当前位置：文档之家 › 干旱区山地植物群落物种多样性与生产力关系分析[1]

干旱区山地植物群落物种多样性与生产力关系分析[1]

  • 格式：pdf
  • 大小：279.84 KB
  • 文档页数：5

文章编号:　1001-4675(2005)01-0074-05

干旱区山地植物群落物种多样性与生产力关系分析Ξ

尚占环1,2,　姚爱兴2,　龙瑞军1,3(1甘肃农业大学草业学院,兰州　730070;2宁夏大学草业科学研究所,银川　750021;

3中国科学院西北高原生物研究所,西宁　810008)

摘　要:在我国典型干旱山地系统中,对3个典型生境类型(沙化草地、土质阴坡、石质阴坡)的植物群落进行取样,

分析植物群落多样性与其生产力关系。结果表明,3个生境条件下,3种多样性指数(Shannon2wienner指数、Simp2son指数、Margalef丰富度指数)与生产力的线性关系拟合结果较好,说明干旱山地植物物种多样性与其生产力关系是线性关系。该地区处于长期过度放牧利用状态下,因此,物种多样性与生产力的线性关系是生境资源限制和长期过度干扰共同作用的结果。关键词:干旱区;山地;草地群落;物种多样性;生物生产力中图分类号:Q984 文献标识码:A

Darwin在1872年指出,高物种多样性群落可能具有更高生产力。许多学者从各种角度讨论多样性与群落生产力关系〔1～10〕,其结果主要有线性关系、单峰关系及不相关3种。Tilman〔11〕经过长期实验认为,物种多样性对生产力的影响有两种可能机制:①取样效应,即群落的物种多样性越高,高竞争力的物种被选中成为群落优势物种的机率越高;②生态位互补效应,对资源和环境要求不同的物种组合,能更完全地捕获和利用自然资源。因此,多物种组合比单一物种在单作条件下具有更高的生产力。我国物种多样性与群落生产力关系的研究大多集中于典型草原生态系统〔1～3,12〕。东北典型草地研究结果支持单峰关系〔2〕;高寒草地实验证实了对数线性关系〔1〕;室内微宇宙实验证明多样性对生产力的正效应是取样效应和生态位互补作用的结果〔3〕。干旱区为全球生态脆弱区,也是我国生物多样性和生态系统功能维持的重点地区〔13〕,探讨该地区物种多样性对生态系统功能影响有着重要意义〔14〕。基于上述原因,笔者在我国干旱山地生态系统展开生物多样性与生态系统功能研究,本文主要报道群落物种多样性与其生产力的关系。1　材料与方法1.1　样地与取样试验区地处105°31′E,37°15′N,位于宁夏回族自治区中卫县、同心县和中宁县交界地带。包括香山北部地区、香山台地(黄河阶地)、天井山、米钵山。该地区地形复杂,山峦起伏,沟壑纵横,海拔1300～2100m。气候为大陆性气候,日照强烈,风沙大,生长季节短。年平均温度(1995-2002年)为9.3℃;

年平均日照时数为3126.2h;年极端最高温度为37.6℃;年极端最低温度为-22.7℃;年平均降水量为189.4mm;年平均蒸发量1969.6mm;平均相对湿度56.67%;平均无霜期158.8d。水源以山泉为主,水质略带微碱性,pH值7.0～7.5,地带性土壤为山地发育的浅层粗骨灰钙土,中部地方有山地发育的地域性红粘土。本区以荒漠草原和半荒漠草原为主体,是具有长期放牧史的退化草原生态系统。主要由旱生多年生低丛禾草层片与强旱生或超旱生小灌木、小半灌木层片共为优势物种的群落组成,属干草原向荒漠过渡类型。该地区为我国特有裘皮用山羊—中卫山羊的核心产区。在该地区植物群落生长达到高峰期的时间内(2002年7～8月)进行群落调查,生境类型分别为

土质阴坡、石质阴坡、沙化草地。这3种生境类型为干旱山地生态系统植物群落主要分布区。每个样地典型样方取样5～10个,灌丛群落样方为10m×20m;草本群落样方为1m×1m。分别测度样方内物种种类、物种多度、地上生物量(鲜重)。地上生物量采用直接收割法,灌丛群落在样方内设3个典型小样方(1m×1m),同样采用直接收获法获得地上生物量。鲜物质带回实验室烘箱内105℃杀青,然

第22卷　第1期2005年3月 干旱区研究ARID　ZONE　RESEARCH Vol.22　No.1Mar.　2005

Ξ收稿日期:2004-08-12;　修订日期

:2004-10-25

基金项目:国家自然科学基金(39960052);教育部骨干教师计划项目和中国科学院“百人计划”资助作者简介:尚占环(1978-),男,河北玉田人,博士生,主要从事生物多样性、草地生态学研究.E-mail:shangzhanhuan@163.com后80℃烘至衡重,秤取干物质重,所得生物量作为样地群落生产力指标。1.2　群落多样性测度方法选取Shannon2wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数为群落物种多样性测度值〔15〕,将测得样方多样性指数值和干物质产量数据在二维坐标进行拟合,分析3个不同生境下生物多样性与生物量的关系。几个多样性指数为:Margalef指数:dma=(S-1)/lnN〔MarR〕;Shan2non2wiener指数:H′=-Σ(ni/N)ln(ni/N)〔ShaV〕;Simpson多样性指数:D=1-Σ〔ni(ni-1)/N(N-1)〕〔SimV〕。以上式中,N为物种个体总数,S为总物种数,ni为第i个物种的个体数。

2　结　果2.1　3种生境内植物群落多样性表1表明,沙化草地生产力高于其它2个生境的植物群落,而多样性指数石质山坡较高,这与3个生境的物种组成有关,沙化草地中油蒿优势度很大,

在7～8月该样地几乎成为油蒿的单优群落,导致生物量较大,多样性较低。土质山坡中可食牧草较多,

放牧较严重,生物量较少。石质山坡物种生态位分化较明显,物种较多,多样性和生物量都较高。表1　3个生境内植物群落多样性

Tab.1　Diversityoftheplantcommunitiesin3habitats

生境类型群落类型样本数干物质生物量

DM/(g・m-2)

ShaVMarRSimV

沙化草地油蒿(Artemisiaordosica)猫头刺(

Oxytropis

aciphylla)老瓜头(Cynanchumkomarovili)群落464.32±32.531.381±0.370.715±0.363.641±1.58

石质阴坡长芒草(Stipabungeana)冷蒿(Artemisiafrigida)刺旋花(Convolvulustragacanthoides)群落942.90±11.981.702±0220.853±0.254.919±0.92

土质阴坡短花针茅(Stipabreviflora)川青锦鸡儿(

Caragana

tibetica)红砂(Reaumuriasoongorica)群落731.26±16.431.544±0.410.860±0.454.172±1.91

注:表中数值为平均值±标准差

生物量(干物质)Biomass(Drymatter)/(g・m

-2)

图1　沙化草地植物群落多样性与干物质的关系Fig.1　Relationshipbetweenthespeciesdiversityofdesertifiedgrasslandcommunityandthedrybiomass

2.2　群落多样性与生产力关系图1根据4个样方数据,进行多样性指数计算以及干物质回归拟合,结果线性拟合较好。3个指数中Shannon2winner指数的线性关系拟合结果比其它两个指数拟合结果好(R2=0.971>0.9422>0.7998),其中Simpson指数拟合结果不显著(p>0.05)。总的来看,沙化草地群落多样性与生产力是线性关系。图2中选取9个典型样方进行数据拟合。结果表明,石质山坡植物群落多样性与生产力关系也符合线性关系,丰富度指数MarR和生物量拟合检验达到极显著(p<0.01),ShaV指数与生物量拟合达到显著水平(p<0.05),SimV指数与生物量拟合不显著(p>0.05)。图3选取7个典型样方进行数据拟合表明,土质山坡植物群落多样性与生产力用线性关系拟合较好,其中物种丰富度指数MarR与生物量拟合结果达到了极显著(p<

0.01),ShaV指数及SimV指数与生物量拟合也都达到显著水平(p<0.05)。

571期 尚占环等:干旱区山地植物群落物种多样性与生产力关系分析 生物量(干物质)Biomass(Drymatter)/(g・m

-2)

图2　石质阴坡植物群落多样性与干物质的关系Fig.2　Relationshipsbetweenthespeciesdiversityofrocky2slopedgrasslandcommunityandthedrybiomass

生物量(干物质)Biomass(Drymatter)/(g・m

-2)

图3　土质阴坡植物群落多样性与干物质的关系Fig.3　Relationshipbetweenthespeciesdiversityofsoil2slopedgrasslandcommunityandthedrybiomass

4　讨论与小结

石质山坡植物群落物种多样性与生产力的线性拟合结果比其它两个要好,与石质山坡植物群落物种生态位分化较明显有关。物种优势度较高的沙化草地植物群落拟合结果不如其它两个生境,与群落中存在优势度较大的植物—油蒿有关。3个指数中MarR是物种数的线性函数,因此它与生产力拟合结果可以作为物种数与生产力关系的分析参照,

ShaV指数是物种数和均匀度的函数,它的拟合结果,可以比较物种生态位分化情况,从指数大小可以推测哪个群落物种分布较均匀。Simpson指数是均匀度的函数,它用来分析群落的均匀程度。由3个图的分析结果可以看出,物种丰富度指数拟合结果比其它两个指数拟合结果好,说明在干旱地区物种丰富度是有限的,物种间竞争比较弱,更多的表现是环境条件对更多物种生存的限制〔18〕,因此在干旱地

区物种多样性与生产力的线性关系是必然的。生物生产力是指生物及其群体甚至更大尺度(包括生态系统及生物圈)生命有机体的物质生产能力,它随着环境的不同发生变化,因此,它又成为环境变化和地球系统健康与否的指示物〔16,17〕。物种多样性是生态系统结构的一种度量,所以在某一地区,自然状态下物种变化引起生态系统生产力变化如果是正常的,则证明该系统处于健康状态;反之系统处于紊乱状态。Guo和Berry〔4〕在Chilhuuan沙漠研究认为,影响物种丰富度与生产力关系的因素除空间尺度外,还有被测群落环境梯度变化的范围,即环境从贫瘠到富有,二者关系的单峰形式更加明显。杜国祯等〔1〕则与这个结论不一致,认为无论是环境资源贫瘠还是富有,高寒草地模式都遵循线性模型。本实验取样较少但也说明了一个问题,在干旱山地物种多度不可能达到饱和状态,因为生境资源限制性很大。正如Huston和DeAngelis〔18〕研究指出,在植物群落中资源限制更多的表现为光限制、土壤资源。Abrams〔19〕认为,如果接受Huston和

合集下载

《内蒙古草原生物多样性与环境因素对群落生产力的影响》范文

《内蒙古草原生物多样性与环境因素对群落生产力的影响》范文

《内蒙古草原生物多样性与环境因素对群落生产力的影响》篇一一、引言内蒙古草原作为中国最重要的草地生态系统之一，其生物多样性和环境因素对群落生产力的影响具有深远的意义。

本文旨在探讨内蒙古草原生物多样性与环境因素之间的关系，以及这些因素如何影响群落生产力。

二、内蒙古草原生物多样性概述内蒙古草原生物多样性丰富，包括多种植物、动物和微生物。

其中，植物种类繁多，如草原、荒漠、森林等生态系统中的植物，构成了草原生态系统的基石。

动物种类也十分丰富，包括多种哺乳动物、鸟类、爬行动物等。

此外，微生物在草原生态系统中也发挥着重要作用。

三、环境因素对生物多样性的影响环境因素对内蒙古草原生物多样性的影响是多方面的。

气候、土壤、地形等环境因素的变化会导致生物多样性的变化。

例如，气候变化会导致草原生态系统的分布和组成发生变化，进而影响生物多样性。

土壤质量对植物的生长和分布具有重要影响，从而影响整个生态系统的结构。

地形因素如海拔、坡度等也会影响生物的分布和多样性。

四、生物多样性对群落生产力的影响生物多样性对群落生产力的影响主要体现在物种之间的相互作用和协同作用。

首先，物种之间的竞争和共生关系会影响资源的分配和利用，从而影响群落的生产力。

其次，物种之间的互利共生关系可以形成生态位互补，提高资源利用效率，从而促进群落生产力。

此外，生物多样性还可以提供更多的遗传变异和物种特性，使生态系统更具抵抗力和恢复力。

五、环境因素与生物多样性对群落生产力的综合影响环境因素与生物多样性对群落生产力的影响是相互关联的。

一方面，环境因素的变化会导致生物多样性的变化，进而影响群落生产力。

另一方面，生物多样性的变化也会影响生态系统对环境因素变化的适应能力和抵抗力。

例如，在气候变化的情况下，具有较高生物多样性的生态系统可能更具抵抗力和恢复力，从而保持较高的生产力。

六、结论内蒙古草原生物多样性与环境因素对群落生产力的影响是显著的。

首先，丰富的生物多样性为生态系统提供了更多的资源和特性，从而提高了群落的生产力。

《2024年内蒙古草原植物群落多样性与生态系统多功能性关系》范文

《2024年内蒙古草原植物群落多样性与生态系统多功能性关系》范文

《内蒙古草原植物群落多样性与生态系统多功能性关系》篇一一、引言内蒙古作为我国北方典型的草原区，拥有丰富的植物资源和多样的生态环境。

植物群落的多样性与生态系统的多功能性关系是生态学领域研究的热点问题。

本文以内蒙古草原为研究对象，深入探讨植物群落多样性与生态系统多功能性的关系，以期为草原生态保护和可持续发展提供科学依据。

二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取内蒙古地区的典型草原作为研究对象，包括呼伦贝尔、锡林郭勒等地的草原区域。

2. 研究方法（1）植物群落调查：通过实地调查和样方采集，收集内蒙古草原的植物种类、数量、分布等数据。

（2）生态系统多功能性评估：运用生态学指标，对生态系统的结构、功能、服务等方面进行评估。

（3）数据分析：采用统计分析方法，分析植物群落多样性与生态系统多功能性之间的关系。

三、植物群落多样性分析1. 植物种类与数量内蒙古草原拥有丰富的植物种类，包括草本植物、灌木、小乔木等。

通过实地调查和样方采集，我们收集了大量的植物数据，发现植物种类和数量在不同区域和海拔梯度上存在差异。

2. 植物群落多样性指数采用Shannon-Wiener指数、Simpson指数等多样性指数对植物群落多样性进行分析。

结果显示，植物群落多样性在不同区域和海拔梯度上存在显著差异，表明植物群落多样性受到地域和海拔等因素的影响。

四、生态系统多功能性分析1. 生态系统结构内蒙古草原的生态系统结构包括植被、土壤、地形等因素。

通过分析发现，不同区域的生态系统结构存在差异，这直接影响生态系统的功能和服务。

2. 生态系统功能与服务生态系统功能包括物质循环、能量流动、信息传递等。

生态系统服务包括水源涵养、土壤保持、气候调节等。

通过分析发现，内蒙古草原的生态系统功能和服务受到植物群落多样性的影响。

五、植物群落多样性与生态系统多功能性的关系通过统计分析发现，植物群落多样性与生态系统多功能性之间存在显著的正相关关系。

即植物群落多样性越高，生态系统的结构和功能越复杂，生态系统的服务能力越强。

《干旱—半干旱区草地与灌丛群落谱系结构研究》范文

《干旱—半干旱区草地与灌丛群落谱系结构研究》范文

《干旱—半干旱区草地与灌丛群落谱系结构研究》篇一一、引言随着全球气候的变化，干旱和半干旱地区生态系统受到了广泛的关注。

草地与灌丛作为这两类地区的主体植被类型，其群落谱系结构研究对理解生态系统功能和适应性具有重要意义。

本文旨在探讨干旱—半干旱区草地与灌丛群落的谱系结构，以期为保护和管理这些脆弱生态系统提供科学依据。

二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取了我国典型的干旱和半干旱地区，包括西北、华北及部分西南地区作为研究区域。

2. 研究方法（1）样地设置与调查：在研究区域内设置多个样地，对草地和灌丛群落进行详细的调查，包括植被类型、物种组成、生物量等。

（2）谱系结构分析：运用分子生物学、生态学等手段，分析群落内物种间的亲缘关系及谱系结构。

（3）数据分析：采用统计软件对收集到的数据进行处理和分析，探讨群落谱系结构的特点和影响因素。

三、研究结果1. 群落组成与物种多样性研究发现在干旱—半干旱区，草地和灌丛群落的物种组成丰富，但总体上以少数几个优势种为主。

物种多样性在不同地区和不同群落间存在差异，但总体上呈现出较高的多样性水平。

2. 谱系结构分析（1）亲缘关系：群落内物种间存在明显的亲缘关系，即近缘物种往往在群落中共同出现，形成较为紧密的谱系结构。

（2）谱系距离：物种间的亲缘关系与它们在群落中的分布密切相关，亲缘关系近的物种在空间分布上往往更为集中。

（3）环境因素影响：群落的谱系结构受环境因素的影响较大，如气候、土壤等。

不同地区的环境条件差异导致群落谱系结构存在一定的差异。

四、讨论1. 群落适应性由于干旱—半干旱区的环境条件较为恶劣，群落内的物种通过形成紧密的谱系结构，表现出较强的适应性。

这有利于物种在不利环境中的生存和繁衍。

2. 生态系统功能紧密的谱系结构有利于生态系统的稳定性和功能的发挥。

例如，植物通过根系、茎叶等器官形成的紧密联系有助于提高土壤的保水能力和生物多样性，进而提高生态系统的稳定性。

此外，群落内不同物种间的相互作用还有助于维持生态系统的能量流动和物质循环。

科尔沁沙地植物群落物种多样性及其主要影响因素

科尔沁沙地植物群落物种多样性及其主要影响因素

科尔沁沙地植物群落物种多样性及其主要影响因素
科尔沁沙地是我国北方著名的沙漠之一，该地区地形广阔，沙土贫瘠，气候干旱，是极其恶劣的生长环境。

然而，该地区仍拥有丰富的植物资源，其中以草本植物为主，并具有较高的物种多样性。

然而，为何科尔沁沙地的植物群落在此恶劣的环境下仍可保持物种多样性呢？
物种多样性是指某一地区中物种数量、类别和分布的丰富程度。

科尔沁沙地的植物群落物种多样性较高，主要影响因素如下：
1. 地形与地貌因素：科尔沁沙地地势多为平坦，有许多颗粒较大的沙丘，这为草本植物的生长提供了有利的环境，并促进了不同物种的分布，因此地形和地貌因素是影响物种多样性的重要因素。

2. 气候因素：科尔沁沙地气候干旱，降雨量少，气温较低，风向多变，这些气候因素对植物的生长产生了较大的影响。

然而，即使如此恶劣的气候条件下，科尔沁沙地仍拥有丰富的植物群落。

3. 土壤因素：科尔沁沙地土壤贫瘠，蕴含的养分十分有限。

不过，该地区土壤含沙量高，水分透气性好，有利于草本植物根系的生长，形成了丰富多彩的植物群落。

4. 人为因素：科尔沁沙地植物群落受到人类活动的影响。

除了人类为了生存需要进行自然资源开发，也存在一些危害植物生存的人类活动，例如过度放牧或过度采伐导致该地植物群落损
失扩大。

总的来说，科尔沁沙地的植物群落物种多样性高，是由于该地区地形与地貌、气候和土壤等多种因素的共同作用所导致的。

尽管人类的一些不良行为也对植物群落的多样性造成了影响，但是，科尔沁沙地的自身环境条件十分恶劣，对其植物群落物种变化造成的影响远不及自然因素。