翅目科数及步甲物种数,且均显著高于林地;农田中步甲群落的Fisher's α多样性指数也显著地高于林地,但鞘翅目分科水平上的Fisher's α多样性指数在各生境中没有差异。结果说明:(1)再造林和草地禁牧的生境修复活动在当前状态下对生物多样性恢复的作用尚不明显,仅是表现出促进了景观尺度上较高的Beta和Gamma多样性,而农田则在维持当地较高的生物多样性中扮演重要角色;(2)在鞘翅目分科和步甲科分种研究数据所反映的不同生境条件下的多样性和组成状况基本相同,因此在需要快速评估生境恢复状况且物种水平鉴定存在困难的时候,可以采用鞘翅目分科的数据替代指示生境恢复的状况并反映生境恢复对生物多样性影响的趋势,从而减少分类的难度并提高工作效率。但是物种水平的多样性状况更能显著反映生境间的差异。     

生物多样性保护的一个理论框架——生物最小面积概念

稳定而复杂多样的自然生境有利于多样性的形成和保存,剧变并趋于简单化的干扰生境常使多样性丧失。现实中的森林破碎化使区域物种丧失。多样性保护要求具备促使物种能长久生存的生境。生物最小面积概念集中讨论物种长久生存与群落(景观)面积的关系,是多样性保护的最基本的理论基础。根据自然保护实践,提出最小景观,扩充了生物最小面积概念。讨论了生物最小面积概念在建立自然保护区的理论框架、了解被保护生物及其生境的自然特点以及建立更全面的自然保护网络等方面的应用。     

生物多样性保护的一个理论框架

稳定而复杂多样的自然生境有利于多样性的形成和保存,剧变并趋于简单化的干扰生境常使多样性丧失。现实中的森林破碎化使区域物种丧失。多样性保护要求具备促使物种能长久生存的生境。生物最小面积概念集中讨论物种长久生存与群落（景观）面积的关系,是多样性保护的最基本的理论基础。根据自然保护实践,提出最小景观,扩充了生物最小面积概念。讨论了生物最小面积概念在建立自然保护区的理论框架、了解被保护生物及其生境的自然特点以及建立更全面的自然保护网络等方面的应用     

Effects of biodiversity,stand factors and functional identity on biomass and productivity during the restoration of subtropical forests in Central China

恢复梯度上华中亚热带森林生物多样性、林分因子及功能特性对生物量、生产力的影响 草地群落上进行的控制实验大都发现生物多样性对生态系统功能有显著促进作用。然而,在天然林中,多样性与林分因子、群落功能特性的相对作用大小仍存在争议。本文在森林恢复梯度上,研究这3类因素对生物量和生产力的相对影响。我们在湖北神农架设置了处于不同恢复阶段的24块(600 m²)亚热 带森林样地,计算了林分生物量和生产力。选择5个关键的植物功能性状,并计算了群落的功能多样性(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)和性状的加权平均值(CWM)。使用一般线性模型(GLMs)、变异分离等方法探究林分因子(密度、林龄、群落最大树高等)、功能特性、物种和功能多样性对生物量和生产力的相对重要性。研究结果表明,随着森林恢复,林分生物量和生产力显著增加,群落物种丰富度显著增加,而功能离散度显著降低。变异分离结果表明,多样性对生物量和生产力的单独效应不显著,但可能通过与林分因子和功能特性的协同效应来影响生物量和生产力。总体而言,我们发现林分因子对亚热带森林生物量和生产力的影响最大,功能特性显著影响生产力,但不影响生物量。这些结果说明,在森林经营中,调整林分结构和群落物种特性是提高森林碳储量和固碳潜力的有效途径。