青藏高原多年冻土区高寒植被物种多样性和地上生物量

基于样方调查统计了青藏高原多年冻土区高寒草地生态系统植物的科属组成,计算了多样性指数和均匀度指数,探讨了多年冻土退化对高寒草地物种多样性的影响。结果表明:多年冻土退化过程中物种组成在属和物种丰富度上呈现降低趋势,湿、中生植物逐渐被旱中生和旱生植物替代;青藏高原多年冻土退化会导致高寒草地生态系统的物种多样性和初级生产力的降低,影响高寒草地生态系统的稳定性;物种多样性与初级生产力具有密切的抛物线型关系。     

人类工程对青藏高原北部草地群落β多样性的影响

β多样性多用于分析区域生境的分异程度和植物物种被替代的程度。应用 Whittacker指数 (βws)和 Cody指数 (βc)分析了青藏公路对青藏高原北部草地植物群落 β多样性的影响。研究表明 :原生群落和恢复群落 (修建公路的迹地上天然次生的群落 )的 βws和 βc均于取样面积的大小密切相关 ,βws随取样面积的增加而减少 ,趋于稳定的取样面积是 8m2以上 ,而 βc随取样面积的增加而增加 ,趋于稳定的取样面积为 16 m2。因此 ,16 m2是研究青藏高原北部草地群落物种替代时取样的临界面积。原生群落与恢复群落相比 ,前者的 βws小于后者。在海拔 4 32 0～ 4 4 2 0 m和海拔 4 82 0～ 4 92 0 m处 ,恢复群落的 βc大于原生群落 ,而在中间的海拔带 ,表现为恢复群落的βc小于原生群落。原生群落和恢复群落的β多样性随海拔差的变化表现为先增加后下降 ,峰值出现于 4 6 2 0～ 4 72 0 m之间。     

中国青藏高原北部戈壁区种子植物物种组成及其区系特征

青藏高原北部戈壁区海拔变化幅度大,极端干旱、低温且大风,特殊环境条件导致该区种子植物区系组成有别于其他戈壁区。本文在野外调查的基础上,对该区种子植物组成与植物区系特征进行了分析。结果显示：（1）青藏高原北部戈壁区种子植物组成贫乏,调查中共记录种子植物17科50属69种,以灌木、半灌木及多年生草本为主;（2）该区含属、种数较多的科有：藜科、菊科、柽柳科、禾本科、豆科等,科内物种组成简单,优势物种主要有：红砂（Reaumuria songarica（Pall.） Maxim.）、驼绒藜（Ceratoides latens（J.F.Gmel.） Reveal et Holmgren）、合头藜（Sympegma regelii Bunge）、沙拐枣（Calligonum mongolicum Turcz.）、膜果麻黄（Ephedra przewalskii Stapf）、松叶猪毛菜（Salsola laricifolia Turcz.ex Litv.）等;（3）种子植物区系地理成分较为复杂,其中科的分布区类型以世界分布型占绝对优势,属的分布区类型以北温带分布及地中海区、西亚至中亚分布类型为重要成分;中国特有、戈壁区特有植物在植被组成中多为建群种或优势种;（4）与其他荒漠区相比,该区北温带分布及其变型,地中海区、西亚至中亚分布及其变型的比例达65%以上,显著高于黑戈壁地区、临近的库姆塔格沙漠及整个西北荒漠区。该区种子植物区系组成具有一定特殊性与过渡性特征。     

青藏高原北部多年冻土退化过程中生态系统的变化特征

多年冻土的发育是青藏高原冻土区生态系统稳定的基础,而多年冻土退化效应是目前青藏高原研究的热点。研究了青藏高原北部多年冻土退化过程中生态系统的变化特征。结果表明:在多年冻土退化的过程中,土壤温度逐渐升高,土壤含水量下降,有机质含量降低,植被类型表现为从沼泽化草甸演替为典型草甸,草原化草甸,最终成为沙化草地,群落植物组成从湿生或中湿生逐渐向中生、中旱生乃至旱生转变,草层高度变矮,植被盖度下降,α和β多样性均表现为先增加后减小,在草原化草甸阶段达到最大;草地植物生物量和载畜能力总体表现为降低趋势,但在典型草甸和草原化草甸之间差异不显著。植被经济类群的变化趋势表现为优良的莎草科和禾本科牧草比例下降,而毒杂草比例显著增加,牧草品质下降,饲用价值降低。     

基于机器学习估算青藏高原多年冻土区草地净初级生产力

净初级生产力(NPP)的估算还存在很大的不确定性。本文利用机器学习算法(RF和RBF-ANN)估算了2002—2018年青藏高原多年冻土区草地NPP,分析了青藏高原多年冻土区草地NPP的时空格局、变化特征及其对气候因子的响应。结果表明:(1)机器学习估算结果可靠,简单易行。(2)青藏高原多年冻土区草地NPP表现为东南向西北逐渐递减的趋势;NPP总量为175.39 Tg C·a^-1,单位面积均值为164.10 g C·m^-2·a^-1,呈波动上升的趋势。(3)青藏高原多年冻土区草地NPP增加的面积占20.49%;各草地类型的NPP增长幅度不一致表现为高寒沼泽草甸>高寒草甸>高寒草原>高寒荒漠草原。(4)温度是青藏高原多年冻土区草地NPP变化的主导因子,降水的影响沿东南向西北逐渐减弱。     

新疆阿勒泰地区草地类型及植物多样性的研究

基于33个样地、99个样方的野外调查资料,分析了新疆阿勒泰地区草地群落的植物物种多样性特征。结果表明：草地群落间的植物物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数差异显著,丰富度由山地草原、经山地草甸、荒漠草原、草甸化草原、平原荒漠、高寒草甸到山地荒漠依次下降,均匀度指数由山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、平原荒漠、山地草甸、高寒草甸,到山地荒漠依次下降,多样性指数从山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、山地草甸、平原荒漠、高寒草甸,到山地荒漠呈下降趋势。在群落多样性梯度上,物种丰富度对多样性的贡献率要比均匀度的贡献率小。草地群落的物种丰富度、均匀度和多样性指数随海拔升高均表现为先上升,后下降,峰值出现在1800～2000m的山地草原,且变化趋势一致。     

黄土高原北部紫花苜蓿草地退化过程与植物多样性研究

以陕西省神木县六道沟小流域为研究区域,探讨了黄土高原北部紫花苜蓿人工草地退化过程中植物多样性的变化.结果表明,在黄土高原北部森林草原气候区,紫花苜蓿人工草地的退化演替过程可以划分为3个阶段:紫花苜蓿草地阶段(1～6年)、人工草地向天然草地演替的过渡阶段(6～10年)与长芒草次生天然草地阶段(10年以上).在1～30年的演替过程中,调查样方内共出现高等植物32种,分属于13科28属,其中90%以上出现在前6年.植被演替过程中累积出现的植物科属种数的动态变化可以用对数函数进行较好地描述.在群落演替过程中,物种丰富度指数、多样性指数和Pielou均匀度指数的变化趋势基本一致,在演替前期(第1个阶段)增加较快,在第2个阶段(过渡阶段)达到最高,然后有所降低并渐趋稳定.种植紫花苜蓿可显著地加快植被的自然演替进程,这与人工草地水分消耗强烈加速了土壤的旱化过程密切相关.发展人工草地是黄土高原北部加速天然植被恢复与发展畜牧业、增加农民收入的有机结合点,是西部生态环境建设中生态效益与经济效益兼顾的良好范式.     

青藏高原多年冻土区解磷菌筛选及抗逆能力评价

【目的】本研究旨在从青藏高原多年冻土区土壤中分离筛选高效解磷菌,为青藏高原土壤中难利用性磷的活化提供菌株资源。【方法】以青藏高原唐古拉山口附近的多年冻土区土壤为研究对象,利用有机磷和无机磷选择性培养基通过平板划线法分离解磷菌,通过16S rRNA基因系统发育分析对菌株进行鉴定,并对解磷菌的解磷能力和抗逆能力进行评价。【结果】分离筛选的5株解磷菌应归于假单胞菌属(Pseudomonas),包括3株解无机磷菌(i5、i6、i9L)和2株解有机磷菌(Qb和Qo);30 ℃培养条件下,Qb和Qo上清液有效磷含量分别为534.8 mg/L和723.7 mg/L,显著高于i5、i6、i9L上清液有效磷含量(166.9–210.5 mg/L);利用不同浓度的聚乙二醇(PEG6000)对菌株进行模拟干旱培养,5株解磷菌在PEG6000处理下均可正常生长,而且Qo上清液有效磷含量最高(519.7–683.0 mg/L);不同培养温度下,Qb和Qo在5 ℃和10 ℃培养下解磷能力要强于其他菌株的解磷能力。【结论】菌株Qo的耐低温和干旱能力强于其他4株菌,是青藏高原等高寒地区菌肥开发和植被恢复研究重要菌种资源。     

草地植物物种多样性测度方法及发展趋势

植物物种多样性是维持陆地生态系统多功能性和稳定性的关键要素之一.本文梳理了传统草地植物物种多样性的测度方法,结合无人机技术介绍了目前应用于草地植物物种多样性测度的新理念和新方法.传统的草地植物物种多样性测度方法依赖地面观测,需要投入大量的人力、物力且耗时,仅适合小范围的观测;卫星遥感方法受制于分辨率,难以直接对群落结构...     

草地群落物种多样性维持机制的研究Ⅱ物种实现的生态位

尽管为解释种类丰富的植物群落物种共存和多样性维持机制,生态学家位做了大量的努力并提出了许多假说和模型。但这一问题仍处在争议之中,需要更多的证据支持他们的观点或提出新的看法,使这一生物多样性难题不断地向前推进。以松赖平原物种丰富度较高的羊草－杂类草群落为对象,在土壤C、N、P、K和H2O等5个资源轴上,探讨了物种多样性与实现生态位的关系。结果表明：尽管物种生态位存在一定程度的分化,但多数物种的生态位是高度重叠的,物种生态位的分化在草地群落物种共存和多样性维持中,不是唯一的途径,认为应更加重视的物种在长期协同进化中所形成的生物学特性。     

青藏高原不同牧草人工草地对土壤线虫群落的影响

为缓解草蓄矛盾,青藏高原人工草地得到快速发展。土壤线虫对环境变化敏感,是草地生态系统的重要组成部分。然而,不同牧草人工草地对土壤线虫群落的影响尚不明确。2016年7月,对多年生禾本科(垂穗披碱草Elymus nutans Griseb.、老芒麦Elymus sibiricus L.、早熟禾Poa annua L.和羊茅Festuca ovina L.)、一年生禾本科燕麦Avena sativa L.和多年生豆科紫花苜蓿Medicago sativa L.等6种单播牧草人工草地(建植期4年)和天然草地(对照)的土壤线虫群落进行了调查。结果表明：(1)土壤线虫隶属于2纲8目32科58属,平均密度为1754个/100 g干土;紫花苜蓿样地的线虫密度最低,为949个/100 g干土;燕麦样地最高,为3267个/100 g干土;(2)与天然草地相比,燕麦样地的线虫群落总密度、多样性以及植食性和杂食-捕食性线虫密度显著增加,而其他人工草地的线虫群落密度、多样性以及植食性、食真菌和食细菌线虫密度均无显著变化;(3)土壤线虫总密度以及各营养类群密度在不同人工草地间差异显著,且均在燕麦样地最高;(4)建...     

植被与土壤特征对青藏高原不同程度退化草地的响应

高寒草地作为青藏高原高寒生态系统的重要组分之一,其退化已严重影响到高原的可持续发展和草地恢复重建。搜集了2004—2022年间关于青藏高原高寒草地退化的64篇研究结果,包含土壤有机碳、生物量和多样性指数等16个指标的1403组数据,运用meta分析解析了草地退化对土壤理化性质、植被生产力和物种多样性的影响,并对重度退化草地的土壤理化性质和植物生物量进行线性回归分析。结果表明：随着草地退化的加剧,土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾、土壤含水量、地上生物量、地下生物量和植被高度显著下降;土壤容重显著上升;土壤pH、全钾在各个退化阶段没有明显差异;Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数整体呈下降趋势。土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾和土壤含水量与地上生物量、地下生物量存在显著的正相关;土壤容重与地上生物量、地下生物量呈显著的负相关;土壤pH与地上生物量、地下生物量呈负相关。因此,青藏高原高寒草地退化通过改变土壤理化性质而改变地上群落多样性和生物量,为阐明植被与土壤特征对草地退化的响应机制以及高寒退化草地的恢复提供了科学依据。     

中条山中段木本植物群落植物种多样性分析

采用样方法取样,依据重要值指标运用双向指示种分析(TWINSPAN)法,将山西中条山中段植被群系分成16个群丛。应用丰富度指数（R₁、R₂）、Simpson指数（λ）,Shannon-Weiner指数(H′)和均匀度指数(E₁、E₅)研究了16个群丛的植物种多样性。结果表明：群系植物种多样性指数的大小受立地生境和人为活动的综合影响;森林群落的植物种多样性指数明显高于灌丛群落;群落植物种多样性在空间上的差异不仅决定于物种丰富度指数,更与各物种间的均匀度指数密切相关;进而影响不同层次的物种多样性对群落总体物种多样性的贡献。     

青藏高原草地地上生物量估算

及时准确评估草地产草量对草地资源的科学管理和可持续发展具有重要意义。青藏高原自然环境特殊,气候差异显著,地形复杂,仅依靠遥感信息准确监测草地地上生物量(Aboveground Biomass,AGB)变化有较大限制。基于青藏高原草地AGB野外实测数据与Landsat遥感影像,探索了植被指数表征草地AGB信息的有效性,评估了气象和地形信息对准确估算草地AGB的影响,综合利用气象、地形和遥感信息,在新一代地球科学数据和分析应用平台(Google Earth Engine)上构建了梯度增强回归树草地AGB估算模型,绘制了青藏高原多年草地AGB空间分布图。结果表明:(1)基于单因素遥感因子的线性回归模型仅能解释8%-40%的草地AGB变化情况,其中绿色归一化植被指数(Green Normalized Difference Vegetation Index, GNDVI)对草地AGB解释能力较强(40%)。(2)基于遥感因子构建的梯度增强回归树模型测试集R²为0.57。分别添加气象、地形信息,模型对草地AGB的估测准确性有所提升,测试R²为0.62和0.63。(3)基于气象、地形和遥感因子的多因素估测模型能够提高草地AGB估测精度,经递归特征消除法优选后,基于13个特征变量的梯度增强回归树模型拟合效果最好(训练数据集R²=0.79,RMSE=43.42 g/m²,P<0.01;测试数据集R²=0.66,RMSE=53.64 g/m²,P<0.01),可以解释66%草地AGB变化情况。(4)2010年青藏高原平均AGB为94.58 g/m²,2015年93.63 g/m²,2020年100.78 g/m²。青藏高原西北部草地AGB较低,东南部草地AGB较高,整体呈现自西北向东南逐渐增加的分布格局。研究结果为准确估算青藏高原草地产草量和碳储量等研究提供重要参考。     

青藏高原高寒草地群落叶片功能性状对降水的非线性响应

群落叶片功能性状受到外界环境和自身发育的共同影响,其响应特征和过程的研究有助于了解环境胁迫下植物的适应策略,以应对全球变化下的生物多样性和生态系统功能丧失。通过对青藏高原高寒草地115个样点的调查取样,测定群落叶片碳、氮和磷含量(LC、LN和LP)及干物质量(LDMC)4种能够反映植物生存策略的叶片功能性状,以物种相对多度为基础计算群落加权平均值(CWM)。结合降水量、气温和土壤因子,探索高寒草地群落叶片功能性状响应机制。结果表明：(1)降水量对群落叶片功能性状影响显著(P<0.01),而温度对群落叶片功能性状影响不显著(P>0.05);(2)土壤全氮和有机碳对CWM＿LC、CWM＿LN、CWM＿LP和CWM＿LDMC影响显著(P<0.01),且除CWM＿LDMC外,其余性状均表现为非线性响应,呈先下降后上升趋势;(3)土壤含水量和容重对CWM＿LC、CWM＿LN、CWM＿LP和CWM＿LDMC影响显著(P<0.05),且土壤含水量对各性状的影响为非线性,呈先下降后上升趋势。该研究说明水分是青藏高原高寒草地群落叶片功能性状的主要影响因子,高寒草地对恶劣环境的适应...     

青藏高原东南部森林群落生态位特征与物种多样性的影响因素

青藏高原东南部的东喜马拉雅地区和横断山区是全球生物多样性热点区,也是青藏高原重要的生态安全屏障区,但对该区域森林群落的生态位特征以及多样性相关研究较少。收集和整理了分布于青藏高原东南部的乔木植物及其科属特征,并分析主要优势物种的生态位特征以及森林群落多样性的影响因素。采用"Levins"方法计算优势物种的生态位宽度和生态位重叠值;随后,使用方差比率法、 χ²检验、Association coefficient联结系数和Ochiai指数等方法分析了种间联结性;最后,使用方差分解方法计算了每个环境因素对植物多样性的解释率。研究结果表明:(1)位于东喜马拉雅地区和横断山区森林群落共有植物42科71属119种,物种组成主要以松科(17种)、杜鹃花科(10种)、桦木科(9种)、无患子科(8种)和樟科(6种)为主;(2)该地区所有种植物生态位重叠值较低(平均值为0.027),并且生态位重叠值为0的种对数最多,说明森林群落整体竞争较小,处于一个相对稳定的状态;(3)生态位宽度值由高到低的物种依次为:冷杉、杜鹃、云南铁杉、川西云杉、落叶松、黄背栎、高山栎、花楸、石栎和云南松,这10种植物在森林群落占据优势地位;(4)种间关联结果显示方差比率大于1,说明森林群落中物种间存在较强的正关联,群落内各个物种占据的不同生态位,合理地利用各种资源;(5)年均温和坡向被认为是影响该地区森林群落物种多样性最关键的两个环境因子;(6)森林群落在年均温为7-11℃的地区和半阳坡的地形中,群落植物多样性最高。