高寒草甸不同草地群落物种多样性与生产力关系研究

生态系统的结构和功能、生物多样性与生产力的关系问题是近年来群落生态学中研究的中心问题,其中,生态系统生产力水平是其功能的重要表现形式,用4种不同草地类型探讨自然群落的物种多样性与生产力关系。结果表明,矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛群落中物种多样性与生产力的关系呈线性增加关系,藏嵩草沼泽化草甸群落中线性增加关系不显著,这表明群落生产力除受物种多样性的影响外,也受物种本身特征和环境资源的影响。不同的环境资源和环境异质性是形成群落结构特征、物种多样性分布格局差异的主要原因之一。

松嫩平原草地群落物种多样性与生产力关系的研究

物种多样性对生态系统功能的作用是生物多样性研究的核心领域之一 ,而生态系统生产力水平是其功能的重要表现形式。自然群落的物种多样性常与生产力密切相关 ,其相关性格局主要表现为 3种形式 ,即单调上升、单调下降和单峰关系。本研究结果支持单峰格局 ,即中等生产力水平物种多样性最高。并认为水的作用导致草地群落养分资源的空间异质性降低 ,物种竞争增大 ,从而物种多样性下降 ,但生产力明显增加。物种的共存依赖于进化上稳固的物种之间利用资源能力的交换 ,而物种在竞争能力和生产能力上的交换使具有更高生产力的物种是竞争的弱者。

羊草草甸草原刈割、施氮对物种多样性与生产力关系的影响

本文通过控制试验研究了刈割次数与施氮梯度上羊草草甸草原群落中所有物种、响应物种、作用物种和共有物种的多样性变化与群落地上净初级生产力的关系。研究表明,刈割能增加物种多样性,并降低净初级生产力,而施氮的作用与前者相反。群落中全部物种的多样性变化受刈割影响较大,而作用物种的多样性变化受施氮影响较大;地上净初级生产力主要由少数影响生产力的响应物种和作用物种的多样性决定,而与大量共有物种的多样性无关。

群落物种多样性与生产力关系的研究进展及展望

阐述了了生产力与物种多样性的概念,综述了生产力与物种多样性关系研究的最新进展与争论。指出了物种多样性与生产力之间主要有3种关系模型:线性关系、单峰关系和不相关关系。分析了产生物种多样性与生产力关系不同形式的原因,并对未来物种多样性和生产力的关系发展方向进行了展望。

放牧强度对高寒草甸物种多样性和生产力关系的影响

放牧对草地植物群落结构和功能的影响深远而复杂,为了探讨高寒草甸植物物种多样性和生产力受长期不同放牧强度的影响,在高寒草甸草地群落设置不同放牧强度试验,分析不同放牧强度下植物群落物种多样性和生产力及其关系的变化,以期为高寒草甸生态系统的可持续利用和管理提供理论依据。结果表明,随着放牧强度的增大,草地植物群落的Shannon-Wiener指数和Margalef丰富度指数先增大后减小,高寒草甸植物群落的优势物种由禾本科向莎草科和杂类草转变,其中禾本科植物的优势度从70%降到12%,杂类草植物的优势度由13%增大到82%,植物群落的地上净初级生产力(ANPP)逐渐减小,轻度放牧处理减少了61.56%,中度放牧处理减少了76.75%,重度放牧处理减少了78.72%,重度放牧处理地下净初级生产力(BNPP)比禁牧处理降低了90.06%,轻度放牧、中度放牧处理地下净初级生产力与禁牧处理无明显差异,3个处理下的地下净初级生产力(NPP)总体保持稳定。放牧强度增大会导致植物群落高度下降,中度放牧处理会增加植物群落中莎草科植物的分蘖数。高寒草甸上植物群落的Pielou指数和NPP负相关,Margalef指数和BNPP正相关。研究结果表明,中度放牧强度有利于高寒草甸维持较高的物种多样性,过度放牧不利于高寒草甸维持较高的物种多样性和草地生产力。

长期降水变化和氮添加对青藏高原高寒草原物种多样性和生产力的影响

在全球气候变化背景下,降水变化和氮添加草地物种多样性和生产力,但高寒草原研究较少,尤其是长期水氮控制试验。为此,本试验于青海省三角城种羊场紫花针茅高寒草原开展降水变化和氮(N)添加野外控制试验,从植被盖度、物种多样性指数及地上生物量进行测定,研究高寒草原长期降水变化和N添加对其物种多样性及生产力的影响。降水增加处理使群落盖度显著增加,而降水减少使群落盖度显著降低;N添加使高寒草原物种多样性指数均显著降低;N添加与降水增加处理对地上生物量有显著的促进作用,但降水减少对地上生物量的影响则相反;地上生物量与物种多样性指数呈极显著的负相关关系(P<0.01)。本研究将为我国草原生态系统的保护及草原管理提供科学依据,同时也为后续的生态模型的建立和科学的预测提供理论依据。

西藏高寒草地物种多样性和生产力的环境驱动机制

全球变暖影响物种多样性和生产力及其关系。关于全球和区域的物种多样性与生产力关系已有许多研究,但气候变暖背景下西藏高寒草地物种多样性与生产力的关系及其环境驱动机制研究仍然很少。基于西藏高寒草地实测的35个样点调查数据,利用回归分析、Pearson相关性分析、方差分解和结构方程模型等方法,探究了物种多样性和生产力的关系及其影响机制。研究发现:(1)高寒草地的物种丰富度指数和香农-威纳指数与地上植被净初级生产力(ANPP)呈显著正相关关系,且ANPP对物种丰富度指数的变化更为敏感;(2)物种丰富度指数与经度、土壤有效氮、土壤有效磷、年降水量呈显著正相关;Shannon-Wiener指数与海拔和纬度呈显著负相关,与年均温度呈显著正相关;ANPP与经度、土壤有效氮、年降水量和年均温度呈显著正相关,与海拔、纬度和土壤有效钾呈显著负相关;(3)地理因子、土壤养分和气候因子的交互作用对物种丰富度指数和ANPP的贡献率最大,分别为10.99%和32.91%,地理因子和气候因子的交互作用对Shannon-Wiener指数的贡献率最大,为13.61%;(4)地理因子通过调控土壤养分和气候因子间接影响物种多样性和ANPP,土壤养分和气候因子均直接影响物种多样性和ANPP。研究结果揭示了环境因子对物种多样性和生产力的综合调控机制,为西藏高寒草地生态系统科学应对气候变化提供了依据。

吉林西部草甸草原生产力和物种多样性特征研究——以2022年长岭县草原为例

生物多样性是维持生态系统多功能性和稳定性的关键要素之一,是草地生态系统服务与功能维持的根本。温性草甸草原位于半湿润与半干旱的过渡区,其草地植物群落特征对水热变化敏感,探讨其草地群落生产力和物种多样性的特征及影响因素,对北方天然草地生产与管理具有指导意义。本研究选择吉林省长岭县为研究对象,采用典型样地调查法,分析了2022年该区草原生产力和群落多样性指标的空间格局。结果表明:长岭县内天然草原生产力整体较高,按照草地评价标准,25个样地内19个样地的生产力均达到4级以上;长岭县内天然草原群落多样性、均匀度和优势度均较高;接近半数样地的优势物种多样性与保护区内相近,说明近年来吉林省天然草原修复项目效果正在逐步显现。本研究也为温性草甸草原适应和缓解全球气候变化的影响等实践应用提供补充与参考。

模拟降水年际和年内变化对黑沙蒿群落物种多样性和生产力的影响

在全球气候变化影响下,中国西北部干旱半干旱荒漠区降水格局发生显著变化,表现为极端降水和干旱事件增多,对荒漠植物群落结构和功能的影响引发广泛关注。以毛乌素沙地典型荒漠灌草植被黑沙蒿群落为研究对象,利用人工遮雨装置进行小区降水控制,设置降水量(W-:减水30%,对照组W:自然降水,W+:增水30%)和降水间隔(对照组T:降水间隔5d,T++:降水间隔15d)的双因素完全随机控制实验,监测各降水处理下黑沙蒿群落物种组成和生产力。结果表明:(1)与降水间隔5d的对照组相比,降水间隔期的延长显著提高了灌木和杂草的重要值,而降低了禾草的重要值。(2)与对照组自然降水相比,降水量的增加提高了黑沙蒿植物群落的多样性。(3)降水量的增加或降水间隔的延长均可以提高黑沙蒿的地上初级生产力。延长降水间隔会增加深层土壤的含水量,这有助于黑沙蒿对土壤水分的利用进而促进其生产力积累并增强了其在群落中的优势度。

科尔沁沙质草地群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系

研究了科尔沁沙地6个典型生境类型的沙质草地群落物种多样性与生产力的变化,分析了植物群落格局、物种多样性、生产力与土壤特性的关系.结果表明,从湿草甸向干草甸、固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘和流动沙丘退化过程中,群落生产力逐渐下降;群落物种多样性先增加后减小,表现出由湿生化和土壤贫瘠化生境向中生、中旱生生境逐渐增加的趋势;土壤极细沙和粉粒含量逐渐递减,土壤有机碳和全氮含量、电导率逐渐递减.典范对应分析(CCA)表明,土壤有机碳、全氮、有效氮、有效钾、土壤含水量、酸碱度和盐分含量的变化共同影响植物群落分布格局,其解释总方差为40%,其中土壤养分梯度是沙质草地群落分布格局的主要土壤限制因子.沙质草地植物群落的生态优势度、物种多样性指数分别与土壤养分梯度和水盐及酸碱因子二元指标之间存在显著的二元线性关系.沙质草地群落物种多样性变化受土壤养分、水盐及酸碱度因子的共同影响.多元回归模型分析表明,土壤养分对生物量的贡献率为86.73%,明显大于水盐及酸碱度对群落生产力的影响.

青藏高原东缘高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系

为了阐明高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系,在青藏高原东缘的玛曲县沿着高寒草甸退化梯度选取了轻度退化草甸、中度退化草甸、重度退化草甸和沙化草甸,测定了高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤理化性状.结果表明:从轻度退化到中度、重度和沙化草甸,植被地下生物量分别降低了36%、48%和91%,总生物量分别降低了34%、47%和91%,土壤有机碳分别下降了18%、81%和97%,全N分别下降了25%、82%和95%,全P含量分别下降了14%、33%和41%.随着高寒草甸的退化,植被群落的生物多样性和地上生物量呈先稳定后降低的趋势,土壤砂粒含量、pH值和全K含量呈增加趋势,黏粉粒呈降低趋势,速效N、速效P和速效K呈先增加后降低的趋势.相关分析表明,群落物种多样性和生产力与土壤有机碳、全N、全P、速效N、速效P、速效K、黏粒含量、粉粒含量、水分含量均呈显著正相关(P<0.01),而与土壤砂粒、全K和pH值均呈显著负相关(P<0.05).因此,高寒草甸退化过程中,土壤质地、养分和水分等的复杂变化及其相互关系共同决定着高寒草甸群落物种多样性和生产力的变化.同时,植被生产力和土壤碳、氮的降低产生明显的正反馈效应,导致在重度退化阶段和沙化阶段,植被生产力和土壤碳氮的急剧下降.

荒漠草原物种多样性、生产力与气候因子和土壤养分之间关系的研究

物种多样性对生态系统功能的影响是生态学领域的核心问题之一。本研究利用内蒙古荒漠草原80个野外植被、土壤调查样地资料,结合气候数据,探讨物种多样性、生产力与气候因子和土壤养分的关系,为进一步认识多样性-生产力关系提供参考。结果表明,1)物种多样性、生物量与年平均降水量均呈线性正相关,与年平均温度均呈线性负相关,与干燥指数均呈线性正相关。2)物种丰富度与土壤全磷含量呈线性负相关(R2=0.072,P<0.05),与速效氮含量呈线性正相关(R2=0.183,P<0.01),Shannon-Wiener指数与速效氮也呈线性正相关(R2=0.061,P<0.05);生物量与土壤全氮、速效氮和有机碳含量都呈线性正相关,相关系数分别为0.150,0.177,0.089(P<0.01)。3)群落生物量与物种多样性呈线性正相关关系。4)干燥指数是影响多样性和生物量的主要环境因子。

浙江省天然阔叶林物种多样性和结构多样性对生产力的影响

为探讨浙江省天然常绿阔叶林、落叶阔叶林、常绿和落叶阔叶混交林等3种植被覆盖类型物种多样性和结构多样性与环境因子对生产力的影响,以2021年浙江省森林资源连续清查数据为基础,用R语言分析3种植被覆盖类型物种多样性、群落多样性和生产力之间的关系,选择表示物种多样性和结构多样性的最优指标并进行相关性检验,对环境因子与生产力的关系进行冗余分析。结果显示,常绿阔叶林物种多样性与生产力呈显著负相关(R=-0.26,P<0.05),而结构多样性与生产力呈显著正相关(R=0.51,P<0.05);落叶阔叶林、常绿和落叶阔叶混交林的物种多样性(R=0.33,P<0.05;R=0.32,P<0.05)、结构多样性(R=0.51,P<0.05;R=0.47,P<0.05)与生产力均呈显著正相关,且结构多样性与生产力的相关性明显优于物种多样性与生产力的相关性。此外,研究发现不同类型的天然阔叶林受到环境因子影响差异较大。在常绿阔叶林中,坡度是影响生产力最显著的因素;而在落叶阔叶林、常绿和落叶阔叶混交林中,坡位是影响生产力最显著因素。研究认为,群落结构多样性和物种多样性的提高,对促进天然阔叶林生产力具有显著影响,不同天然阔叶林生产力水平受环境因子影响差异显著。

甘南亚高山草甸弃耕演替过程中的物种多样性与生产力变化模式及相互关系研究

物种多样性与生产力之间的关系一直是生态学领域的研究热点。本研究通过采用空间代替时间的方法,对甘南亚高山草甸退耕时间为5,9,14,19,30年以及顶极群落样地的物种多样性、地上生物量进行调查、分析,探讨亚高山草甸弃耕地演替过程中物种多样性、生产力的变化规律及其相关关系,结果表明,1)弃耕地演替过程中,随着演替时间的推移,植物物种多样性先升后降,呈单峰曲线;2)在演替的前期生产力迅速提高,在第19年时达到最高的183.77 g/m2,之后,生产力基本保持稳定;3)在演替过程中物种多样性与生产力呈正相关关系,在顶极群落中物种多样性与生产力之间无明显的相关关系;4)演替过程中群落中物种-多度分布模式由生态位优先占领型逐渐转变为对数-正态分布。

取样尺度对亚高寒草甸物种多样性与生产力关系的影响

植物物种多样性与生产力之间的关系是群落生态学的一个热点问题,目前仍存在着很多争议。为探究自然群落中二者之间的关系,对青藏高原亚高寒草甸3个样地的自然植物群落分别进行了不同取样面积的抽样调查。结果显示,取样样地和取样尺度均对物种丰富度有显著影响,取样样地而非取样尺度对群落地上生物量有显著性影响。在某一时刻对某一样地进行取样,其单位面积生产力并不因取样面积的增加而提高,而是保持恒定的,尽管物种数随取样面积的增加而有明显增多。物种多样性与生产力之间的回归关系因样地与取样尺度不同而不同,有U型、单峰型、正线性相关和无相关性,其中无相关性出现的最多。据此推测,亚高寒草甸群落物种多样性与生产力之间不存在某种确定性关系,或者说,亚高寒草甸物种多样性和生产力之间不存在必然的因果联系。

时间尺度上草地物种多样性和地上生产力的关系

物种多样性与地上生产力的关系一直是生态学研究的核心,但较少关注时间尺度上二者的关系。本研究以宁夏云雾山典型草原为研究对象,基于40年的定位观测试验,利用物种丰富度和植物多度作为物种多样性的衡量指标,地上生物量作为地上生产力的衡量指标,通过局部加权回归(Loess)、一般线性模型(GLM)等分析方法,检验物种丰富度、植物多度和地上生产力的变化趋势以及它们之间的关系。结果表明:在过去40年,物种丰富度和地上生物量随时间的变化整体表现为“单峰”状,即演替前期(1982—1993)上升、演替中期(1994—2011)相对平缓,演替后期(2012—2021)下降的变化模式,而植物多度则整体呈上升趋势。物种丰富度-地上生物量和植物多度-地上生物量之间均表现为“单峰”关系;物种丰富度与植物多度之间则表现为“倒单峰”关系,但它们之间的关系会因演替阶段的不同而发生变化。

泾河流域不同森林植被类型中物种多样性与生产力的关系

在群落样方调查基础上,采用双向指示种分析法(TWINSPAN)对子午岭地区和六盘山地区植物群落进行了数量分类.TWINSPAN将39个样方划分为7个群系.7个群系的乔木层、灌木层、草本层多样性与生产力的关系分别表现为单调下降、单调上升、不明显,群系总体多样性与生产力的关系为单调下降.

高寒草甸植物群落物种多样性和生产力关系的光竞争研究

通过施肥形成的生产力由低到高的过程中,物种多样性往往降低。总体竞争假说认为对所有资源的竞争作用对多样性的影响随着生产力提高而加剧,导致物种多样性的下降;光竞争假说则认为随着生产力提高,种间竞争从低生产力时的地下竞争转向高生产力时的光竞争,是光竞争导致了物种多样性的下降。为了验证这两种假说,本文通过在甘南玛曲高寒草甸的均匀施肥实验,研究了光竞争对高寒草甸植物群落物种多样性和生产力关系的影响。结果表明:(1)随着施肥梯度的增加,大部分植物的生长速率加快,高度和叶面积增加;(2)随着施肥梯度的增加,植物群落地上总的生物量提高,叶面积指数增加,透光率降低,物种多样性减少;(3)个体大小不对称的光竞争导致了高寒草甸植物群落物种多样性随施肥梯度的增加而减少。

草原植物群落物种多样性与生产力的关系

在草甸草原－典型草原－荒漠草原区域尺度上，第一性生产力（ｇ／ｍ２）与Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数呈“Ｓ”型曲线相关（ｒ＝０．９２７０，Ｐ＜０．００１），回归方程为Ｐ＝（１．３３７２－２０．７１００ｅ－Ｈ）－１（Ｐ、Ｈ分别代表第一性生产力和Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数），反映群落物种多样性随着生产力增加而增加的速率不是均匀的．群落热值与生产力直接相关，与群落物种多样性也存在显著的正相关关系．可以说，生产力是能量的体现，物种多样性与群落有效的利用能量的多少呈正相关．群落各层片的生产力结构比例与物种多样性也有着明显的关系，在高禾草层片中生产力结构与Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数呈负相关；在杂类草层片中二者呈正相关，这与群落中种间作用、分享资源的程度密切相关．

土壤有效空间对物种多样性-生产力关系的影响

利用人工构建的小尺度植物群落就土壤有效空间变化对物种多样性—生产力关系及其作用机理的影响进行了研究.结果表明:大、中、小不同有效土壤空间条件下的各物种单播表现大不相同,说明土壤有效空间的大小对物种生产潜力的发挥有重要作用.土壤有效空间对物种多样性—生产力关系格局也有重要影响.在小土壤空间条件下,物种多样性与生产力间表现为单峰曲线关系,而随着土壤有效空间的增大,物种多样性与生产力关系发生了变化:中等土壤空间条件下二者间表现为线性趋势,但线性关系不显著;大土壤空间条件下二者间为极显著线性关系,表明土壤有效空间的增加可增强物种多样性对生产力的促进作用.相对产量总和计算结果表明:在小土壤空间条件下,物种多样性与互补效应间呈现出单峰曲线格局,多样性较高的混播群落中物种间对资源的互补性利用受到一定程度的限制;相反,在中、大土壤空间条件下,互补效应与物种多样性间呈显著的正相关关系,说明土壤有效空间的增加有利于多样性较高群落中物种间对资源的互补性利用.随着土壤有效空间的增加,多样性对生产力的促进作用增强,这种作用主要是由于较大土壤空间条件下物种间资源互补效应的充分发挥.