高寒草地放牧管理最优控制模式

通过对高寒草地植物多样性与生产力对不同放牧强度响应机制的研究表明:多样性与生产力随放牧强度的增加均呈现显著性下降趋势,其中不放牧、轻牧、中牧和重牧下的Shannon指数的平均值分别为4.35,3.89,3.66,3.01,生产力指标(地上生物量均值)分别为987.6,826.8,660.7,535.8 g/m2(鲜重).这表明多样性与生产力对放牧的响应呈现同步性,中牧和重牧是导致二者大幅度下降的主要动'因.应用生物控制论方法,组建了草地放牧管理的最大持续产量模型和最优控制模型.实例计算结果表明:样区滩地、阳坡与阴坡地等三类牧场的牧草保护指标分别为468.1,564.3,614.7 g/m2(鲜重),相应的最大持续产量分别为390.9,471.2,513.3 g/m2(鲜重).确定了草地放牧管理的最优牧草资源种群水平和最优控制量,提出了草地放牧管理的控制对策,为高寒草地保护与可持续利用提供了优化模式和定量依据.     

施肥对高寒地区多年生人工草地生产力及稳定性的影响

在青藏高原高寒地区选取高寒草甸常见禾本科牧草垂穗披碱草、中华羊茅和羊茅建植多年生人工草地进行试验.试验设计为施肥和对照,共4个密度,7种播种组合,连续3年调查人工草地的地上生物量以及杂草丰富度和杂草生物量,分析施肥对草地生产力和稳定性的影响.结果表明:施肥可以有效补充土壤对植物的养分供给,使牧草获得较高的生物量,提高草地生产力.施肥使人工草地生产力连续2年增加,第3年的增加幅度变小.随着草地建植时间的增加,施肥能有效抑制杂草的入侵和生长,降低人工草地的杂草丰富度和杂草生物量,维护人工草地的生产力和稳定性,有利于青藏高原高寒地区的经济发展和生态环境建设.     

不同放牧梯度上草原群落植物功能群的结构组成及其变化

以蒙古高原东部克鲁伦河流域的放牧退化草原为研究对象,依照植物水分生态型、生活型进行植物功能群划分,在此基础上,比较了不同放牧退化阶段植物功能群的结构组成、地上生物量和物种多样性的变化。结果显示:植物生活型功能群中,多年生杂类草在轻牧、中牧梯度上都占有明显优势,而一、二年生植物在重牧区占有优势;从生物量分布来看,多年生禾草在轻牧阶段占有绝对优势。植物水分生态型功能群中,旱生植物在轻牧、中牧和重牧状态下均占有明显优势;旱生植物在轻牧阶段生物量最大。从物种多样性指数的变化来看,多年生杂类草和多年生草本功能群多样性指数随放牧梯度的增加呈现减小趋势,一、二年生草本与灌木、半灌木以及中生植物功能群多样性,随放牧强度的加大而呈现递增规律。在群落水平上,轻牧下草原群落的物种丰富度最高,重度放牧区均匀度最高,中牧条件下Shannon-Weaver多样性指数最大。     

三江源区高寒草甸生物多样性影响因子分析——以称多县珍秦乡高寒草甸为例

文章以三江源区玉树州称多县珍秦乡围栏禁牧高寒草甸和围栏鼠害治理高寒草甸为研究对象,进行高寒草甸生物多样性影响因子的研究,研究结果表明:1.围栏禁牧和围栏(适牧)鼠害治理对提高草地群落生产力有一定效果;2.围栏禁牧对于草地生物多样性丰富度的增加效果不明显,围栏鼠害治理的同时进行适度放牧有利于草地生物多样性增加;3.高寒草甸草地生物多样性的主要限值因子是温度,而不是水份.     

基于饮水点放牧半径的高寒植被演替过程研究

为了解大通河上游夏季牧场基于饮水点放牧半径范围的高寒植被演替过程,在祁连县默勒镇瓦日尕村夏季草场采用扣笼法进行调查。结果表明:随着饮水半径的缩小,草地植物由34种下降到25种,植物多样性显著下降(P0.05);草地优势种植物的株高、盖度、植物量、优势度均显著下降(P0.05);美丽风毛菊等阔叶杂类草的盖度、植物量、优势度均显著增加(P0.05);草地优良牧草比例显著下降(P0.05),杂类草比例逐渐增高。因此,草地植物种类、植被特征和群落组成均有一定变化,草地出现明显的退化趋势。     

甘南高寒草甸物种多样性与生产力的关系

利用甘南高寒草甸植物群落丰富度、多样性、生产力的抽样调查资料,分析了不同空间范围内物种多样性与生产力的关系,探讨了其形成机制.结果显示:丰富度、Shannon-Wiener α多样性指数、Simpson α多样性指数与生产力之问的关系在合作分站和玛曲分站均呈显著正相关,在玛曲县欧拉乡为不相关;Pielou α均匀度指数与生产力的关系在玛曲分站呈显著正相关,在合作分站和玛曲县欧拉乡均为不相关;Whittakerβ多样性指数与生产力的关系在合作分站和玛曲分站均呈负相关,在玛曲县欧拉乡为不相关.综合三个地区的数据分析表明:随着空间范围的扩大,丰富度、三种α多样性指数与生产力趋向于正相关关系,Whittakerβ多样性指数与生产力趋向于负相关关系.如果要改善甘南高寒草甸草场质量、提高草场生产力,那么不仅要保护物种多样性,还要提高物种空间分布的均匀性、减少环境异质性.     

放牧对青藏高原东缘高寒草甸土壤酶活性及土壤养分的影响

对青藏高原四种不同放牧强度(围栏封育、轻牧、中牧和重牧)高寒草甸的土壤酶活性、土壤养分和植被群落特征进行了研究,探讨了不同放牧强度土壤酶活性和土壤养分及植被群落的相关性.结果表明:各样地土壤酶活性、士壤养分和植被群落特征有较大差异.土壤纤维素酶和淀粉酶活性与土壤有机质、速效氮质量分数及地上生物量变化一致,表现为围栏封育>轻牧>中牧>重牧,然而脲酶活性的变化趋势正好与之相反,表现为随着放牧强度的增加而增加.酸性磷酸酶活性和地下生物量变化一致,表现为轻牧>围栏封育>中牧>重牧.经分析,土壤酶活性和土壤养分密切相关,其中土壤淀粉酶和脲酶活性与土壤养分和植被特征的相关性最好,因此这两种酶活性可以作为评价青藏高原高寒草甸土壤质量的指标之一.     

香格里拉亚高山森林带退化群落土壤种子库特征与土壤理化性质分析

土壤种子库是指在土壤中和土壤表面活着的所有种子,在植被更新、恢复及植物种繁殖、扩散等过程中占据着重要地位.但是,不同退化类型群落土壤种子库特征、地上植物多样性以及对应的土壤理化性质之间存在怎样的关系仍不清楚.作者选择香格里拉亚高山森林带受人为砍伐、过渡放牧等影响退化形成的不同类型的针阔混交林群落(石漠化草地、草地、灌木林地、疏林灌木林地)为研究对象,对其土壤种子库、地上植物多样性以及土壤理化性质进行研究,分析香格里拉亚高山退化森林带不同退化类型的针阔混交林群落土壤种子库特征及其与地上植被、土壤理化性质的相互关系,为当地亚高山退化森林生态系统的植被恢复工作提供数据支持.研究结果表明:①不同群落类型土壤种子库和地上植物多样性均极低,物种以多年生植物为主,地上和地下植物物种数量都表现为灌木林地疏林灌木林地草地石漠化草地;4种群落类型土壤种子库平均密度700.5±215.5粒/m~2,与地上植物相似性均不高,说明土壤种子库中物种萌发生长到地上的植物较少.②4种不同退化类型群落之间土壤p H值、有机质、水解性氮、全磷、全钾、全氮均存在显著性差异,灌木林地群落土壤状况最好,石漠化草地最差.③土壤种子库物种多样性特征指数与地上植被多样性指数呈正相关,与土壤理化性质呈负相关;土壤全氮、p H值、有机质、Patrick丰富度指数对土壤种子库物种多样性的影响较大,有效磷、速效钾和全磷对土壤种子库物种多样性的影响最小.④总体上看4种群落类型土壤状况均较好,植物多样性较差,人为干扰(砍伐、过度放牧等)是导致森林退化的主要因素.     

不同放牧强度高寒草甸种群优势度的动态变化

对不同放牧强度下高寒草甸草本植物不同种群的优势度变化进行了试验观察。结果表明，放牧强度不同，优势度值大的植物种类也不同，且在不同处理之间和年际之间发生变化。随着放牧强度的降低，禾本科等优良牧草在优势度较大的植物种类中所占的比例逐渐增加；同种植物的优势度也随着放牧强度的加重或减轻而发生改变。     

放牧强度和生境资源对高寒草甸群落补偿能力的影响

研究了不同放牧强度、土壤养分和水分条件对高寒矮嵩草草甸三种生境的群落物种多样性及补偿能力的影响。结果表明:物种丰富度指数R和Shannon-Weiner多样性指数H′在牧道和封育草地显著高于畜圈生境,牧道生境的物种数最高,而畜圈物种数最少,仅为牧道的54%。地上生物量在牧道和畜圈生境均发生超补偿反应,地下生物量在畜圈为等量补偿,而在牧道发生超补偿反应。对畜圈生境群落地上生物量超补偿反应贡献最大的是垂穗披碱草,而对地下生物量等补偿反应贡献最大的是矮嵩草。在牧道生境中,对地上、地下生物量超补偿反应贡献最大的均为矮嵩草。群落地上、地下生物量的相对增长率在生境间无显著差异。土壤含水量与补偿生长无相关关系,地上生物量的补偿性生长与采摘率和土壤全氮质量分数正相关。这些结果支持中度干扰假说,同时说明高寒草甸群落的补偿响应模式与群落物种在生境间补偿量的消长变化有直接关系,补偿能力同时受放牧强度和土壤营养资源,特别是氮素营养的共同影响,而土壤水分的影响相对较小。     

高山草甸坡向梯度上植物群落与土壤中的N,P化学计量学特征

选择甘南亚高山草甸坡向梯度(阴坡、半阴半阳坡和阳坡)的草地为研究对象,测定植物与土壤中全N、全P等的养分,阐明在不同生境下植物与土壤的N,P化学计量特征.结果显示:1)0～20 cm土壤中ω(N)和ω(有机质)在不同坡向阴坡>阳坡>半阴半阳坡,土壤ω(P)以及土壤水分从阳坡、半阴半阳坡到阴坡逐渐递增,土壤的ω(N):ω(P)在半阴半阳坡最低为6.23;20～40 cm土壤中ω(N),ω(P),ω(有机质),土壤水分,ω(N):ω(P)及pH值在不同坡向的变化趋势与0～20 cm的相同,但ω(N),ω(P),ω(有机质)及ω(N):ω(P)均低于0～20 cm土壤的,20～40 cm土壤水分在不同坡向均高于0～20 cm土壤的,不同土层土壤的pH值变化不大.2)植物叶片ω(P)在阳坡为(0.137±0.033)%、半阴半阳坡为(0.163±0.039)%、阴坡为(0.168±0.045)%,不同坡向差异显著(P<0.05);植物叶片ω(N)在坡向上差异不显著,植物的比叶面积从阳坡到阴坡分别为121.58±35.40,143.80±43.53,153.64±41.19 cm~2/g、阴坡、半阴半阳与阳坡差异显著(P<0.05);植物叶片的ω(N):ω(P)在阳坡为17.10,半阴半阳坡为15.4,而在阴坡为13.22,阳坡明显大于阴坡.植物群落在阳坡是P限制,而在阴坡是N限制,在一定程度上体现了植物群落对不同生境的一种适应.     

山地荒漠草原不同植物群落物种-多度关系分析

在群落样方调查的基础上,计算群落物种重要值,确定群落类型.对群落物种重要值采用分割线段模型(broken stick model)、对数级数分布(Log series distr ibution)、对数正态分布(Lognormal distribution)、几何级数分布(Geometric series distribution)等4个种-多度模型进行拟合.结果表明石质山坡(长芒草Stipa bungeana-冷蒿Artemisia frigida)群落对数级数拟合结果更好,土质山坡群落(短花针茅Stipa brevifora-长芒草Stipa bungeana)对数正态分布拟合更好,说明了2个群落结构是对2个样地环境特点与放牧干扰相互作用的响应.沙化草地(油蒿Artemisiaordosica-刺叶柄棘豆Oxytropis aciphlla)群落中油蒿处于极优势地位,占据整个群落的大多数生态空间.拟合检验表明该山地草地植被物种分布格局较符合随机生态位假说和生态位占领假说,严重的放牧干扰不仅降低了优势物种在群落中的优势程度,使次优势物种及其他物种也没能较好的发育,说明外部非生物环境对群落胁迫程度较大.     

Ecological constraints on diversification in a model adaptive radiation

Taxonomic diversification commonly occurs through adaptive radiation, the rapid evolution of a single lineage into a range of genotypes or species each adapted to a different ecological niche. Radiation size (measured as the number of new types) varies widely between phylogenetically distinct taxa and between replicate radiations within a single taxon where the ecological opportunities available seem to be identical. Here we show how variation in energy input (productivity) and environmental disturbance combine to determine the extent of diversification in a single radiating lineage of Pseudomonas fluorescens adapting to laboratory conditions. Diversity peaked at intermediate rates of both productivity and disturbance and declined towards the extremes in a manner reminiscent of well-known ecological patterns. The mechanism responsible for the decrease in diversity arises from pleiotropic fitness costs associated with niche specialization, the effects of which are modulated by gradients of productivity and disturbance. Our results indicate that ecological gradients may constrain the size of adaptive radiations, even in the presence of the strong diversifying selection associated with ecological opportunity, by decoupling evolutionary diversification from ecological coexistence.     

Spatial scale dictates the productivity-biodiversity relationship

The diversity of life is heterogeneously distributed across the Earth. A primary cause for this pattern is the heterogeneity in the amount of energy, or primary productivity (the rate of carbon fixed through photosynthesis), available to the biota in a given location. But the shape of the relationship between productivity and species diversity is highly variable. In many cases, the relationship is 'hump-shaped', where diversity peaks at intermediate productivity. In other cases, diversity increases linearly with productivity. A possible reason for this discrepancy is that data are often collected at different spatial scales. If the mechanisms that determine species diversity vary with spatial scale, then so would the shape of the productivity-diversity relationship. Here, we present evidence for scale-dependent productivity-diversity patterns in ponds. When the data were viewed at a local scale (among ponds), the relationship was hump-shaped, whereas when the same data were viewed at a regional scale (among watersheds), the relationship was positively linear. This dependence on scale results because dissimilarity in local species composition within regions increased with productivity.     

The role of parasites in sympatric and allopatric host diversification

Exploiters (parasites and predators) are thought to play a significant role in diversification, and ultimately speciation, of their hosts or prey. Exploiters may drive sympatric (within-population) diversification if there are a variety of exploiter-resistance strategies or fitness costs associated with exploiter resistance. Exploiters may also drive allopatric (between-population) diversification by creating different selection pressures and increasing the rate of random divergence. We examined the effect of a virulent viral parasite (phage) on the diversification of the bacterium Pseudomonas fluorescens in spatially structured microcosms. Here we show that in the absence of phages, bacteria rapidly diversified into spatial niche specialists with similar patterns of diversity across replicate populations. In the presence of phages, sympatric diversity was greatly reduced, as a result of phage-imposed reductions in host density decreasing competition for resources. In contrast, allopatric diversity was greatly increased as a result of phage-imposed selection for resistance, which caused populations to follow divergent evolutionary trajectories. These results show that exploiters can drive diversification between populations, but may inhibit diversification within populations by opposing diversifying selection that arises from resource competition.     

基于隔离小生境的自适应遗传算法研究

基本遗传算法存在着收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷.针对这些缺陷,本文通过对自然界中隔离机制和自适应技术的研究,发现隔离机制对于改善种群的多样性等方面有良好的作用,而交叉概率和变异概率不仅与自身的适应度值有关而且同进化代数有较大关系.本文结合隔离小生境的知识和自适应技术提出了一种基于隔离小生境技术的自适应遗传算法,并通过函数测试表明该方法能够有效改善种群多样性,提高算法的全局寻优能力和收敛速度.     

Diversity and productivity peak at intermediate dispersal rate in evolving metacommunities

Positive relationships between species diversity and productivity have been reported for a number of ecosystems. Theoretical and experimental studies have attempted to determine the mechanisms that generate this pattern over short timescales, but little attention has been given to the problem of understanding how diversity and productivity are linked over evolutionary timescales. Here, we investigate the role of dispersal in determining both diversity and productivity over evolutionary timescales, using experimental metacommunities of the bacterium Pseudomonas fluorescens assembled by divergent natural selection. We show that both regional diversity and productivity peak at an intermediate dispersal rate. Moreover, we demonstrate that these two patterns are linked: selection at intermediate rates of dispersal leads to high niche differentiation between genotypes, allowing greater coverage of the heterogeneous environment and a higher regional productivity. We argue that processes that operate over both ecological and evolutionary timescales should be jointly considered when attempting to understand the emergence of ecosystem-level properties such as diversity-function relationships.     

云南楚雄市鸟类多样性的研究

对楚雄市鸟类栖息环境：即城市市区,城市绿化区,工矿区,农田耕作区,自然保护区的调查,共记录鸟类７２种,隶属于１３目２６科,总计１１４２只个体,并运用物种多样性测定法（Ｓｈａｎｎｏｎｗｅａｖｅｒ指数和Ｓｉｍｐｓｎ指数）评价各环境中鸟类多样性,讨论了有关鸟类物种多样性与栖息环境的关系及其与人类活动干扰程度的关系．