黑河中游荒漠灌丛斑块地面甲虫群落分布与微生境的关系

关于西北干旱区荒漠灌丛草地地面甲虫群落分布与微生境关系的系统研究尚鲜有报道。采用多元回归分析和RDA群落排序分析等方法,定量研究了甲虫群落分布与微生境因子的关系及其季节变异特征。多元回归分析表明,甲虫群落数量分布与土壤粗砂、中细砂和粘粉粒含量存在显著关系,3个因子解释了21%的甲虫群落变异。多元回归分析还表明,甲虫群落数量分布与春季地面/地下日平均温度和土壤含水量有显著关系(3个因子解释了32%的甲虫群落变异),而与夏季和秋季地面/地下日平均温度和土壤含水量无显著关系。RDA群落排序分析表明,土壤粗砂含量、中细砂含量、地面温度和地下温度对春季甲虫种群分布有显著的影响,解释了34.3%的甲虫种群变异;土壤粗砂和中细砂含量对夏季甲虫种群分布有显著影响,解释了18.8%的甲虫种群变异;土壤粗砂含量、地下日均温和土壤含水量对秋季甲虫种群分布有一定的影响,解释了17.1%的甲虫种群变异。Pearson相关分析表明不同甲虫种群对微生境因子的响应模式不同。主要结论是:微生境的非生物环境因子是决定荒漠甲虫群落空间分布格局的重要因子之一,但是环境因子的影响作用存在明显的季节变异,并且因种类不同而异。

水蚀风蚀交错带黑沙蒿灌丛斑块种群结构及动态特征研究

黑沙蒿(Artemisia ordosica)作为黄土高原水蚀风蚀交错带沙地植被演替的先锋植物,对维护该地区生态系统的稳定性起到重要的作用。该研究以黄土高原水蚀风蚀交错带黑沙蒿灌丛斑块作为研究对象,通过对灌丛斑块的样地调查和数据统计,编制了黑沙蒿灌丛斑块的静态生命表,绘制其存活曲线和生存分析函数的曲线,并采用时间序列模型对种群的数量动态进行预测,以揭示水蚀风蚀交错带黑沙蒿灌丛斑块种群结构和动态特征。结果表明:(1)黑沙蒿灌丛斑块数量结构属于增长型,但Ⅰ、Ⅱ级灌丛数目少于Ⅲ级数目。(2)数量变化动态指数(V′pi)趋于零,说明灌丛斑块对外界干扰比较敏感。(3)存活曲线趋于Deevey-Ⅱ,表明黑沙蒿斑块种群各大小级的死亡率基本接近。(4)生存分析和时间序列预测表明,黑沙蒿小灌丛斑块个体的缺乏是未来中灌丛斑块数量衰减的主要原因。研究认为,黄土高原黑沙蒿灌丛斑块在研究区内生长更新良好,能够适应水蚀风蚀交错带的气候环境,种群处于稳定增长状态,为其他植物种群的定居和恢复创造了水养生境条件。

干旱半干旱区灌丛斑块与降水量响应关系的熵模型模拟

灌丛斑块分布格局是灌木在干旱缺水条件下对生存环境的自我调节和适应的具体表现。应用熵理论和Klausmier模型,解释了灌丛斑块水分聚集原理并模拟了不同年降水条件下灌丛斑块的最佳面积比值(即最佳灌丛盖度)。研究结果表明:灌丛斑块生物量与其土壤含水量呈反比例函数关系,当生态系统处于稳定状态时(即熵最大状况下),年降水量与灌丛斑块面积比值符合一定的线性关系。研究采用内蒙古草原地区的野外调查数据,获得模型所需参数,进而模拟了不同年降水量条件下灌丛斑块最佳面积比值,研究结果可为半干旱地区植被保护与恢复提供参考。

祁连山东段不同类型灌丛斑块土壤特征对围封的响应

土壤作为高寒带植被的立地条件,是高寒灌丛生态系统发挥其生态功能的重要基础之一。本研究选取祁连山东段头花杜鹃、山生柳和金露梅3种典型灌丛斑块土壤作为研究对象,系统分析围封前后其理化性质分布特征。结果表明:土壤含水量、有机碳、全磷、全钾、速效氮5个理化指标在灌下、灌外差异显著;土壤含水量、容重、有机碳、全磷、速效氮、速效磷6个理化指标在围栏内外差异显著。主成分分析进一步表明,围栏内速效氮与孔隙度的贡献率较高,表明围封后速效氮与孔隙度是影响祁连山东段3种灌丛斑块土壤理化性质的重要环境因子;围栏外速效氮与全磷的贡献率较高,表明有放牧干扰时速效氮与全磷是影响祁连山东段3种灌丛斑块土壤理化性质的重要环境因子。头花杜鹃灌丛斑块不论是否受到放牧干扰,均能保持其良好的土壤理化性质,表明头花杜鹃灌丛斑块抗外界干扰能力较强。短期围封能够显著增加灌丛斑块土壤含水量和速效养分含量,从而改善立地条件,也进一步证明围封更加有利于退化灌丛草地的恢复与重建。

内蒙古典型草原小叶锦鸡儿灌丛化对水分再分配和利用的影响

灌丛化是全球草原地区存在的主要环境问题。通过对内蒙古典型草原区小叶锦鸡儿灌丛和草地斑块冠层降雨再分配、地表径流、土壤含水量的对比观测,研究了小叶锦鸡儿灌丛化对该区水分再分配和利用的影响。结果表明,灌丛和草地斑块的冠层截留量分别占降雨量的20.86%和7.88%,灌丛和草地斑块的平均地表径流系数分别为5.95%和17.19%。土壤含水量观测结果显示,0—60 cm土层中,降雨事件过程中,灌丛斑块较草地斑块能捕获更多水分,灌丛斑块植被冠层下方土壤含水量高于草地斑块;而在雨后无有效降水补充土壤水分的前提下,0—60 cm土层中,灌丛斑块土壤水分蒸散发量高于草地斑块,其中0—10cm土层中灌丛斑块土壤水分蒸散发速率低于草地斑块,10—60 cm土层中灌丛斑块土壤水分蒸散发速率高于草地斑块。研究认为,在水分为关键性限制因子的干旱半干旱区,小叶锦鸡儿灌丛化过程增加草原生态系统中水分分布的空间异质性,灌丛斑块能捕获、利用更多水分以维持更多的生物量。

内蒙古典型草原灌丛化对生物量和生物多样性的影响

通过样方调查,研究了内蒙古典型草原不同退化程度草地中小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)灌丛斑块空间分布格局、草地生物量及生物多样性特征。结果表明,从轻度到中度、重度退化草地,草本植物生物量呈减少趋势,小叶锦鸡儿生物量呈增加趋势,总生物量呈先减少后增加趋势;灌丛斑块生物多样性呈增加趋势,草地斑块生物多样性呈先减少后增加趋势,其中轻度退化草地中灌丛斑块生物多样性低于草地斑块,中度和重度退化草地中灌丛斑块生物多样性高于草地斑块。研究认为,内蒙古典型草原灌丛化过程中,生态系统可能存在草本植物占优势或小叶锦鸡儿占优势这样两种稳定状态,这两种状态能维持较高生物量和生物多样性,而在由草本植物占优势向小叶锦鸡儿占优势转化的过渡阶段,系统不稳定,仅能维持较低生物量和生物多样性。

干旱半干旱区草原灌丛化研究进展

干旱半干旱区草原生态系统中原生灌木/木本植物的植株密度、盖度和生物量增加的现象称为草原灌丛化,是全球干旱半干旱区草原面临的重要生态问题,灌丛化研究正成为陆地生态系统全球变化研究的重要领域。引起灌丛化的因素包括过度放牧、草原火、气候变化、大气CO2浓度升高及生物和非生物环境因子的变化等,灌丛化是多种因素共同作用的结果。灌丛化过程表现为地表景观由草本植物占优势转向灌木植物占优势的植被转变过程,此过程改变了原有植物群落的物种组成和结构,增强了地表景观异质性,打破了原生态系统的光照、热量、水分、养分等的分配格局,灌丛斑块成为了灌丛化草地中水分、养分等相对富集的"肥岛"。目前灌丛化研究主要集中在具有强烈地域性和限制性的定点研究和因子控制实验等方面,未来应更多关注气候变化与灌丛化的相互联系和影响、草地生态系统对灌丛化过程的反馈以及与灌丛化的监测、缓解措施等方面的研究,模型模拟将是今后研究灌丛化发生、发展及灌丛化生态系统演替的重要方法和途径。

深山柳斑块在日本火山共栖物种时空格局中的作用

灌木斑块通常能为定植物种提供支持,尤其是在具有压力和/或干扰的环境中,这种作用更明显。山地上的压力和干扰强度通常与海拔梯度有关,并会因灌木斑块(树冠和凋落物)而降低。本研究旨在利用火山上不同海拔高度的灌木斑块来阐明这些关系。从2005年早春到2006年夏季,我们在日本北部高丽山(海拔1131 m)的3个海拔高度监测了深山柳(Salix reinii)斑块内外所有地块中的所有嫩枝及其相关环境,例如温度、光照、湿度和化学成分。我们通过面积、分枝密度和凋落物厚度对斑块结构进行评价。研究结果表明,灌木斑块的结构在不同海拔之间并无差异。通过在整体上增加植物物种的丰富度,这些斑块提高了稀有物种的多样性。斑块内的水分、氮和磷含量均要高于斑块外。灌木斑块对于共栖物种的影响总体上是正向的,但对幼苗丰度、嫩枝存活率和开花的影响则是负面的。这些结果表明灌木斑块的生长格局决定了植物群落结构,并促成了植物的多样性。