杜峰[1]2004年在《陕北黄土丘陵区撂荒演替及主要植物种内、种间竞争研究》文中提出本文用空间代替时间序列的方法对陕北黄土丘陵区摞荒演替进行了系统的数量分析研究。首先在明确摞荒演替规律和演替过程中土壤水分、养分的变化的基础上,根据演替与环境的关系,主要演替序列种的相对竞争能力等,对陕北黄土丘陵区摞荒演替机理进行了分析,意在为当地植被恢复与重建提供理论依据。1.陕北黄土丘陵区摞荒演替规律:⑴用系统聚类法结合野外调查和 PO、CA 排序基本上可以确定摞荒地的演替阶段或序列:(1-6年):一年生杂类草群丛→一年生杂类草+丛生禾草群丛→一年生杂类草+多年生草本群丛(或根茎禾草群从)→(4-15 年):多年生草本群丛→多年生草本+小灌木群丛→(10-40 年):根茎从生型禾草+小灌木群丛(阳坡)或小灌木+多年生草本群丛→小灌木群丛(阳坡)或多年生草本+从生禾草群丛,代表性群落依次为猪毛蒿→猪毛蒿+长芒草→猪毛蒿+铁杆蒿(或冰草群落)→铁杆蒿群落→铁杆蒿+达乌里胡枝子→白羊草+达乌里胡枝子或达乌里胡枝子+铁杆蒿(阳坡)或铁杆蒿+硬质早熟禾群落。⑵随着摞荒年限的增加,SIMPSON、SHANNON、BRILLOUIN 和 DAHL 种多样性指数减小,但优势度多样性指数-Whittaker 指数则随着摞荒年限的增加而稳定上升,同时均匀度下降,优势度增加。摞荒演替前期的样地群落基本上属于对数级数分布,说明摞荒演替前期种组成主要是生态位预占模式在起作用。演替中后期属于对数正态分布,可能是生态位预占、周围繁殖体的侵入压力下、种间竞争和其它因素共同作用的结果。⑶Levin 和 Shannon-Wiener 演替生态位宽度指数表明演替前期主要种的生态位宽度较窄,后期较宽;演替各阶段优势种生态位较宽,伴生种较窄。根据演替生态位重迭指数,利用种的极点排序和系统聚类法分析了种的演替生态学特性,结果表明:四种生态位重迭指数以 Moristia 和 Pianka指数在演替生态位的研究中适用性较好,种的极点排序与种 CA 分析和实际观察结果基本一致,指示了种的生态对策连续统,说明种的演替方向和相对竞争能力一致;系统聚类中类内种的生态学特性基本一致,叁类的划分结果表明第一类为定居优势种,位于演替序列前期;第二类为竞争优势种,位于演替后期;第叁类为定居-竞争相对平衡种,位于演替中期。2.陕北黄土丘陵区摞荒演替过程中土壤水分与养分的变化⑴随着演替的进行,土壤含水量越来越低,而土壤水分的波动却越来越大,其中根系层土壤水分含量与变异量与撩荒年限相关显着。影响表层土壤水分含量和根系层水分波动的主导因子是植被盖度,而影响深层土壤水分的主导因子是地上生物量。⑵撩荒演替过程中 0-20cm、20-40cm 土壤有机质、全氮、速效氮(包括 NO3-N、NH4-N)、全磷和全钾、速效钾在整个演替阶段都呈增加的趋势,相反速效磷和 CaCO3含量总体上却呈下降趋势。其中0-20cm 土壤有机质含量、速效磷含量和 0-20cm、20-40cmNO3-N 含量与撩荒年限相关显着,说明演替过程中对于有机质和硝态氮来说有明显的植被土壤效应,速效磷含量可能是生物固定、下渗和流失共同作用的结果,而其它土壤养分与撩荒年限相关不显着,不能排除演替初始条件和植物暂时固定的影响。⑶摞荒年限越长,各层土壤储水量越低,并且多数样地土壤水分测定期间累积降雨量与土壤水
唐龙[2]2005年在《陕北黄土丘陵区四种乡土草种水分生理生态特征研究》文中研究表明本研究紧密围绕黄土高原植被恢复的主要限制因素之一——水分,对演替不同阶段建群种的生物学特性进行研究,内容主要包括:从演替过程的主要草种中筛选出四种乡土草种,对其繁殖方式、竞争能力、群落特征及水分生理生态学特性进行研究,以期为黄土高原草场建设过程中草种选择提供依据。经过两年的研究获得如下主要结论:1.黄土丘陵区摞荒演替规律、该过程中主要乡土牧草评价及研究对象的确定:(1)用系统聚类法结合野外调查确定摞荒地的演替阶段或序列:演替前期群落类型基本一致,1～6 年:一年生杂草类群落、一年生杂草类+丛生禾草群落、一年生杂草类+多年生草本群落(或根茎禾草群丛)、7～16 年:多年生草本群丛、多年生草本+小灌木群丛、17～42 年:根茎从生型禾草+小灌木群落或小灌木+多年生草本群落、小灌木群落或多年生草本+从生禾草群落。(2)演替过程中23 种重要值占主导地位的牧草根据主要化学营养成分依据牧草化学成分等级法总体划分为4 大类,甲等:总评分数≥54,排名在1～3,均属豆科;乙等:总评分数≥24,排名4～8 之间,其中禾本科3 种、豆科3 种、菊科4 种、蔷薇科1 种;丙等:总评分数≥8,排名9～11 之间,4 种牧草均属禾本科、其余为劣等牧草。在排序前8 位中筛选出四种乡土牧草作为研究对象:豆科:达乌里胡枝子、禾本科:冰草、白羊草、无芒隐子草。2. 四种牧草的某些群落生态学特征(1)群落生态学特征确定黄土高原4 种乡土牧草的种-面积曲线应遵从的基本条件,采用SAS8.1、MATLAB6.5 系统拟合求解及作图,以F 值检验结果作为评价指标,筛选出曲线S = aA(1 +bA)作为标准,求取二阶导数,以其二阶导数趋于0 的点为群落的最小面积,得出达乌里胡枝子、无芒隐子草、冰草、白羊草的群落最小面积分别为3.4 m~2、4.1 m~2、1.4 m~2、4.8m~2。以群落最小面积为取样单位,确定了a 多样性的13 个指数。结果表明:Margalef与Menhiniek 指数及PieLou 与Heip 指数之间相关性显着,进一步分析4 个群落多样性按照大小排序分两类:一类是Menhiniek、PIE、Heip 指数等,结果为冰草>无芒隐子草>达乌里胡枝子>白羊草群落,与各群落在演替中的顺序相同;另一类是Fisher 指数和物种总数,排序在达乌里胡枝子和白羊草群落发生了变化。采用整体取根法研究了四种群落建群种的地上/地下生物量,其大小依次为:白羊草>冰草>达乌里胡枝子>无芒隐子草。
梁楚涛[3]2017年在《黄土丘陵区坡耕地撂荒过程中生态化学计量研究》文中进行了进一步梳理本文以安塞县纸坊沟流域典型黄土丘陵区坡耕地撂荒为研究对象,分别选取坡耕地、撂荒7年、撂荒12年、撂荒17年、撂荒22年、撂荒32年六个年限,分析植物生物量与多样性、土壤植物养分及其化学计量学特征、酶活性及其化学计量学特征和温度敏感性,研究生态恢复过程中的植物-土壤-微生物学间的相互关系,所得主主要结论如下:1、撂荒演替中植物多样性经历了先增加后减少的变化过程,在撂荒17年达到最大值;生物量不断积累,其中,生物量碳逐渐积累,但生物量氮、磷在演替过程中先降低后升高。植物化学计量结果显示,植物在演替过程中表现出氮磷含缺乏,并在撂荒17年表现最为严重。2、撂荒过程中,土壤养分经历一个先降低后升高的过程,在撂荒17年前后,土壤养分含量最低,土壤碳活性最强,此时土壤抗蚀性最差。受人类活动向土壤中添加大量氮磷元素的影响,土壤氮磷元素在撂荒初期相对充足,撂荒17年以后,逐渐表现出磷缺乏。3、撂荒演替过程中土壤水溶性有机物与热水溶性有机物表现出不同的变化趋势,说明热水溶可提取有机物中的不溶性成分可以在一定条件下从一定程度上替代水溶性有机物的生态功能,研究结果表明,热水溶性有机物中非水溶性有机物多为碳水化合物,但不是氨基酸。4、土壤酶在20℃表现出较明显的活性变化,碳氮循环速率经历先降低后升高过程,磷的循环速率相对稳定,通过对酶生态化学计量的分析,37℃的反应体系下,经历30年生态恢复的氮磷相关循环的酶活性会稳定到一定比例,生态系统物质循环过程中的催化剂并未达到稳态。5、本文尝试构建了植物-土壤-酶的化学计量关系的模型,并通过结构方程得以验证。
高艳[4]2016年在《黄土丘陵区撂荒群落共存种植物竞争对土壤水分变化的响应》文中认为植物竞争是不同物种为争夺资源发生的相互关系,是塑造植物形态、生活史以及植物群落结构和动态特征的主要动力之一,同时也是决定生态系统结构和功能的关键生态过程之一,对群落植被演替、恢复有重要意义。同时水分是黄土丘陵区植物生长的主要限制性因素。因此从群落水平的基础上,研究土壤水分与群落共存种的相互作用及对种间竞争的影响,能够为黄土丘陵区植被恢复和重建工作提供理论依据。本试验通过盆栽试验的种对组合法和添加试验法、田间试验的CDS法,选取黄土丘陵区十种撂荒阶段相对重要值较高的群落共存种:猪毛蒿(Artemisia scoparia)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、茭蒿(Artemisia giraladii)、小花棘豆(Oxytropis glabra)、冰草(Agropyron cristatum)、白羊草(Bothriochloa ischaemum)、达乌里胡枝子(Lespedeza dahumrica)、中华隐子草(Cleistogenes chinensis)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、委陵菜(Potentilla chinensis)。研究该区撂荒群落共存种植物竞争对土壤水分变化的响应。主要结果如下:1、种对竞争对土壤水分变化的响应:种对生长显着不同于单株,种间竞争影响了植物生长。植物地上生物量能更好的反应土壤水分变化对生物量的影响,地下生物量对土壤水分反馈更敏感。测试种密度变化对目标种生物量和株高的影响随着水分改善在中水最大。种对生物量竞争强度与株高竞争强度变化趋势不一致。总竞争强度在严重水分胁迫下最大。以生物量和株高为指标的总竞争强度:小花棘豆>冰草,铁杆蒿>茭蒿;以生物量为指标的总竞争强度:达乌里胡枝子>白羊草,猪毛蒿>无芒隐子草。铁杆蒿、达乌里胡枝子、白羊草和茭蒿生物量竞争能力较强,冰草、猪毛蒿、无芒隐子草较弱。大致符合演替生态位理论,即随演替过程中土壤水分的减少,演替后期种耐水分胁迫竞争能力>演替中初期。测试种密度变化对目标种单位生物量竞争能力的影响随水分改善在中水最大,株高单位竞争强度<0.01。2、群落共存种的竞争等级对土壤水分的响应:除小花棘豆、中华隐子草和无芒隐子草外,生物量在中水最大,株高在高水最高。中低水下茭蒿的相对生物量最大,高水时铁杆蒿最大。植物之间的竞争等级随环境条件的变化而变化。土壤水分胁迫下,冰草、无芒隐子草的竞争力较高,白羊草、铁杆蒿、茭蒿次之,小花棘豆、猪毛蒿、委陵菜较低。水分改善后,猪毛蒿的竞争力显着提高,铁杆蒿、茭蒿、白羊草竞争力降低。达乌里胡枝子水分胁迫下竞争力优势不强。3、高水期生长差异和低水期死亡率的关系:除猪毛蒿、达乌里胡枝子外,高水期共存种的株高变大。群落密度越高,猪毛蒿、白羊草、冰草的生长差异越小,个体大小越均匀,植物竞争对个体大小的塑造作用越强,铁杆蒿、达乌里胡枝子、中华隐子草、委陵菜与之相反。茭蒿、无芒隐子草的生长差异在中密度最大。低水期10种植物的株高和生物量随密度增加总体呈下降趋势。干旱期死亡率随群体密度的增加而变大。在水分胁迫和竞争共存时,猪毛蒿、委陵菜、中华隐子草和小花棘豆的死亡率较高,白羊草、达乌里胡枝子和冰草的死亡率最低。高水期群落中植物生长差异与低水期种群死亡率呈正相关,高水期因竞争引起的个体大小差异能够解释12%的变水后期干旱条件下资源获取利用率下降引起的死亡率的变化。10种植物竞争等级在一定程度上可解释其演替生态位置,特别是低水条件下,二者的秩相关系数为0.58。
高艳, 杜峰, 王雁南[5]2017年在《黄土丘陵区撂荒群落地上生物量和物种多样性关系》文中指出研究黄土丘陵区撂荒群落生物量与物种多样性的关系及其影响机制,有助于明确群落演变的机理,可对该区植被恢复重建、群落演替、生物多样性保护和维持具有重要意义。为此,选取该区5个典型撂荒群落,在群落尺度上,分析地上生物量的月动态,重点研究了地上生物量与物种多样性的关系。结果表明:(1)5个撂荒群落地上生物量总体呈上升趋势,月份之间差异极显着,群落生物量由大到小为白羊草(Bothriochloa ischaemum)群落>茭蒿(Artemisia giraldii)群落>铁杆蒿(Artemisia sacrorum)群落>猪毛蒿(Artemisia scoparia)群落>达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)群落;(2)群落地上生物量与物种多样性关系表现为线性增加和线性减少两种形式。猪毛蒿群落中二者呈线性增加。铁杆蒿和白羊草群落地上生物量随丰富度的增加线性增加。白羊草和达乌里胡枝子群落地上生物量随均匀度的增加线性减少。空白生态位的占有和利用、生态位互补效应、种间相互作用是解释二者关系的内在机制,冗余种假说效应可能会导致不显着关系。
黄雅昆[6]2016年在《秦岭中段山脊油松林群落及种群结构和动态研究》文中研究说明油松(Pinus tabuliformis)为我国特有树种,在秦岭山地广泛分布。山脊油松林是秦岭山地重要的群落类型之一,山脊为油松种群及群落的发生和发展提供了独特的环境条件。本文以秦岭中段山脊油松林群落为研究对象,通过典型取样的方式进行外业调查,围绕群落结构及天然更新特征、种群空间分布格局种群结构及数量特征、和竞争关系四个方面开展了一系列研究,以期了解山脊油松种群的稳定性及发展趋势,为秦岭地区山脊油松林的研究、保护和经营提供依据。主要研究结论如下:(1)山脊油松群落结构研究表明:调查的16个山脊油松林样方中共记录种子植物70种,隶属于35科54属,其中裸子植物5种,被子植物65种。种类最多的科包括:蔷薇科(Rosaceae),5属5种;菊科(Compositae),4属5种;桦木科(Betulaceae),3属5种;百合科(Liliaceae),3属5种,松科(Pinaceae,4种)、忍冬科(Caprifoliaceae,4种)。乔木层物种共计22种,除油松、华山松、锐齿槲栎、刺叶高山栎和铁杉等主要树种外,还生长有华榛、鹅耳枥、漆树等;灌木层物种共计25种,其中菝葜、照山白、高山杜鹃和箭竹为优势种,秦岭蔷薇、六道木、卫矛、水栒子、溲疏为灌木层次优势种;草本层物种共计23种,细叶苔草为草本层优势种,崖棕、灰白报春、披针叶苔草、糙苏、锈毛风毛菊为草本层次优势种。群落垂直结构明显,乔、灌、草叁层的盖度大小为:乔木层=灌木层>草本层。(2)对山脊油松林天然更新特征研究表明:林下天然更新良好,幼苗和幼树的种类组成较为简单,共计18种,其中幼苗17种,幼树10种。刺叶高山栎、锐齿槲栎、华山松、鹅耳枥、华榛和油松为幼苗中的优势种,其中刺叶高山栎幼苗重要值高达27.03%。幼树的优势种为油松、刺叶高山栎、华山松和鹅耳枥,其中油松幼树的重要值高达34.25%。山脊油松群落幼苗向幼树过渡阶段物种重要值的变化较大。其中,油松幼苗阶段的优势并不突出,仅为8.47%,但到幼树阶段,其优势度却远高于其他树种,高达34.25%。相比之下,从幼苗阶段到幼树阶段,锐齿槲栎的重要值从15.38%下降至2.06%。(3)对秦岭山地山脊油松林幼苗幼树重要值与环境因子的CCA排序结果表明:环境因子对山脊油松林乔木幼苗幼树分布结果表明,14个环境因子对乔木幼苗和幼树分布的解释率分别为94.32%和92.48%,能够基本反映环境因子对幼苗和幼树分布的影响。土壤速效氮、速效钾、海拔和土壤含水率对幼苗组成的影响较大;海拔和岩石盖度对幼树组成影响相对较大。(4)山脊油松种群空间分布格局研究结果表明:在取样尺度为25 m2、50 m2、125 m2、250 m2和500m2时,山脊油松种群均呈现聚集分布。同时,在各取样尺度下,山脊油松种群幼龄组、中龄组和成年组的个体均呈现聚集分布,且随年龄的增长,聚集强度逐渐降低。山脊油松种群由幼龄组向中龄组过度阶段的扩散趋势明显。(5)山脊油松种群年龄结构及数量动态的研究结果表明:山脊油松种群以中龄和幼龄个体为主,能够维系种群的更新和发展,老龄个体相对较少,种群年龄结构呈倒J型,属于增长型种群,但增长幅度并不大,趋于稳定型。种群死亡率的极值主要出现在中期和后期,种群幼苗到幼树的转化过程中存在一定障碍,但对种群发展的影响不明显;中龄个体趋于稳定状态,但随着个体增长,种内和种间竞争加剧,一部分个体被淘汰,存活下来的个体生存环境得到改善;老龄个体由于年龄的逐渐增长,对环境胁迫的抵抗力逐渐下降,存活率波动下降。种群数量表现为前期稳定增长,中期稳定,中期向后期过度阶段锐减,后期逐渐衰退的特点。(6)山脊油松种内种间竞争研究结果表明:山脊油松种内竞争总强度为481.304,占总竞争强度的77.80%,而种间竞争强度仅为137.212,可见,山脊油松的种内竞争强度远大于种间竞争强度。其他树种与油松的竞争强度研究表明,华山松、刺叶高山栎和锐齿槲栎是与油松竞争的主要树种。总体来说,山脊油松林群落物种组成较为简单,天然更新状况良好。山脊油松种群处于稳定增长状态,但增长幅度并不大,基本趋于稳定;种群空间格局为聚集分布,且幼龄组到中龄组的扩散趋势明显;山脊油松的竞争主要来自于种内,种间竞争主要来自于华山松、刺叶高山栎和锐齿槲栎。
参考文献：
[1]. 陕北黄土丘陵区撂荒演替及主要植物种内、种间竞争研究[D]. 杜峰. 西北农林科技大学. 2004
[2]. 陕北黄土丘陵区四种乡土草种水分生理生态特征研究[D]. 唐龙. 西北农林科技大学. 2005
[3]. 黄土丘陵区坡耕地撂荒过程中生态化学计量研究[D]. 梁楚涛. 中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心). 2017
[4]. 黄土丘陵区撂荒群落共存种植物竞争对土壤水分变化的响应[D]. 高艳. 中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心). 2016
[5]. 黄土丘陵区撂荒群落地上生物量和物种多样性关系[J]. 高艳, 杜峰, 王雁南. 水土保持研究. 2017
[6]. 秦岭中段山脊油松林群落及种群结构和动态研究[D]. 黄雅昆. 西北农林科技大学. 2016
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