干扰对植物群落物种组成及多样性的影响

在介绍了干扰的概念及其性质和干扰对物种多样性影响的有关假说基础上,以森林干扰为主要对象,探讨了干扰对植物群落物种组成的影响,并从干扰类型、干扰强度和干扰频率等几个方面阐述了干扰对植物群落物种多样性的影响;另外,还分析了重要的小尺度干扰——林隙在该方面的影响。分析总结出干扰对植物群落的影响差异主要与干扰特征、植物群落特征及植物的生物学特性和受干扰地点的资源条件有关。最后,总结分析了国内外在该方面研究存在的问题,并对今后研究提出一些建议,为相关工作提供参考。     

凋落物多样性及组成对凋落物分解和土壤微生物群落的影响

凋落物分解是生态系统营养物质循环的核心过程,而土壤微生物群落在凋落物分解过程中扮演着极其重要且不可替代的角色。随着生物多样性的丧失日益严峻,探讨凋落物多样性及组成对凋落物分解和土壤微生物群落的影响,不仅有助于了解凋落物分解的内在机制,而且可为退化草原生态系统的恢复提供参考。以内蒙古呼伦贝尔草原退化恢复群落中的草本植物为研究对象,依据植物多度、盖度、频度和物种的重要值及其在群落中的恢复程度筛选出排序前4的羊草（Leymus chinensis）、茵陈蒿（Artemisia capillaris）、麻花头（Serratula centauroides）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）的凋落物为实验材料,通过设置3种凋落物多样性水平（1,2,4）,包括11种凋落物组合（单物种凋落物共4种,两物种凋落物混合共6种,四物种凋落物混合共1种）,利用磷脂脂肪酸（PLFA）方法来研究分解60 d后凋落物多样性及组成对凋落物分解和土壤微生物群落的影响。结果表明：（1）凋落物物种多样性仅对C残余率具有显著影响,表现在两物种混合凋落物C残余率显著低于单物种凋落物,而凋落物组成对所观测的4个凋落物分解参数（质量、C、N残余率以及C/N）均具有显著影响;（2）凋落物物种多样性对细菌（B）含量具有显著影响,而凋落物组成对真菌（F）含量具有显著影响,两者对F/B以及微生物总量均无显著影响;（3）冗余分析结果表明凋落物组成与凋落物分解相关指标（凋落物质量、C、N残余率及C/N）和土壤微生物（真菌、细菌含量）的相关关系高于凋落物多样性。（4）进一步建立结构方程模型（Structural Equation Model,SEM）发现,凋落物初始C含量对凋落物质量、C、N残余率及C/N有显著正的直接影响;凋落物木质素含量对凋落物质量、C、N残余率有显著正的直接影响;凋落物初始N含量对N残余率有显著正的直接影响,而对C残余率及C/N有显著负的直接影响;凋落物初始C/N对凋落物质量、N残余率有显著正的直接影响,而对C/N有显著负的直接影响。此外,凋落物初始C、N、木质素含量及C/N均对真菌含量具有显著正影响,并可通过真菌对凋落物质量分解产生显著负的间接影响。以上结果表明该退化恢复区域优势种凋落物分解以初始C、木质素为主导,主要通过土壤真菌影响凋落物的分解进程,这将减缓凋落物的分解速率进而减慢草原生态系统的进程。这些结果为凋落物多样性及组成对自身分解和土壤微生物群落的影响提供了实验依据,也为进一步分析凋落物分解内在机制以及草原生态系统的恢复提供了数据参考。     

长期人为干扰对桂西北喀斯特草地土壤微生物多样性及群落结构的影响

人为干扰是喀斯特草地正向演替的主要障碍因素, 从土壤微生物角度探讨草地对干扰的响应可为喀斯特生态恢复与科学利用提供依据。该研究依托中国科学院环江喀斯特生态系统观测站长期干扰监测样地, 通过高通量测序测定3个干扰模式(火烧、刈割、刈割除根)和1个对照(封育)处理的土壤细菌、真菌α多样性和群落结构, 并分析它们与环境因子(坡位、土壤理化性质)的关系, 揭示人为干扰对桂西北喀斯特草地土壤微生物的影响及机制。结果显示: 1)对于α多样性, 在中坡和下坡, 火烧均显著降低了真菌Chao1指数, 刈割均显著降低了细菌的香农指数和谱系多样性指数; 刈割除根在中、下坡分别显著降低了真菌Chao1指数和细菌香农指数。2)对于群落结构, 火烧、刈割和刈割除根在中、下坡均显著降低了酸杆菌门细菌相对丰度, 火烧在下坡使子囊菌门真菌相对丰度从74.49%显著降低至34.72%。3)冗余分析显示, 微生物生物量碳含量解释细菌和真菌α多样性变化的29.8%和26.8%以及细菌群落结构变化的31.7%; 细根生物量解释细菌α多样性和真菌群落结构变化的13.9%和10.3%。可见, 长期人为干扰对土壤微生物α多样性产生负面影响, 并显著改变微生物群落结构, 影响程度因干扰方式、微生物种类不同而异, 且受坡位调控。土壤微生物生物量碳含量和细根生物量的减少是人为干扰影响土壤微生物多样性和群落结构的重要因素。α多样性及子囊菌的减少将不利于土壤生态系统稳定性的维持, 酸杆菌的减少将不利于土壤有机质降解和铁循环。因此, 长期火烧、刈割等人为干扰将导致喀斯特草地生态系统功能发生退化。     

滇西北高原典型退化湿地纳帕海植物群落景观多样性

采用时空替代法,运用3S技术,结合植物群落实地调查,研究了云南西北高原典型退化湿地纳帕海的植物群落景观多样性格局。结果表明:人为干扰加速了纳帕海原生沼泽、沼泽化草甸植物群落景观向草甸、垦后湿地植物群落景观演替,湿地环境不断丧失,湿地功能逐渐退化;不同演替阶段沼泽植物群落景观多样性在空间上呈现出不同的格局是对湿地环境变化的响应,体现了湿地环境变化与功能现状,并在一定程度上反映了人为干扰的类型与强度。     

刈割制度对呼伦贝尔草原群落特征及牧草质量的影响

为确定呼伦贝尔草原高效生产和可持续利用的最佳刈割制度,于2019—2021年在呼伦贝尔草原开展刈割时间(7月31日、8月10日、8月20日、8月30日、9月9日)、留茬高度(3、9、15 cm)及两者交互作用对草原群落特征、牧草产量和品质影响的研究。结果表明: 较晚时间刈割和低留茬刈割会降低翌年群落高度和盖度;低留茬刈割降低翌年地上部分生物量,但刈割时间对其影响不显著。禾草、莎草相对生物量随刈割时间的延迟表现出先增加后减少的趋势,杂类草则与之相反,而豆科植物无明显变化。低留茬刈割在当年能够获得高的干草产量,但翌年的干草产量显著下降;8月30日,留茬3 cm刈割时干草产量达到最高值(469 g·m^-2),高于最低值361.5%。牧草品质中粗蛋白含量在8月30日刈割时亦达到峰值,高于最低值约6.5%,且在高留茬刈割下含量更高;酸、中性洗涤纤维含量随刈割时间延迟逐渐升高,9月9日刈割高于7月31日8.0%、5.9%,并且随留茬高度增加而降低。呼伦贝尔草原刈割制度设置为留茬高度9 cm左右、8月20—30日刈割为最佳,但需更长期的刈割试验观测才能得到更可靠、更客观的结论。     

Arbuscular mycorrhizal community composition associated with two plant species in a grassland ecosystem

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi are biotrophic symbionts colonizing about two-thirds of land plant species and found in all ecosystems. They are of major importance in plant nutrient supply and their diversity is suggested to be an important determinant of plant community composition. The diversity of the AM fungal community composition in the roots of two plant species (Agrostis capillaris and Trifolium repens) that co-occurred in the same grassland ecosystem was characterized using molecular techniques. We analysed the small subunit (SSU) ribosomal RNA gene amplified from a total root DNA extract using AM fungal-specific primers. A total of 2001 cloned fragments from 47 root samples obtained on four dates were analysed by restriction fragment length polymorphism, and 121 of them were sequenced. The diversity found was high: a total of 24 different phylotypes (groups of phylogenetically related sequences) colonized the roots of the two host species. Phylogenetic analyses demonstrate that 19 of these phylotypes belonged to the Glomaceae, three to the Acaulosporaceae and two to the Gigasporaceae. Our study reveals clearly that the AM fungal community colonizing T. repens differed from that colonizing A. capillaris, providing evidence for AM fungal host preference. In addition, our results reveal dynamic changes in the AM fungal community through time.     

森林群落物种组成对凋落物组成的影响

在海南铜鼓岭山麓灌木林和季雨矮林固定大样地的基础上,通过收集凋落物,比较两林型的凋落物数量及其器官组成、凋落叶物种组成,探讨森林群落物种组成与凋落物组成的关系。结果表明:(1)两林型的凋落物总量及其器官组成不同,山麓灌木林(6.227 t/hm~2)比季雨矮林的年凋落量大(5.636 t/hm~2);凋落叶是凋落物的主要组成部分,能反映凋落物的凋落情况。(2)山麓灌木林凋落物优势种和主要物种为贡甲、林仔竹、橄树等15个物种,凋落叶总量占77.72%;季雨矮林的凋落物优势种和主要物种为方枝蒲桃、肖蒲桃、贡甲等17个物种,凋落叶总量占71.84%;山麓灌木林中凋落物优势种和主要物种的叶凋落量与其组成物种的株数、总断面积、树冠面积极显著正相关而季雨矮林的凋落物优势种和主要物种的叶凋落量与其组成物种的株数极显著正相关。山麓灌木林中两者的Jaccard相似性系数为20%,季雨矮林为25.93%,两林型的群落物种组成与凋落叶物种组成不一致,热带森林群落优势种不一定是凋落物优势种。     

凋落物多样性及组成对凋落物分解及土壤微生物群落的影响——二氧化碳倍增条件下

受全球变化的影响生物多样性的丧失日益严重,及时了解凋落物物种多样性及其组成如何直接或者通过调节微生物群落来间接影响凋落物分解已经成为生态学领域的热点问题之一。在呼伦贝尔典型草原区,羊草（Leymus chinensis）为原生群落建群种,茵陈蒿（Artemisia capillaris）、麻花头（Serratula centauroides）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）在退化及恢复群落中的多度均较大,本研究以此4种植物的凋落物为研究对象,在两倍于当前大气CO₂浓度（800 μmol/mol）条件下,通过嵌套实验设计来研究凋落物多样性（凋落物组成）对凋落物质量、C、N残余率和残余C/N的影响,并深入分析凋落物初始性质以及土壤革兰氏阳性菌（G⁺）、革兰氏阴性菌（G^-）、细菌（B）、真菌（F）及土壤总微生物磷脂脂肪酸（Phospholipid Fatty Acid,PLFA）含量和F/B对凋落物分解的影响。结果表明：（1）凋落物多样性及组成对凋落物质量、C、N残余率以及残余C/N均具有显著影响;凋落物组成对G⁺ PLFAs含量具有显著影响;（2）冗余分析（Redundancy Analysis,RDA）结果表明凋落物组成对凋落物分解和土壤微生物群落相关指标的影响高于凋落物多样性;（3）结构方程模型（Structural Equation Model,SEM）结果表明凋落物初始木质素含量和初始C/N均对凋落物分解具有显著影响,其中凋落物初始木质素含量起主导作用,其还可通过对土壤真菌PLFAs含量的影响来间接影响凋落物N残余率和残余C/N。所得结果可为大气CO₂浓度升高条件下退化草原生态系统的物质循环特征的预测乃至草原生态系统功能的合理评估提供数据支持。     

Resource enrichment combined with biomass removal maintains plant diversity and community stability in a long-term grazed grassland

长期重度放牧通过加剧水氮限制减少植物多样性与生态系统功能。相反,缺乏放牧干扰(生物量移除)会通过增加光竞争减少物种多样性,从而弱化生态系统稳定性,而这一过程会由于资源富集而加剧。因此,如何维持物种多样性和群落稳定性仍然是世界草原可持续管理的一大挑战。在本研究中,我们在中国内蒙古3个放牧强度的长期实验样地设置了为期4年的控制实验,来探究结合资源添加与生物量移除(同时增加水、氮和光的有效性)对物种丰富度与群落稳定性的影响。研究结果表明,在4年资源添加结合生物量移除处理下,群落初级 生产力增加,同时物种丰富度与群落稳定性能够维持。在物种与功能群水平上,地上生产力能够保持时间稳定性。物种丰富度维持的主要 原因是：在资源富集的情况下,生物量移除能够增加光的有效性。物种异步性与功能群稳定性有助于群落稳定性维持。我们的研究结果表 明,资源添加与生物量移除结合的管理方式,不仅能够增加草地初级生产力,而且能维持其物种多样性、异步性与群落稳定性。在世界范 围内,长期放牧导致的草原退化与资源富集引起的其生物多样性丧失仍将是人类面临的主要生态问题,我们的研究结果对于半干旱草原以 及其它草原的适应性管理具有重要的意义。     

不同干扰类型对高寒草甸群落结构和植物多样性的影响

对高寒草甸天然草地进行了施肥、围栏和放牧 中牧和重牧 处理,研究不同干扰类型对草地植物多样性的影响.结果表明,施肥使草地植物群落物种组成贫乏,群落结构趋于简单,物种多样性减少;中等程度放牧增加了群落结构的复杂性,丰富度指数和多样性指数均最高,支持 中度干扰理论 ;重度放牧,由于干扰过于剧烈而减少了物种优势度和多样性;而轻度干扰的围栏草地,群落由少数优势种所统治,多样性也不高.物种数 S 、丰富度指数 Ma 、Shannon-Wiener指数 H' 、Simpson指数 D 的排列顺序均为:施肥草地<围栏草地<重牧草地<中牧草地;均匀度指数 Jsw 的变化趋势与上述各指数相同;优势度指数的变化趋势则相反,为施肥草地>围栏草地>重牧草地>中牧草地.4种干扰类型草地群落的生活型功能群基本一致,均由多年生禾草、多年生杂类草和莎草类组成,但各功能群在群落中所占比重及各功能群内所含物种数则大不相同.说明不同干扰类型对草地植物群落的物种组成、多样性格局及系统功能等方面产生不同的影响.     

长江河口浮游动物的种类组成、群落结构及多样性

于1999年枯水期(2—3月份)、丰水期(8月份)、2000年枯水期(2—3月份)对长江河口浮游动物采样调查,研究了长江河口浮游动物的种类组成、群落结构及多样性并初步探讨了三峡工程对长江河口浮游动物的影响及长江河口水环境的生物监测。调查共发现浮游动物87种,甲壳动物占绝对优势,共59种。在所有浮游动物中挠足类31种。其次为水母类,有9种,此外,枝角类、毛颚类各8种。3次采样浮游动物的优势种主要有河口半咸水种和近岸低盐种类如华哲水蚤(Sinocalanus sinensis)、火腿许水蚤(Schmackeria poplesia)、虫肢歪水蚤(Tortanus vermiculus),真刺唇角水蚤(Labidocera euchaeta)等,还有长江径流带到河口的淡水种如近领剑水蚤（Cyclops vicinus vicinus)、英勇剑水蚤（Cyclops strenuus）、透明溞（Daphnia hyalina)等。一些浮游动物可作为水系指示种,其分布、数量反映了不同水系分布变化,长江河口浮游动物有;类水系指示种。通过对长江河口浮游动物群落聚类分析发现。1999、2000年枯水期浮游动物群落结构相似。可分为河口类群、近岸类群和近外海类群。1999年丰水期只形成近岸和近外海类群。浮游动物种类数由口门内向口门外方向有逐渐增加的趋势。浮游动物种类数由北向南变化趋势一致。大潮与小潮、涨憩与落强等潮汐作用对浮游动物影响往往因采样时间与区域等的不同而不同。对长江河口3次采样的物种多样性指数和均匀度指数进行了计算,结果表明：浮游动物多样性指数1999年枯水期最低,1999年丰水期最高。     

内蒙草原不同植物功能群及物种对土壤微生物组成的影响

为了分析不同植物群落组成对内蒙古典型草原土壤微生物群落组成的影响,本研究利用植物功能群剔除处理实验平台,采用荧光定量PCR(real-timePCR)和自动核糖体间隔区基因分析(automated ribosomal intergenic spacer analysis,ARISA)技术,对不同植物功能群组成的非根际土壤和常见物种的根际土壤中细菌和真菌的数量及群落结构进行了分析。结果表明,在非根际土壤中,不同植物功能群组成对细菌数量有显著影响,而对真菌数量及细菌和真菌的群落结构影响不明显;在根际土壤中,不同植物物种对细菌、真菌的数量都有显著影响。此外,聚类分析表明,不同物种的根际土中细菌和真菌的群落结构也有所不同,尤其以细菌的群落结构变化较为明显。研究结果表明不同植物物种可以通过根系影响土壤微生物群落组成。     

南岭东西段植物群落物种组成及其树种多样性垂直格局的比较

根据沿海拔梯度设置的样地的调查资料,对南岭东段的莽山和西段的猫儿山植物群落乔木层物种多样性的垂直分布格局进行了比较研究。莽山和猫儿山的植被类型差异不大,但相同植被类型的物种组成有比较明显的差异。随海拔的上升,两山体乔木的最大树高均呈现显著下降趋势。猫儿山乔木的最大胸径、胸高断面积之和以及立木密度在海拔梯度上呈单峰曲线变化趋势。莽山乔木的最大胸径、胸高断面积之和与海拔呈明显的负相关性,而立木密度的变化规律不明显。这种单峰曲线格局或负相关关系与中尺度上的海拔高度以及小尺度上的土壤特性、小地形以及人为干扰强度等因素有关。在海拔1000m以下的常绿阔叶林群落和1700m以上的山顶矮林群落,莽山乔木的物种丰富度均明显高于猫儿山。两山体的乔木种数与海拔之间都显示出负相关性,但莽山由于高海拔群落受人为干扰的影响,这种相关性不显著。乔木层α多样性沿海拔梯度没有表现出明显的变化规律,并且在两山体之间也看不出明显的差别。本文最后还对两山脉低海拔区段的常绿阔叶林群落的物种组成和多样性进行了对比分析,结果表明人为干扰导致猫儿山常绿阔叶林的物种丰富度(S)和α多样性(H’)明显低于莽山的原生性常绿阔叶林群落,而且落叶阔叶树种和毛竹(Phyllostachys pubescens)开始入侵到群落中。     

应用指示种预测森林管理对物种多样性及群落组成的影响

采用指示种分析方法,研究了会同亚热带森林物种多样性和群落组成对森林管理的响应.从357个林下种中鉴定出显著性指示种94个,并构造新的指示种数据集,检验指示种数据集和源群落数据集之间的关联,评估指示种对林下植被管理效应的预测潜能.结果表明:指示种数据集和源群落数据集之间存在极显著的关联(Mantel r=0.898),指示种数据集很好地预测了生物多样性的变化(回归分析,R2>0.74);指示种很好地预测了群落组成对森林管理的响应(ANOVA,F>16.79);非度量多尺度排序(NMDS)以及K-means聚类分析表明,对于不同森林管理的样地类型,指示种数据集的识别能力和源群落数据集是一致的.从物种多样性、群落组成以及在森林类型的识别上,指示种数据集和源群落数据集有一致性规律,作用几乎相同,因此森林评估可以利用指示种代替源群落预测森林管理效应,以减少森林全面调查的成本.     

黄竹侵入对群落生物量及植物多样性的影响

采用标准木法、回归分析法（乔木层）和样方法和相结合,分析了黄竹（endrocalamus membranaceus Munro)侵入对群落生物量的积累和物种多样性的影响,结果显示黄竹侵入严重影响生物量的积累,群落生物量随黄竹侵入量的增多而下降。随着黄竹侵入量的增加,群落内物种数量减少,物种多样性指数降低。     

景观组成、结构和梯度格局对植物多样性的影响

植物多样性作为生物多样性研究的主要内容,一直以来受到广泛关注。近20年来,随着景观生态学的兴起和地理信息技术的发展,景观生态学与岛屿生物地理学、异质种群理论相结合,在植物多样性的保护和利用研究中得到运用。本文就在这3个理论的基础上,简述了景观组成(斑块、廊道、基质)、景观结构(斑块面积、边缘、隔离程度)和梯度格局(海拔、演替、土壤养分、干扰)对植物多样性的影响,强调了地理信息技术应用的重要性和景观层次上进行植物多样性研究的必要性。因此,在多个尺度上共同研究多个影响因子对植物多样性的复合作用,利于进一步揭示植物多样性的变化过程及其机制,有利于植物多样性的保护和利用。     

水淹干扰下水库水滨带植物群落谱系结构与物种多样性格局

群落谱系结构将物种系统发育信息整合到群落中,给生物多样性研究提供了全新视角。为探讨水淹干扰下水库水滨带植物群落物种多样性维持机制,以丹江口水库水滨带为研究区域,以南水北调中线一期工程运行前的原有水滨带植被为研究对象,分析不同水淹干扰强度下群落谱系结构和物种多样性及其与环境因素的关系。结果表明：(1)随着水淹干扰强度增加,群落物种丰富度、物种多样性和谱系多样性显著降低。谱系结构指数虽无显著差异,但随着水淹干扰强度增加呈现由发散到聚集的变化趋势。表明水滨带植物群落物种多样性维持机制是生境过滤和生态位分化共同驱动的结果,并且随着水淹干扰强度增加呈现生境过滤作用增加、物种间竞争排斥作用减弱的生态过程影响规律。(2)坡度、土壤质地、速效氮和全氮含量对整个水滨带植物群落物种丰富度、物种多样性和谱系多样性影响显著。此外,土层厚度和速效磷对物种丰富度和土层厚度对谱系多样性也影响显著。而仅有速效氮含量对谱系结构指数影响显著;轻度水淹干扰下坡向、速效磷含量与多样性指数显著相关;中度水淹干扰下坡度、土层厚度、土壤质地、土壤总氮含量与多样性指数显著相关,土壤pH、全氮和全磷含量与谱系结构指数显著相关;重度水淹...     

放牧家畜类型对内蒙古典型草原植物多样性和群落结构的影响

放牧家畜是调控草原植物多样性的重要因素, 探究不同家畜类型及其放牧行为下植物多样性的响应, 有助于全面理解草原植物多样性维持机制。该研究以内蒙古大学野外实验基地放牧控制实验为平台, 研究了中等放牧强度下不同家畜类型(牛、山羊、绵羊)及其选择性采食和聚集性放牧行为对植物α、β和γ多样性以及群落结构的影响。结果表明: (1)中等强度放牧牛、山羊和绵羊均在一定程度上提高了植物α、β和γ多样性。其中, 牛对植物多样性的提升作用最大且具有显著性。(2) 3种家畜放牧均显著改变了植物群落结构。绵羊的选择性采食导致下层优势物种糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)的相对多度显著降低, 使其与牛或山羊放牧导致的群落结构变化趋势相反。(3) 3种家畜具有不同的牧草选择和放牧聚集行为。牛和山羊放牧使上层优势种羊草(Leymus chinensis)和大针茅(Stipa grandis)以及下层优势种糙隐子草地上生物量均显著降低, 而绵羊放牧仅使糙隐子草地上生物量显著降低。此外, 牛的采食空间聚集性显著低于山羊和绵羊。(4)植物多样性随上层或下层优势种地上生物量增加而显著降低或呈下降趋势, 表明放牧家畜能够通过抑制优势种生物量来提高植物多样性。(5)植物多样性随家畜采食空间聚集程度增加而显著降低或表现出下降趋势, 说明较低的放牧聚集性有利于植物多样性的维持。该研究表明, 内蒙古典型草原植物多样性保护和持续管理体系需要同时考虑放牧强度和家畜类型的影响。