第三讲 农业动物生态工程

第一节农业动物群落生态工程 一、放牧群落生态工程 科学家们从对野生动物群落的考察中发现,动物农业与植物农业一样存在多物种混合经营的可能性。在非洲的一些地方仍存在大量野生动物群落,这些野生物种在生境、身体的大小和寻食习性方面各不相同。对这种野生动物混合群落中持续获取动物产品产量的潜力作出的估计表明,随所研究地的湿度的升高,每平方公里的动物生物量由1吨增至30吨,不仅     

合肥环城公园植物群落结构动态变化

公园植物群落是城市绿地和生态系统的重要组成部分,研究其群落的结构与动态变化具有重要的意义。以合肥环城公园植物群落为研究对象,运用样方调查法,选取环城公园6个景区62个固定样地,对树种组成、径阶结构、健康状况、物种多样性等指标进行调查和计算,并将2016年调查数据与1997年和2004年的历史数据进行对比分析,研究近20年合肥环城公园植物群落结构动态变化,探索未来公园植物群落发展趋势,以期为今后环城公园植物景观营建以及类似的城市公园绿地植物群落配置提供借鉴和依据。研究结果表明:(1)1997年、2004年和2016年公园植物群落中乔木层种类分别为62、46和47种,密度分别为17.42株/100 m~2,7.45株/100 m~2和6.68株/100 m~2,可见乔木层植物种类和数量均呈连续减少趋势,密度也随之下降,但灌木层植物种类1997年几近于无,2004—2016年种类从23种增加到29种,密度从5.58株/100 m~2增加到14.19株/100 m~2,种类和数量均增加较快;(2)1997—2016年,树木径阶10 cm及30 cm的数量占比分别从18.80%、10.53%增加到37.08%和22.83%,树木高度5 m及15 m的数量占比分别从1.21%、5.56%增加到16.91%和14.86%,可见近20年环城公园中幼龄树木和老龄树木的占比持续增加,其成因是人为补植小树、少量天然更新及原树木生长的共同结果;(3)群落树木整体健康水平下降,健康状况达基本健康及以上的树木数量占比由89.39%下降至60.03%;(4)常绿植物数量呈增加趋势,6个不同景区常绿/落叶植物比有较大差异;(5)乔木层植物多样性几乎无变化,灌木层植物多样性增加明显,草本层植物种类单一,分布区域小。建议今后在环城公园绿地经营管理中注意维持乔木层的合理结构,应用群落中的林隙效应增植可进入乔木层的树种,同时加强对公园内大树的养护管理,提高树木整体的健康水平,选用当地灌木和草本种类增加群落垂直层次,提升群落自然度,避免林下地被单一化。     

黑河下游胡杨群落多样性沿河岸距离的变化特征

胡杨(PopuluseuphraticaOliv.)是荒漠河岸林的主要建群种之一,对维持荒漠河岸生态系统稳定和抑制荒漠化有着重要意义。为科学认识极端干旱荒漠河岸地带胡杨群落结构、多样性特征沿河岸距离的变化规律,选择黑河下游荒漠河岸地带自然分布的胡杨林作为观测样地,沿垂直河岸方向上设置9个采样点,分析沿河梯度上胡杨群落物种组成、结构、植物区系与多样性特征。结果表明:在沿河梯度上,共有物种7科9属9种,物种多样性低,胡杨在群落中占绝对优势(重要值为0.61—0.90),是群落优势建群种。植物区系贫乏,单种科和单种属占比高,具有明显温带属性,且与古地中海成分地理联系密切。随着沿河岸距离的增加,植物群落结构由乔-灌-草向乔-草类型过渡,植物群落盖度呈先上升后下降的显著变化趋势,在距河650 m处达到最大,为74.33%,灌木层盖度总体上低于乔木层和草本层。胡杨群落多样性指数偏低,Patrick指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数最大值分别为7、0.66、1.31、0.81。α多样性指数随沿河岸距离的增加呈先上升后下降变化趋势,在距河650—800 m之间达到峰值,其中Pielou指数变化不显著。Cody指数在距河650—800 m和800—950m之间出现较大值,而S?rensen指数较小,表明该区域β多样性最大,胡杨群落样地间异质性程度高。在黑河下游荒漠河地带,土壤水盐变化限制和调控着草本植物的生长和分布,对胡杨林群落多样性产生重要的影响。研究结果有助于认识该地区沿河胡杨群落结构特征及其多样性格局,也将为荒漠河岸胡杨林植物资源的管理和恢复提供科学参考。     

念青唐古拉山东南坡植被群落数量生态分析及群落多样性

研究沿海拔梯度对植被群落的影响,有助于人们进一步理解未来气候变化背景下,高寒生态系统结构和功能的响应模式。选择念青唐古拉山东南坡的典型生境,包括从海拔4 775 m到5 305 m全部范围内的植物群落。沿着海拔梯度每隔约30m设置1个样带,并在各个样带上随机设置样方,调查样方内物种数、物种高度、物种盖度、物种频度。采用群落多样性指数、应用双向指示种分析法(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)等方法,对西藏念青唐古拉山东南坡高山草甸植物群落进行了分析。TWINSPAN将所有植物群落划分为5种类型,分别为:香柏(Sabina pingii var.wilsonii)+高山嵩草(Kobresia pygmaea)灌丛草甸群落;高山嵩草+圆穗蓼(Polygonum macrophyllum)草甸群落;高山嵩草+矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸群落;高山嵩草草甸群落;流石滩冰缘植被群落。这些群落分别位于不同的海拔高度。分类结果很好地反映了植物群落类型分布与地形、海拔的关系,并在DCA二维排序图上得到了较好的验证。念青唐古拉山东南坡草地植物群落多样性在高海拔、低海拔地区较低,中间海拔高度地区较高。植物群落多样性指数呈现出草本层灌丛层流石滩冰缘的特征。多样性指数与海拔高度之间的趋势模拟均呈负二次函数关系,单峰式函数关系能较好地表达不同海拔梯度植物群落多样性和均匀度与海拔之间的分布格局。     

昆嵛山盐肤木RhuschinensisMill．群落特征及其物种多样性

根据野外典型样方调查结果,以群落植物种类组成、群落外貌特征、群落垂直结构特征、群落多样性几项指标,分析山东半岛昆嵛山国家级自然保护区盐肤木Rhuschinensis群落特征。结果表明：盐肤木群落共出现种子植物66种,隶属于32科57属。在盐肤木群落属的区系组成中,群落植物主要由温带区系和热带区系成分组成,其中温带植物属占显著优势,其次为热带分布属,说明该群落具有明显的温带性质,并具有过渡特征。群落层次分明,有乔木层、灌木层、草本层3个层次,各层次的优势种依次为盐肤木和赤松Pinusdensiflora、麻栎Quercusacutissima、披针叶苔草Carexlanceolata。盐肤木群落的物种多样性由高到低依次为灌木层、乔木层、草本层,低均匀度导致物种丰富度最高的草本层具有最低的物种多样性。调查显示盐肤木幼苗幼树多,自我更新良好,群落处于稳定增长状态。通过对群落特征和物种多样性的研究,揭示了昆嵛山盐肤木群落的自然生态规律,为保护和开发利用盐肤木提供了科学依据。     

昆嵛山盐肤木Rhus chinensis Mill.群落特征及其物种多样性

根据野外典型样方调查结果,以群落植物种类组成、群落外貌特征、群落垂直结构特征、群落多样性几项指标,分析山东半岛昆嵛山国家级自然保护区盐肤木Rhus chinensis群落特征。结果表明:盐肤木群落共出现种子植物66种,隶属于32科57属。在盐肤木群落属的区系组成中,群落植物主要由温带区系和热带区系成分组成,其中温带植物属占显著优势,其次为热带分布属,说明该群落具有明显的温带性质,并具有过渡特征。群落层次分明,有乔木层、灌木层、草本层3个层次,各层次的优势种依次为盐肤木和赤松Pinus densiflora、麻栎Quercus acutissima、披针叶苔草Carex lanceolata。盐肤木群落的物种多样性由高到低依次为灌木层、乔木层、草本层,低均匀度导致物种丰富度最高的草本层具有最低的物种多样性。调查显示盐肤木幼苗幼树多,自我更新良好,群落处于稳定增长状态。通过对群落特征和物种多样性的研究,揭示了昆嵛山盐肤木群落的自然生态规律,为保护和开发利用盐肤木提供了科学依据。     

上海宝山钢铁厂绿化植物病虫害现状与治理对策

本文调查及分析了上海宝钢植物病虫害种类及发生情况与植物种类、植物群落配置，环境污染状况的关系，认为宝钢在植物保护工作中，应引入“IPM”病虫害综合治理技术，选择绿化树种时应考虑植物对病虫害的抗性及抗污染能力，增加群落物种组成的多样性，同时应用农业技术和生物技术控制病虫害发生程度，以减少因使用农药而造成的环境污染，维持生态平衡。     

陆地生态系统植物和土壤微生物群落多样性对全球变化的响应与适应研究进展

生态系统植物和土壤微生物群落多样性受氮沉降、气候变暖、大气CO_2浓度升高(eCO_2)、极端干旱等全球变化的强烈影响,深入认识和理解全球变化下植物群落-土壤微生物群落的关系对生物多样性保护至关重要。文章综述了陆地生态系统植物和土壤微生物群落多样性对以上4种全球变化单因子和多因子(双因子、三因子及四因子)交互作用的响应与适应规律。主要结论为,(1)氮沉降、气候变暖和极端干旱均改变了植物和土壤微生物的群落组成,呈现降低、增加和无影响3种效应,大多数研究结果是降低效应,例如高氮沉降和长期低水平氮沉降减少了植物多样性,微生物群落多样性的下降幅度随氮沉降时间和量的增加而加强;气候变暖改变了植物的物候,降低了植物多样性,促使土壤微生物群落的演替分异;极端干旱导致植物组成发生了方向性的变化,植物多样性降低并促进盐生植物的生长,土壤微生物量和活性降低并促使转向渗透胁迫型策略。(2)eCO_2增加促进植物光合作用从而刺激植物的生长,对植物多样性的影响取决于资源可利用性,一般增加根际细菌和土壤真菌的相对丰度以加快土壤的碳源利用。(3)全球变化多因子交互作用下植物-土壤微生物群落多样性的关联效应主要为协同、累加、抵消或非加性等,其中氮沉降×气候变暖为累加;氮沉降×eCO_2对植物生物量的影响为协同增效,而对植物群落可能是相反或抵消;气候变暖×eCO_2对土壤微生物群落为累加;三因子和四因子交互作用对植物和土壤微生物群落为非加性,较难预测。最后指出当前的研究不足和今后的发展方向:(1)加大不同时空尺度的植物和土壤微生物群落研究;(2)精确全球变化多因子交互作用对植物和土壤微生物群落多样性影响的估算。     

沿黄河下游湖泊湿地植物群落演替及其多样性研究

沿黄河下游湖泊湿地是黄河健康生命系统的重要组成部分,其植物群落演替及其多样性研究对湿地及其生物多样性保护有重要意义。通过野外样地调查,分析了沿黄河下游湖泊湿地植物物种组成及其群落的演替模式,并计算了群落植物多样性特征指数,包括物种丰富度指数（S）、多样性Simpson指数（D）、Shannon-wiener指数（H′）、均匀度指数Pielou（E）。结果表明,研究区湖泊湿地共有77种植物,属于28科61属,除榆树Ulmus pumila Linn.为木本植物外,其余76种为草本植物,其中有1种轮藻门植物,1种蕨类植物;从空间来看植物群落演替过程为沉水植物菹草群落→纯水烛群落→水烛群落→水烛＋扁秆藨草群落→藨草群落→芦苇群落,青龙湖湿地水环境的变化,使湿地植物群落的类型也随之发生变化;群落多样性指数Shannon-wiener指数均低于1.12,Simpson指数为0.41~1,Pielou均匀度指数为0.8左右;芦苇群落的物种数最多,有32个物种,水烛群落以12种次之,菹草群落、水烛＋扁秆藨草群落和扁秆藨草群落中的物种数差别不大。沿黄河下游湿地植物群落多样性水平较低,湿地系统有向陆地系统过渡的趋势。     

高原退化湿地纳帕海植物多样性格局特征及其驱动力

对滇西北纳帕海湿地不同退化演替阶段的植物群落结构特征及多样性格局的研究结果表明:纳帕海共有植物115种,隶属38科、82属,植物群落15个,包括3个沉水植物群落、2个浮叶植物群落、6个挺水植物群落、4个草甸群落。其中原生沼泽有湿地植物25种,隶属16科、17属,3个沉水植物群落、2个浮叶植物群落;沼泽化草甸有湿地植物35种,隶属19科、26属,6个挺水植物群落;草甸有湿地植物64种,隶属28科、55属,4个草甸群落;垦后湿地仅有农作物4种,隶属4科、4属。随着原生沼泽、沼泽化草甸向草甸、垦后湿地的退化演替,植物群落伴生种增多,优势种的优势度明显下降,群落结构逐渐变得复杂;原生沼泽、沼泽化草甸植物群落分布面积萎缩,草甸、垦后湿地面积不断增大;物种丰富度与多样性指数随原生沼泽、沼泽化草甸、草甸的退化演替而逐渐增加,草甸植物物种丰富度、多样性指数最大,而垦后湿地为最低值。纳帕海植物多样性格局特征是对不同人为干扰强度与类型的响应,当前影响植物多样格局的驱动力主要是排水垦殖、无序旅游、过度放牧和周边森林的破坏等人为生产活动。     

澳门松山市政公园物种多样性特征

根据实际情况.将澳门松山市政公园植物群落分为阴香群落、假萍婆群落、假萍婆+石栗群落,调查并分析了各群落的物种多样性特征.结果表明,乔木层、灌木层和草本层的物种多样性水平表现为灌木层较高.草本层与乔木层较低.但总体而言.这些群落的植物种类都较少,物种多样性水平尤其乔木层物种多样性水平低.因此,应加强抚育,可通过生态恢复改善环境条件,为生物多样性的发展创造条件;通过林分改造促进群落物种多样性水平的提高,同时也能丰富森林景观.     

元江流域干热河谷草地植物群落结构特征与相似性分析

选择元江干热河谷典型草地群落,采用标准样地调查法,对流域上、中、下游干热河谷草地植物群落的分布特征、群落结构、种群习性等特征开展研究,结果表明：（1）元江流域上游祥云和中下游红河干热河谷草地群落中出现的植物种类最多,元江流域干热河谷草地植物群落是以灌木为主、多年生草本为辅的结构类型。（2）元江流域干热河谷草地群落中,扭黄茅（Heteropogon contortus）为优势种群,次优种群随流域环境的改变而不同。（3）元江流域干热河谷草地植物群落之间的相似性系数均在0.00～0.25之间,处于极不相似水平,种群的扩散受流域河谷通道作用影响较小。（4）种群的扩散和定居受海拔高度的影响,随着海拔高度的变化,植物群落的组成也发生变化,形成不同的群落结构。     

威海市区黑松林群落分析的研究

根据威海市区黑松林的调查结果,分析了该群落的组成和结构特征。在11500m2的样地里有维管束植物105种,它们隶属于39科89属,其中被子植物37科;裸子植物1科;蕨类植物1科。该群落以单种科和寡种科占绝大多数,单种属有75种,占总数的71%,种数大于2的有13科,占总数的33%。该群落分为乔木层、灌木层及草本层3个层次,乔木层主要以黑松Pinusthunbergli、麻栎QuercusacutissimaCarr.等种类组成,灌木层主要以麻栎组成,草本层种类较少,以禾本植物为主。该群落中、高位芽植物占优势,缺乏隐芽植物。叶型以中、小型叶为主,缺乏大型叶植物。TWINSPAN将115个样方分为11个群落类型。调查结果表明本地区黑松林群落结构简单,不同黑松林群落结构差异较小,且物种丰富度低,是人为干扰强烈所致。     

塔里木河下游植物群落结构特征分析

对塔里木河下游经30a断流后的应急输水河畔植被进行外业调查,分析了调查区植物群落的种类组成、垂直结构、密度结构以及优势种群的格局分布,旨在了解输水后研究区植物群落在结构特征方面恢复程度。结果表明:调查样地内有植物13种,其中胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、花花柴(Karelinia caspica)和疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为优势种。不同地下水条件物种的重要值不同,表现在不同离河距离具有不同的物种组成结构,随地下水埋深不同植物群落由以胡杨和胀果甘草为主到以柽柳、黑果枸杞、花花柴和疏叶骆驼刺等抗旱耐盐碱植物为主。乔木层密度随着离河距离加大而减小,灌木层和草本层密度随离河距离加大呈先增加后减小的趋势。群落垂直结构随离河距离加大由乔-灌-草3层逐渐转变为灌-草2层,随离河距离加大趋于简单。优势种群胡杨在离河300m以内呈聚集分布,聚集强度随离河距加大而增强;柽柳灌丛在离河50m呈均匀分布,离河150m以外呈聚集分布,但离河750m段有向随机分布发展趋势。植物群落结构特征在不同的离河距离具有差异,说明经过输水下游植物群落的恢复在结构特征方面有响应,为区域生态治理和保护提供科学依据。     

洞庭湖湿地典型植物群落生活型构成及其环境影响因子

通过分析植物生活型可以了解植物群落结构及其环境的关系.采用样带法对洞庭湖湿地南荻、苔草、辣蓼和虉草4种植物群落物种多样性、植物生活型结构及环境因子开展调查研究.结果表明:洞庭湖湖湿地不同高程下典型植物群落物种多样性指数呈明显的规律性变化,表现为沿高程变化呈"V"型特征,即高、低程区高,中程区低,物种多样性指数的变化可能与地下水埋深及物种特性相关;植物群落生活型以一年生植物为主,其次为地下芽和地面芽植物,地上芽和高位芽植物分布较少;群落物种生活型类型及相同生活型植物在群落中的比例随高程的递增而增加;CCA分析表明,土壤物理性质的变化对植物群落生活型的构成影响极为重要,其中地下水位和高程的变化对植物生活型分布起着决定性作用.因此,地下水位和高程影响群落物种多样性指数,同时地下水位和高程的变化决定植物生活型的分布.     

古田山国家级自然保护区黄山松群落特征及物种多样性研究

通过对黄山松群落特征及物种多样性进行分析,结果表明,古田山自然保护区黄山松群落植物种类较丰富,科属组成分散,区系成分较复杂。从属的地理成分来看,温带分布的属多于热带分布的属。群落的生活型以高位芽植物为主,地下芽植物次之。该群落叶的性质以小型叶、单叶、草质、非全缘为主。群落垂直结构复杂,地上成层现象明显,可分为乔木层、灌木层和草本层,并有一定数量的层间植物。乔木层、灌木层和草本层的物种多样性大小依次为灌木层>乔木层>草本层。     

黔西北黄杉群落物种多样性的海拔梯度格局

研究海拔高度对黄杉群落物种多样性的影响,为珍稀濒危植物黄杉的保育和喀斯特山地生物多样性的保护提供科学依据。采用样地法调查不同海拔梯度黄杉群落的物种组成,分析其区系特征,研究黄杉群落物种多样性的海拔梯度格局和维持机制。样地内共记录种子植物50科95属124种,群落内植物属的地理成分复杂、多样,具有明显的温带性质;随着海拔的增加,黄杉群落灌木层和草本层的物种丰富度指数S、Shannon-Wiener多样性指数H、Simpson优势度指数D和Pielou均匀度指数J均呈单峰格局变化趋势,且在不同海拔上存在显著差异(P0.05),但灌木层物种的Pielou均匀度指数不显著(P≥0.05);相邻海拔间的β多样性指数变化趋势不同,灌木层物种的S?renson指数呈双峰曲线,草本层物种的S?renson指数呈单峰曲线,灌木层和草本层的Cody指数均呈单峰曲线;随着海拔高差的增加,黄杉群落草本层物种的S?renson指数逐渐减小,其它均无明显变化规律。整体来看,相对海拔导致的水热条件差异是影响喀斯特山地物种多样性垂直分布格局的主要因素,其中,中海拔地带黄杉群落的物种多样性最高,这对黄杉种质资源的保护和维持具有重要意义,同时对喀斯特山地植物群落的管理和生态系统稳定的维持也具有重要指导意义。     

晋西北饮马池山植物群落物种多样性沿海拔梯度的变化

物种多样性对海拔梯度的响应是植物生态学研究领域的热点。为探究温带半干旱-半湿润过渡地带山区物种多样性沿海拔梯度的分布规律,以吕梁山脉北段饮马池山为研究对象,通过野外群落调查,分析了饮马池山阳坡植物群落α多样性和β多样性对海拔梯度的响应。结果表明:在海拔梯度上,样地内共调查物种29科69属97种,群落物种组成具有明显的温带性质;从低海拔到高海拔植被依次分布有山前山地草原(1 710-1 915 m)、山地灌丛草原(1 915-2 110 m)、山顶亚高寒草甸(2 110-2 200m),灌草丛群落主要分布在1 900-2 100m。植物群落草本层α多样性大于灌木层,随着海拔的升高,植物群落物种丰富度呈"M"型变化趋势,在1915m和2110m处最大;灌木层α多样性指数呈单峰型变化趋势,在2 060m处最大;草本层α多样性指数呈波动变化趋势,α多样性指数在1 900-2 100m处呈下降趋势。Sorensen指数在海拔1 860-1 915 m和2 110-2 153 m之间出现两个最小值,而Cody指数出现两个峰值,表明该海拔地段β多样性最大,样地群落间相似性低,成为物种更替速率较快的过渡地带。在温带山区,以β多样性为指标测量群落间或生境间环境梯度变化较为可行,海拔变化对山地植物群落物种多样性差异产生直接或间接的影响,这对管理和恢复温带山地植被以及维持生态系统稳定具有重要指导意义。     

二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响

从入侵植物和入侵植物群落两个方面,综述了大气二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响。二氧化碳浓度升高,可以增加C3植物的入侵性,提高入侵植物的生物量、资源利用率以及繁殖能力,直接影响植物入侵;还可以通过改变土壤水分、氮循环、干扰体系等其它环境因子间接地影响植物入侵。此外,二氧化碳浓度升高,对入侵群落的初级生产量、组成与结构以及群落动态产生重要影响,改变群落的可入侵性。今后应当着重从群落水平,结合其它全球变化因子的共同作用研究二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响,同时深入探讨其作用机制以及不同植物类群对二氧化碳的响应,为入侵种的预防和控制提供理论指导。     

不同营林措施对林下层多样性和群落结构的影响

在人为活动干扰较为强烈的农林复合生态系统中,开展不同营林措施对林下层植物多样性和群落结构的影响研究,对于解决大尺度林下生境保护与小面积森林经营的矛盾问题具有重要的参考意义,也符合林区的现实需求。本研究针对东北国有林区的典型性和特殊性,于2013—2015年夏季调查了小兴安岭3种主要营林措施(割灌抚育、采伐和林下种植)对森林下层植物群落物种组成、结构特征、物种多样性及林下层生物量的影响。结果表明:草本层物种更容易受到人类管理活动的影响,其物种组成的变化大于灌木层的变化;3种经营措施都会降低灌草层盖度,种植样地灌草层高度和盖度下降最显著,相比对照组,其灌木和草本层盖度分别降了40%和54%;割灌时间越久,灌木层高度越高;3种经营措施均降低了物种多样性,其中种植作业的干扰最强烈,种植措施对灌木层的破坏高于草本层;生物量从高到低排序依次为2010年割灌样地、对照样地、采伐样地和种植样地,其值分别为2.1、2、1和0.4 kg?m~(-2)。本研究发现割灌抚育、采伐、林下种植等措施对森林下层植物组成、群落结构特征、物种多样性等方面均有不同程度的影响,整体而言,种植方式的干扰最为强烈。