宁夏荒漠草原过渡带典型植物群落多样性与土壤养分关系研究

宁夏荒漠草原过渡带典型植物群落多样性与土壤养分关系

研究

1、引言

草地生态系统在漫长演化过程中与环境形成了特定结构，这种特定结构是维持该生态系统功能和过程的基础。自然状态下草地生物多样性会受到环境及人类干扰等因素的影响，其生物多样性与生物量的关系一般表现为4种形式，即线性关系、非线性单峰关系、S型曲线和非相关关系。近年来的研究主要强调人为因素对草地生物多样性的影响，而自然状态下草地生物多样性与生物量之间相互关系并没有受到足够的重视。荒漠草原具有生态环境的脆弱性和气候的波动性，深入理解生物多样性与生物量之间的关系及其影响因子有助于防止荒漠化、预测生产力和草地长期可持续稳定发展。目前，国内关于草地生物多样性与生物量的研究多集中在高寒草甸、典型草原和交错带等生态系统，而较少的关注荒漠草原自然状态下的生物多样性与生物量的关系，鉴于此，本文以荒漠草原自然状态下6种群落为对象，测定其生物多样性指标、土壤理化因子、地上-地下生物量及枯落物量等，旨在阐述和揭示自然状态下荒漠草原生物多样性与生物量之间的关系及其影响因子，以期为草地生物多样性、长期的生产力预测、生态系统功能维持理论与恢复技术提供科学依据。

研究主要内容

宁夏荒漠草原过渡带6种不同植物群落多样性与土壤养分关系研究，主要内容包括：（1）不同群落多样性与生物量特征；

（2）不同群落土壤养分与多样性关系；

（3）不同群落枯落物及其化学计量学特征；

（4）不同群落及个体植物、根系养分及其化学计量学特征；

二、材料与方法

2.1研究区自然概况

宁夏荒漠草原过渡带是黄土高原向鄂尔多斯台地，半干旱区向干旱区、干旱草原向荒漠草原过渡带、农业种植区向牧区过渡的重叠区，土壤类型主要是灰钙土，伴有风沙土和黑垆土，腐殖质层较薄，土壤结构松散，肥力低下，植物成分比较单一，以旱生多年生草本植物为主，混生大量旱生小灌木，具有明显的旱生形态，主要由禾本科（Gramineae）、菊科（Asteraceae）、百合科（Liliaceae）、蒺藜科（Zygophyllaceae）、豆科（Leguminosae）和十字花科（Cruciferae）等植物。研究区位于宁夏中东部盐池县毛乌素沙地南缘和黄土高原过渡带之间，属干中温带半干旱区、欧亚草原区、中部草原区的过度地带，是典型的鄂尔多斯台地，典型的大陆性气候，热量丰富，年降水量在150-450 mm之间，年际波动大，主要集中7~9月，约占全年的60%以上，年蒸发量在1221.9~2086.5 mm，年日照2867.9 h，年平均气温8.2℃，有效积温约为2944.9℃，无霜期128 d。选取以长芒草（Stipa bungeana）、蒙古冰草（Agropyron mongolicum Keng）、甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）、牛心朴子（Cynanchum komarovii Al.i Al.）、黑沙蒿（Artemisia ordosica）和苦豆子（Sophora alopecuroidesdes）植物为主要建群种的天然草地类型（典型无干扰情况下），具有典型和代表性，占各群落草地面积的80%以上。

2.2实验设计

宁夏荒漠草原过渡带（从南到北）沿降雨梯度150-400 mm，对应不同土壤类型，沿纬

度选取自然状况下6种不同群落为研究样地，每个群落设置5个样方，共完成样方30个。

共调查到植物共27科68属95种，6种不同群落的基本生境特征和介绍详见表1，表1统计

了各群落所有样方各项基本资料，一定程度上反映了荒漠草原过渡带沿土壤类型和纬度群落

变化的总体特征和大致规律。

表1荒漠草原过渡带不同群落生境特点

Table 2-1 The basic characteristics of different communities and environmental condition in desert steppe

群落类型经纬度土壤类型年降雨量（mm）海拔（m）坡向坡度（%）地理位置长芒草群落

106°42′38″ E

黄绵土400 1681 阳坡10~15 麻黄山

蒙古冰草群落37°27′30″ N

106°57′26″ E

灰钙土300 1539 阳坡0~10 大水坑

甘草群落37°36′18″ N

106°47′42″ E

灰钙土300 1352 阴坡20~40 黑土坑

牛心朴子群落37°46′06″ N

107°10′04″ E风沙土300 1541 阳坡20~30 王乐井

黑沙蒿群落38°02′29″ N

107°03′48″ E

风沙土200 1469 阳坡10~20 高沙窝

苦豆子群落37°48′56″ N

107°27′42″ E风沙土250 1386 阴坡20~30 杨寨子

2.3样品采集

2.3.1植物取样方法

选取长芒草（Stipa bungeana）、蒙古冰草（Agropyron mongolicum Keng）、甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）、牛心朴子（Cynanchum komarovii Al.）、黑沙蒿（Artemisia ordosica）和苦豆子（Sophora alopecuroidesde）6种群落样地，沿样地对角线系统取样，1 m×1 m样方法（每个群落5个样方）调查其种类组成，测定和记录群落主要生境因子，计算各群落中主要物种的重要值；采用美制GPS（全球陆地定位系统）确定样方所在的经（G）纬（L）度，海拔表测高度（H），记录坡向、坡度、小地形、地质条件、水分状况及人为干扰、放牧情况等。以直接收割法测定各群落每个样方地上生物量和枯落物含量（g·m-2），人工壕沟挖掘法（根据不同群落根系分布状况择取挖掘深度）测定地下生物量，并且在每个群落剪取足够多的优势种和常见种，带回实验室按照群落水平和个体水平将根茎叶分开测定C、N和P。

2.3.2土壤取样方法

土壤的取样点与植物样品的取样点一一对应。在每个样地以对角线交叉取样法，每个样地取样深度为0-5 cm、5-10 cm、10-15 cm，所取的土样装入自封袋，并记好标签，带回实验室做相关处理。

不同群落植物根际土壤样品采集采用Riley和Barber的抖落法[78-79]。在上述所选的样地内挖取具有完整根系的土体（根系主要分布的范围），先轻轻抖落大块不含根系的土壤，用小刀取下附在根系周围的土壤为非根际土（S），装入塑料袋内混匀，然后用刷子刷下粘附在根围的土壤（距离根围0~5 mm）作为根际土（R），取根际土尽量减少损害植物根系，对于混杂于根际土中的根系要彻底去除。每个样地各分别随机采集3株大、中、小植物根际、非根际土壤（排除植物个体大小对根际的影响），每种植物采集27株，总共采集到植物162株和324个土样（根际和非根际土），刚采集的新鲜土样塑封袋盛装在保温箱内4℃保存以测定土壤微生物量及含水量，然后风干去除有机碎片，过2 mm筛用以测定土壤理化指标及养分。

根际富集率E（Enrichment ratio）反映养分的富集程度，E值的大小反映土壤性状值在

植物根际的富集程度，同时也反映了植物根际效应的强弱，计算公式如下：

E=[（根际含量-非根际含量）：非根际含量]×100 %

2.4样品分析

2.4.1生物多样性指数

群落生物多样性是生物丰富度和均匀度的函数，有关群落生物多样性的计算模型很多，它们的差别在于对丰富度和均匀度这两个变量所赋予的权重不同，通过实测数据的比较验证，选用Shannon-Wiener 多样性指数、Simpson 优势度指数和Pielou 均匀度指数，其计算公式为[80]

：

Patrick 丰富度指数：Pa=S （1）

Shannon-Wiener 多样性指数（H ）：∑-=P i I n P i

H （2）

Simpson 优势度指数（D ）：2)(1∑-=Pi D （3） Pielou 均匀度指数（JP ）：I n S

Pi PiIn JP /∑-= （4）

InS H JP /=

式中S 代表样方内物种数目；P i 为样方内种的相对重要值；相对重要值（P i ）=（相对覆盖度+相对高度+相对多度）/3

2.4.2土壤理化性质的测定

土壤含水量采用烘干法测定；土壤pH 采用电极电位法测定（土水比浸提液1：2.5）；电导率EC 采样P4多功能测定仪测定；土样研磨过0.5 mm 筛用于SOC 、TN 和TP 的分析，SOC 采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；TP 采用NaOH 碱溶-钼锑抗比色法测定；有效磷采用NaHCO 3浸提-钼锑抗比色法测定；TN 采用半微量凯氏定氮法测定；碱解氮采用NaOH-H 3BO 3法测定。

2.4.3植物化学计量的测定

植物C 和N 采用元素分析仪测定（Element ，德国），植物P 采用H 2SO 4—H 2O 2消煮法。

2.4.4土壤微生物量碳、氮的测定

土壤微生物量碳、氮采用氯仿熏蒸-K 2SO 4浸提法，新鲜土壤经氯仿熏蒸处理，微生物被杀死，细胞破裂后，细胞内容物释放到土壤中，导致土壤中的可提取碳、氨基酸、氮、磷和硫等大幅度增加，通过测定浸提液中C 和N 的含量可以计算土壤微生物量C 和N 。计算公式如下：

微生物碳=（熏蒸的有机碳-未熏蒸的有机碳）：0.38/微生物氮=（熏蒸的全氮-未熏蒸的全氮）/0.45。

其中，0.38和0.45分别为氯仿熏蒸杀死的微生物体中的C 和N 被浸提出来的比例。

2.5数据分析与统计方法

采用EXCEL 2003.0和SPSS 18.0进行数据的存储和初步处理，单因素进行方差分析（one-way ANOVA ），最小显著差异法（LSD ）比较显著性，主成分和聚类分析用SPSS 18.0软件，曲线回归分析C 、N 、P 含量及其化学计量比值之间的关系；相关性采用Pearson’s 相关系数分析，所有数据测定结果表示为平均值±标准误；运用CANOCO for Windows 4.5进行不同群落多样性与环境因子的RDA 排序；Origin 7.5作图。

三、结果与分析

3.1不同群落多样性特征

生物多样性是群落结构和功能复杂性的度量和特征的定量指标，表征着生态系统群落的结构复杂性，体现了生物群落的结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异。图3-1采用所有样方物种数目、高度和覆盖度分别计算了相应的多样性、均匀度和优势度等指数，比较各群落Shannon-wiener指数可知，牛心朴子群落物种数目最多，其次为甘草群落、蒙古冰草群落、黑沙蒿群落，苦豆子群落次之，长芒草群落物种数目最少，说明牛心朴子群落复杂程度较高，长芒草群落物种类较少，群落复杂程度相对简单；比较各群落Patrick丰富度指数可知，牛心朴子群落丰富度指数最高，长芒草和苦豆子群落丰富度指数最低，二者相差将近4倍，黑沙蒿、蒙古冰草、甘草群落Patrick指数相差并不大。

Simpson指数是反映群落中物种优势程度的指标，值越大，说明群落中优势物种越少；反之则说明群落中优势物种越多。牛心朴子和苦豆子群落Simpson指数最高且差异不大，即二者的物种优势度没有明显差别，甘草群落、蒙古冰草群落、黑沙蒿群落Simpson指数相差不大，长芒草群落Simpson指数最小，与其他群落Simpson指数均达到显著差异水平，说明长芒草优势物种相对较多，在一定程度上形成了单优群落。

牛心朴子和苦豆子群落Pielou指数较大，黑沙蒿、甘草、蒙古冰草群落次之，长芒草群落Pielou指数最低，这说明牛心朴子和苦豆子群落中物种分布均匀性较好，二者在群落中的生态贡献较大，而长芒草群落中物种分布均匀性较差。

图1 荒漠草原过渡带不同群落多样性各指数

Figure1 Diversity index of different communities in desert steppe

3.2不同群落生物量与枯落物特征

由图2可知，荒漠草原过渡带不同群落枯落物量、地上-地下生物量分布表现出一致规律，整体看来，均表现为地下生物量>地上生物量>枯落物量，也即由地上生物量到枯落物再到地下生物量过程中，其有效归还系数逐级递减；蒙古冰草、长芒草、黑沙蒿、甘草、牛心朴子、苦豆子群落地上生物量占总物质量的比例分别为24.64%、28.94%、34.35%、35.13%、16.44%、18.50%，枯落物量占总物质量的比例分别为15.37%、19.39%、15.12%、7.77%、11.08%、10.05%，地下生物量占总物质量的比例分别为60.00%、51.67%、50.53%、57.10%、72.48%、41.45%；不同群落枯落物含量（g·m-2）变化范围在43.92~300.55之间，地上生物量（g·m-2）变化范围在80.68~682.63之间，地下生物量（g·m-2）变化范围在224.42~1004.16之间；蒙古冰草、长芒草、黑沙蒿群落枯落物量、地上和地下生物量明显高于甘草、牛心朴子和苦豆子群落；而牛心朴子群落地上生物量最低，地下生物量较高，从而说明了牛心朴子群落对荒漠草原过渡带脆弱环境的适应策略。

图2 各群落生物量与枯落物含量（g·m-2）

Figure 3-2

3..3荒漠草原过渡带群落生物量与枯落物的模型拟合

将荒漠草原过渡带不同群落枯落物量、地上生物量（鲜重）分别与地下生物量（鲜重）（g·m-2）进行曲线拟合，旨在研究枯落物量、地上生物量对地下生物量贡献及其生长模式。由图2可知，通过曲线最优建立模型得到地上生物量与地下生物量呈指数函数，对应拟合方程为：y=245.78×e0.0018x（R2=0.7311，P=0.032）；枯落物量与地下生物量呈显著的线性关系，对应拟合方程为：y=2.449x+162.40（R2=0.8108，P=0.015），初步表明了荒漠草原过渡带群落生长呈异速生长，其中枯落物对荒漠草原过渡带地下生物量贡献较大，初步表明了地下生物量更加依赖于地表枯落物。

采用单元回归法，通过SPSS 18.00对所有样方Shannon指数与地上生物量进行曲线拟合，选择其中较为简单、解释程度高、R2较大的函数曲线作为最终结果，由图3可知，群落地上生物量与生物多样性之间呈极显著负非线性相关，相关形式符合单峰曲线，对应方程为：y=-5.5x2+0.0197x-0.1716（R2=0.7485，P<0.001）；生物多样性随着地上生物量的增加而增加的速率是不断变化的，起初生物多样性随地上生物量增加而增加的作用比较明显，一定阶段达到最大值后渐变缓和，最后呈下降趋势；图3-3显示了群落地下生物量与多样性之间呈极显著的线性相关，对应方程为：y=0.0017x+0.8420（R2=0.3428，P<0.05），多样性随地下生物量的增加而增加的速率基本保持不变，由此可见，荒漠草原过渡带生物多样性指数的显著变化是群落通过调节地上和地下生物量的生长速率来应对其环境的变化。

图3-3荒漠草原过渡带群落生物量与枯落物的模型拟合

小结与讨论

图3-1结果显示了荒漠草原过渡带不同群落生物多样性与物种丰富度、均匀度、生态优势度指数变化规律基本保持一致，与彭少麟等人[85]的研究结果相符。长芒草群落生物多样性指数、均匀度、优势度均显著低于其他群落，反映了长芒草群落物种组成或水平格局多为团块状分布，明显表现出单优群落的特征；苦豆子和牛心朴子群落较高的生态优势度，对应的生物多样性较为突出，由长芒草群落到苦豆子和牛心朴子群落的过程中，生物多样性指数增加，种间资源利用竞争和资源分享程度增强，单优群落特征并不明显，这是应对荒漠草原过渡带脆弱环境的结果；豆科植物甘草是碱性钙质土的指示植物，生物多样性指数较高，与该区的淡灰钙土相吻合。综合分析图3-1可知荒漠草原过渡带各群落物种数目、大小、空间配置格局等形成了不同的结构水平，多样性指数愈大，群落的结构愈复杂，该生态系统对环境波动的缓冲功能就越强[86]，本研究中各群落Simpson指数与Pielou指数结构非常相似，说明优势种不明显的群落均匀度较大，而优势种较明显的群落均匀度较小，除了长芒草其他群落均没有明显的优势种，且群落结构变化较大、组成不稳定。

地表枯落物为物种的生长和发育提供了一定的营养来源，图3-3显示了荒漠草原过渡带地表枯落物与地下生物量呈显著的线性关系，初步表明了地下生物量更加依赖于地表枯落物；牛心朴子和甘草群落生物多样性较高，环境的波动会让二者表现出一定的“缓冲效应”导致植物覆盖度偏低；植物覆盖度减少了土壤水分的散失，从而保证了枯落物的养分有效归还和利用，有利于生物多样性的提高。

由图3-3可知，荒漠草原过渡带群落生物多样性与地上生物量呈单峰曲线关系，表明生物多样性和地上生物量均受种间竞争和环境饱和度上限的影响，初步显示了各群落地上部分种

间作用、资源利用程度基本表现一致规律，与乌云娜等[87]、Leibold等、Guo等[89]的研究结

果一致。其中单峰曲线最高值区域出现在甘草和牛心朴子群落所分布的区域，变化范围在1.92~1.35之间，下降区域表现为黑沙蒿群落，变化范围在0.81~0.83之间。从生态位角度考虑，甘草、牛心朴子群落物种生态位较窄，资源竞争并未达到最大；而黑沙蒿半灌木群落物种组成较为单一，对资源竞争较大，因此，黑沙蒿群落生物多样性会随生物量的增大而减小；从甘草、牛心朴子到黑沙蒿群落过程中，生活型发生改变，草本种类减少，种间竞争更加激烈，单位面积地上生物量增加，多样性降低[88]。导致荒漠草原过渡带此类分布格局差异的原因一方面是由于荒漠草原过渡带区年际降水波动大，造成生物多样性和生物量的变异性较高；另一方面由于环境最大容量的限制，生物多样性增加到峰值后呈下降趋势。但综合比较生物多样性与生物量的之间的相互关系具有尺度特征，不同时空尺度下二者具有不同的表现规律和作用过程。

以往的研究并没有讨论地下生物量与多样性之间的关系，由图3-3可知荒漠草原过渡带生物多样性与地下生物量呈指数函数关系，显示了地下生物量并没有受到种间竞争以及环境资源限制的影响，可能由于荒漠草原过渡带脆弱环境条件下，地下部分协同的积极效应要大于它们之间的竞争排斥效应，从而地上群落多样性越高，地下生物量越高。综合以上分析表明荒漠草原过渡带各群落通过多样性及生物量来响应其空间异质性及干旱的生态环境来提高其生存能力，各群落均具有相应的繁殖策略。

诸多研究结果显示地上-地下生物量的分配关系支持等速生长模式。本实验以宁夏荒漠草原过渡带6种不同群落为研究对象，群落水平地上-地下生物量能够较好的用指数函数拟合，支持异速生长模型。由于取样偏少和采集地下部分偏差较大，无论对于种内还是种间，群落水平根冠比可塑性较大，种群为了自身的生存与繁殖，将更多的生物量分配于营养器官，属于不同资源利用等级物种的一种生存模式，同时也是对荒漠草原过渡带脆弱环境的一种繁殖策略[92]。

3.4荒漠草原过渡带不同群落土壤养分

3.4.1不同群落土壤养分垂直分布

从图3-4可以看出，不同群落土壤养分总体上随土层深度的增加呈下降趋势，土壤养分均以0-5 cm土层最高，10-15 cm土层土壤养分含量最低；随着土层深度的加深，不同群落土壤养分均相应高于上一土层，“表聚性”较为明显，5 cm土层以下不同群落土壤养分急剧下降；同层土壤各养分相比，基本呈现长芒草>蒙古冰草>牛心朴子>苦豆子>甘草>黑沙蒿规律，局部有所波动。

图3-4不同群落土壤养分垂直分布

3.4.2不同群落土壤微生物量垂直分布

由3-5可知，不同群落土壤微生物量碳和氮总体上随土层深度的增加呈下降趋势，土壤养分均以0-5 cm土层最高，10-15 cm土层土壤养分含量最低；随着土层深度的加深，不同群落土壤微生物量碳和氮均相应高于上一土层，“表聚性”较为明显，5 cm土层以下不同群落土壤微生物量碳和氮急剧下降；同层土壤微生物量碳和氮相比，基本呈现长芒草>蒙古冰

草>牛心朴子>苦豆子>甘草>黑沙蒿规律，局部有所波动。

图3-5不同群落土壤微生物量垂直分布

3.4.3不同群落土壤养分含量比较

土壤养分是影响荒漠草原过渡带区植物群落分布及多样性的主要限制性制约因素，综合图3-6分析可知不同群落土壤养分含量基本保持一致的变化规律，总体看来，长芒草群落土壤养分显著高于其他群落（P<0.05），6种群落土壤水分表现为：长芒草>蒙古冰草>牛心朴子>甘草>苦豆子>黑沙蒿，土壤有机碳表现为：长芒草>蒙古冰草>牛心朴子>苦豆子>甘草>黑沙蒿，土壤全氮表现为：长芒草>蒙古冰草>牛心朴子>苦豆子>甘草>黑沙蒿，土壤全磷表现为：长芒草>蒙古冰草>黑沙蒿>牛心朴子>苦豆子>甘草，蒙古冰草、黑沙蒿、牛心朴子、苦豆子和甘草之间没有显著差异（P>0.05），有效磷表现为：长芒草>蒙古冰草>黑沙蒿>牛心朴子>甘草>苦豆子，碱解氮表现为：长芒草>蒙古冰草>苦豆子>甘草>牛心朴子>黑沙蒿，微生物量碳表现为：长芒草>蒙古冰草>苦豆子>甘草>牛心朴子>黑沙蒿，微生物量氮表现为：

长芒草>蒙古冰草>苦豆子>甘草>牛心朴子>黑沙蒿。

注：不同小写字母表示不同群落间差异显著（P<0.05）。

图3-6不同群落土壤养分含量比较

3.4.4不同群落土壤碳氮相关性

由图3-7可知，不同群落有机碳与全氮呈极显著线性正相关性，直线方程能够反映二者

之间的关系及变化趋势，回归方程为y=7.1559x+0.7571(R2=0.5076，P<0.01)；有机碳与全磷

呈极显著线性正相关性，回归方程为y=0.0587x+0.6435(R2=0.6435，P<0.01)；全氮与全磷呈极显著线性正相关性，回归方程为y=0.5251x+0.0534(R2=0.5098，P<0.01)；微生物量碳与微生物量氮呈极显著线性正相关性，回归方程为y=0.2774x+1.4370(R2=0.6497，P<0.01)；有机碳与微生物量碳呈极显著线性正相关性，回归方程为y=13.447x+28.183(R2=0.7463，P<0.01)；全氮与微生物量氮呈极显著线性正相关性，回归方程为y=37.491x+8.0284(R2=0.4843，P<0.01)。

图3-7不同群落土壤碳氮相关性

3.5群落多样性与土壤相关性分析

由表3-1可知，土壤容重与均匀度指数呈极显著正相关（P<0.01），与多样性指数呈显著正相关（P<0.05），与枯落物含量呈极显著负相关（P<0.01）；土壤有机碳与地上生物量、地下生物量、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数和优势度指数呈极显著的正相关（P<0.01）；土壤全氮与多样性指数和优势度指数呈极显著正相关（P<0.01），与丰富度指数、均匀度指数和地下生物量呈显著正相关（P<0.05）；全磷与均匀度指数、多样性指数和优势度指数呈极显著正相关（P<0.01）；有效磷与均匀度指数、优势度指数和地下生物量呈极显著正相关（P<0.01），碱解氮与丰富度指数、均匀度指数、优势度指数和地下生物量呈极显

著正相关（P<0.01），与多样性指数呈显著正相关（P<0.05）；微生物量碳和微生物量氮与丰富度指数、多样性指数、均匀度指数和优势度指数呈极显著的正相关（P<0.01）。

表3-1荒漠草原过渡带不同群落各指标Pearson相关性分析

Table 3-1 Pearson’s correlation coefficients among different community indicators of desert steppe 丰富度指数均匀度指数多样性指数优势度指数地上生物量地下生物量枯落物量容重0.226 0.606** 0.407* 0.576** -0.182 -0.242 -0.577** 电导率0.270 -0.065 0.213 0.068 -0.082 0.270 0.346 pH 0.150 -0.207 0.048 -0.129 0.163 0.133 0.102 含水量0.146 0.490* -0.294 0.437* 0.516** 0.490* -0.088 有机碳0.548** 0.539** 0.559** 0.687** 0.551** 0.512** 0.599** 全氮0.418* 0.496* 0.680** 0.796** 0.142 0.408* 0.050 全磷0.312 0.608** 0.641** 0.777** 0.226 0.311 0.309 有效磷0.454* 0.645** 0.439* 0.610** -0.232 0.489* 0.164 碱解氮0.532** 0.666** 0.477* 0.773** 0.223 0.541** 0.128 微生物量碳0.552** 0.715** 0.689** 0.785** 0.000 -0.088 0.364 微生物量氮0.554** 0.482* 0.636** 0.658** -0.326 -0.489 -0.071 **相关性在0.01水平上显著（双尾），*相关性在0.05水平上显著（双尾）

** Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed)，*Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed).

3.6不同群落植物多样性冗余（RDA）分析

为了更好地揭示植物多样性与土壤之间的相互关系，本研究采用RDA分析方法，通过对6种不同群落土壤理化性质及养分等指标的对比分析，并在此基础上将群落数据（S丰富度指数，D优势度指数，H多样性指数，JP均匀度指数）作为响应变量(Response variables)，土壤养分和理化性质等指标（LI 枯落物含量，AB 地上生物量，UB 地下生物量，BD 土壤容重，SW 土壤含水量，EC 电导率，SOC 土壤有机碳，TN 土壤全氮，TP 土壤全磷，AN 土壤碱解氮，AP 土壤有效磷，MBC 微生物量碳，MBN 微生物量氮）作为解释变量( Explaining variables)，利用多元统计分析手段(主要是RDA)，提取能解释显著影响群落变化的指标。RDA 分析是一种直接梯度分析方法，能独立保持各个变量对环境的贡献率，在不同的变量组合下可进行单个变量的特征描述，可将研究对象和环境因子排序表示在一个图上（图3-8），直观地显示两组变量之间的关系，箭头所处的象限表示环境因子与排序轴之间的正负相关性，箭头连线的长度代表着某个环境因子与研究对象分布相关程度的大小，连线越长，代表这个环境因子对研对象的分布影响越大。箭头之间的夹角越大代表着环境因子的相关性越小，夹角越小，相关性越大，箭头与排序轴的夹角代表着某个环境因子与排序轴的相关性大小。

RDA分析结果显示（表3-2），前2个排序轴特征值分别为0.625和0.331，第一排序轴可反映不同群落多样性与土壤因子的梯度变化特征，不同群落多样性与环境因子2个排序轴的相关性均为1.000，前2个排序轴特征值占总特征值的96.74%，蒙特卡罗检验分析环境因子对群落多样性的影响达到显著性（第一轴P=0.004，F=3.18；第二轴P=0.003，F=2.79），能够很好的解释环境因子对群落多样性的影响。排序轴的特征值均小于真实特征值，因此可以用于解释变异。排序的结果显示6种群落丰富度指数（S）与均匀度指数呈负相关，与电导率、pH和土壤其他养分呈正相关；多样性指数和优势度指数更取决于枯落物、地上和地下生物量；沿RDA第1排序轴，随着显著性影响因子土壤养分各指标的增加，群落多样性指数增加，沿第2排序轴，随着土壤电导率和pH值的增加，群落多样性指数逐渐降低。

表3-2 RDA 排序结果

Table 3-2 RDA ordination summar

排序轴 Axis 轴1 Axis1 轴2 Axis2

特征值 Eigenvalues 0.625 0.331 变量累积百分比 Cumulative percentage variance

物种数据 Species date 62.3 85.6 物种-环境关系 Species-environment relationship 62.3 85.6

蒙卡罗检验 Summary of Monte Carlo test：

P值 P-value 0.004 0.003

F值 F-ratio 3.18 2.79

物种-环境相关性 Species-environment correlation 1.000 1.000 变量解释 Variable explain (%) 96.74

所有特征值之和 Sum of all eigenvalue 1.000

所有典范特征值之和 Sum of all canonical eigenvalue 1.000

*P<0.05，**P<0.01

图3-8 群落多样性与土壤因子的RDA排序图

Figure 3-8 RDA ordination of soil animal diversity and environment factors

环境因子：LI 枯落物含量，AB 地上生物量，UB 地下生物量，BD 土壤容重，SW 土壤含水量，EC 电导率，SOC 土壤有机碳，TN 土壤全氮，TP 土壤全磷，AN 土壤碱解氮，AP 土壤有效磷，MBC 微生物量碳，MBN 微生物量氮；S丰富度指数，D优势度指数，H多样性指数，JP均匀度指数

小结与讨论

土壤结构和养分状况是度量生态系统生态功能恢复与维持的关键指标之一，草原生态系统中植物与土壤之间构成相互作用和影响的统一系统[93]。土壤养分含量主要取决于有机质的输入和土壤微生物的分解等，有机物质的输入受气候条件、降雨格局、养分的有效性、土壤含水量、生长和外界干扰等影响，有机物质的分解受到土壤微生物和理化等因素的影响[94]。本研究中不同群落土壤养分随土层深度的增加逐渐降低，表层土壤养分“表聚性”较为明显（图3-4），土壤表层枯落物的累积、根系的穿透及分泌物改变了土壤养分，诱发了土壤微生物的多样性和数量的增加，加速了土壤养分循环，根系总数由表层向深层逐级递减，这种根系结构特点有利于根系吸收不同土壤层次的养分，根系在生长过程中改善了土壤物理条件，此外，受根系垂直分布的影响，随着深度的增加微生物分解活动逐渐减弱，植物碎屑在土壤中的位置越深，其分解也越慢，有机碳的输入逐渐减少，不同群落土壤养分在表层（0-5 cm）土层最高，说明地表枯落物的养分归怀对养分的积累在0-5 cm土层贡献较大。由图3-6可知，0-15 cm土层平均土壤养分基本表现为禾本科>豆科>灌木>牛心朴子群落，土壤养分不仅来源于枯落物分解，同时还来源于根系分泌物，而不同群落有机酸的分泌的种类和数量以及植物有效吸收效率不同导致了这种差异，同时这也是不同群落适应和协调干旱环境的一种机制。

图3-7可知，荒漠草原土壤有机碳与全氮呈极显著相关（P<0.01），与大部分的研究结果相吻合[95-96]。相关性分析显示，TN与TP呈极显著正相关，SOC与TP没有显著的相关性，SOC和TN主要来源于枯落物中土壤植物残体分解合成的有机质，因此，土壤SOC与TN

呈极显著的正相关，土壤各养分之间基本呈正相关，表明了土壤有机质作为碳源和其他营养成分的来源，有利于微生物活性的提高，它们之间可以看做相互作用和影响的一个地下有机整体，土壤N，P与C：N，C：P相应的呈现显著的正相关，线性方程能更好地体现这种变化关系，且N含量与P含量呈显著性正相关，体现了荒漠草原对土壤中两种营养元素需求变化的一致性，这是在荒漠草原能够稳定生长和繁殖的营养保障。

荒漠草原过渡带土壤生态系统内部因子处于动态变化和平衡中，而植物通过改变养分利用策略适应环境变化，它们之间可以看做相互作用和影响的一个有机整体。Pearson相关性分析可知，土壤养分与群落多样性之间具有较强的相关性，说明了荒漠草原过渡带群落多样性与土壤养分和微生物量等地下生态系统各指标之间的统一性，同时也说明了土壤内部各因子相互影响和作用。不同群落多样性与土壤因子的分析表明（图3-8），冗余分析（RDA）最大的优势在于能独立保持环境因子对不同群落变化的贡献率，不仅维持了良好的景观，而且对其环境因子也表现出明显的反馈作用。结合图3-8中环境因子箭头和连线长度以及研究过程中的简便性原则，不同群落多样性对土壤含水量、有机碳、全氮、全磷和植物多样性反应较为敏感，在某种程度上反映了其对不同生境的指示作用，能够表征荒漠草原的敏感性，但还需要深入研究不同群落多样性与生态因子之间的内在联系，进而揭示影响群落落结构及其分布的根本原因。此外，本研究利用RDA分析手段初步探讨了环境因子与不同群落多样性之间的关系，但研究区域仅仅是小尺度范围，因此大尺度下的环境因子与群落多样性的关系有待进一步研究探讨。

3.7不同群落植物根际效应

荒漠草原过渡带植物根系不断从外界环境吸收养分，不同的吸收速率使根际养分出现亏缺和富集。从表3-3可以看出，荒漠草原过渡带植物根际与非根际土壤微生物量碳、微生物量氮、有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、含水量及pH呈现出显著的差异（P<0.05），而土壤全磷和电导率没有明显的差异（P>0.05）。相对于非根际土壤，根际MBC平均高出30.3%，MBN平均高出72.8% ，SOC平均高出43.6%，TN平均高出63.3%，TP平均高出45.7%，TP平均高出41.3%，碱解氮平均高出68.1%，电导率平均高出3.4%，含水量平均高出25.0%，由于根系呼吸释放CO2、分泌有机酸、微生物活动产生有机酸和CO2等作用导致根际酸化，而根际pH值的降低能够提高多种矿质养分的有效性和促进养分有效性的转化和活化，本研究中土壤pH值平均低出0.7个单位，从而保证了其对微量元素的吸收和自身的生长；综合来看，荒漠植物根际对土壤养分表现出明显的富集和截存效应。

表3-3荒漠草原过渡带植物根际与非根际土壤养分平均值和富集率Table 3-3 Contents of nutrients and enrichment ratio in rhizosphere and non-rhizosphere soil of different desert

plant

项目根际（R）非根际（S）R：S 富集率（%）微生物量碳（mg：kg） MBC 125.56±10.37 a 96.38±8.56 b 1.30 ↑30.3

微生物量氮（mg：kg） MBN 15.48±2.58 a 8.96±3.21 b 1.73 ↑72.8 有机碳（g：kg） SOC 4.82±0.82 a 3.35±0.53 b 1.44 ↑43.6 全氮（g：kg） TN 0.46±0.12 a 0.28±0.09 b 1.64 ↑63.3 全磷（g：kg） TP 0.32±0.11 a 0.22±0.08 a 1.45 ↑45.7 有效磷（mg：kg）0.48±0.13 a 0.34±0.10 b 1.41 ↑41.3 碱解氮（mg：kg）15.79±4.85 a 9.39±3.96 b 1.68 ↑68.1 pH 8.46±0.09 a 9.16±0.14 b 0.93 ↓-0.7

电导率75.33±9.89 a 72.83±7.63 a 1.03 ↑ 3.4 含水量（%） 6.38±1.29 a 5.12±1.65 b 1.25 ↑25.0

注：同种植物根际与非根际土壤若字母相同表示差异不显著，P< 0.05

Note：The same letters of rhizosphere and non-rhizosphere soil indicate no significant difference at the 0.05 level

3.7.1不同植物根际和非根际土壤养分含量变化

荒漠草原过渡带6种植物根际SOC富集率大小表现为：黑沙蒿>甘草>苦豆子>牛心朴

子>长芒草>蒙古冰草，受豆科固氮作用影响，土壤TN富集率大小表现为：甘草>黑沙蒿>

苦豆子>牛心朴子>蒙古冰草>长芒草，土壤TP富集率大小表现为：甘草>黑沙蒿>蒙古冰草>

牛心朴子>长芒草>苦豆子，整体上来看（表3-4），灌丛（黑沙蒿）和豆科植物（苦豆子、

甘草）对土壤各养分的富集率均显著高于禾本科植物（长芒草、蒙古冰草）。

土壤有效成分中，黑沙蒿、苦豆子、甘草和牛心朴子根际中有效磷显著富集，而在长芒

草和蒙古冰草根际中有效磷含量亏缺显著；除了牛心朴子根际土壤碱解氮含量低于非根际，

其他5种植物根际土均表现明显的富集效应，黑沙蒿、苦豆子和甘草根际土壤碱解氮富集率

明显高于长芒草和蒙古冰草；6种荒漠植物根际土壤pH值均小于非根际，其降低幅度在

0.10-0.82个单位之间，降低幅度大小顺序为：黑沙蒿>苦豆子>牛心朴子>甘草>长芒草>蒙古

冰草，其中黑沙蒿根际pH值最小并且下降幅度最大，达0.82个单位，这说明黑沙蒿比草本

植物更容易引起根际土壤 pH值的降低；长芒草、蒙古冰草、甘草和牛心朴子根际电导率显

著富集，而黑沙蒿和苦豆子根际中电导率亏缺，亏缺率为12.79%和6.52%；含水量在6种

荒漠植物中显著富集，并且黑沙蒿、苦豆子和甘草富集率均显著高于其他3种植物。

由图3-9可知，6种植物根际MBC和MBN含量均高于非根际，其中黑沙蒿、苦豆子和

甘草根际MBC极显著富集（P<0.01），长芒草根际MBC显著富集（P<0.05），蒙古冰草和

牛心朴子根际MBC并没有达到显著富集（P>0.05）；除了长芒草根际MBN没有达到显著富

集（P>0.05），其他5种植物根际MBN均达到极显著富集（P<0.01）。综合来看，黑沙蒿、

苦豆子和甘草根际各成分富集率显著高于其他3种植物。

表3-4荒漠草原过渡带植物根际和非根际土壤养分含量变化

Table 3-4 Contents of soil nutrients in rhizosphere and non-rhizosphere soil of different desert plant

部位蒙古冰草长芒草甘草苦豆子黑沙蒿牛心朴子

有机碳SOC：（g：kg）

根际 Rhizosphere（R） 4.36±0.61 6.95±0.16 2.84±0.73 5.27±0.70 5.12±1.56 4.32±1.07 非根际 Non-rhizosphere（S） 3.59±0.50 5.45±0.15 1.51±0.48 3.09±0.53 2.58±0.53 2.90±0.64 富集率 Enrichment ratio： % 21.38 27.4287.76 70.4699.9549.06

全氮TN：（g：kg）

根际 Rhizosphere（R）0.35±0.04 0.69±0.060.32±0.03 0.34±0.170.28±0.050.77±0.03 非根际 Non-rhizosphere（S）0.26±0.04 0.58±0.070.12±0.02 0.15±0.070.11±0.060.56±0.77 富集率 Enrichment ratio： % 33.51 19.35160.54 125.00150.0038.33

全磷TP：（g：kg）

根际 Rhizosphere（R）0.22±0.03 0.59±0.110.21±0.04 0.22±0.020.29±0.010.41±0.03 非根际 Non-rhizosphere（S）0.15±0.03 0.43±0.120.13±0.07 0.16±0.010.19±0.030.28±0.07 富集率 Enrichment ratio： % 46.75 38.3568.06 33.1656.3446.67

有效磷AP：（mg：kg）

根际 Rhizosphere（R）0.32±0.06 0.42±0.050.37±0.08 0.41±0.050.71±0.140.39±0.03 非根际 Non-rhizosphere（S）0.37±0.07 0.47±0.080.24±0.05 0.26±0.030.32±0.070.29±0.06 富集率 Enrichment ratio： % -13.51 -10.6455.85 57.40118.9833.61

碱解氮AN：（mg：kg）

根际 Rhizosphere（R）14.70±1.60 29.98±3.148.40±1.05 3.03±1.2314.47±3.7124.15±2.13 非根际 Non-rhizosphere（S）8.28±3.18 21.23±2.13 2.57±0.73 0.82±0.20 3.62±2.1129.82±2.85 富集率 Enrichment ratio： % 77.46 41.21227.27 271.43300.00-19.01

pH 根际 Rhizosphere（R）9.12±0.41 9.56±0.618.96±0.15 8.74±0.458.14±0.218.83±0.56 非根际 Non-rhizosphere（S）9.22±0.95 9.79±0.529.48±0.65 9.52±0.628.96±0.359.52±0.85 富集率 Enrichment ratio： % -0.10 -0.23-0.52 -0.78-0.82-0.69

电导率EC：（μs：cm）

根际 Rhizosphere（R）74.00±5.00 83.67±9.8569.00±12.12 57.33±2.8994.67±7.6277.33±7.02 非根际 Non-rhizosphere（S）73.33±6.81 64.67±4.8965.67±7.23 61.33±5.6979.33±8.3988.67±9.87 富集率 Enrichment ratio： % 0.91 29.38 5.07 -6.5219.33-12.79

含水量SWC：（%）

根际 Rhizosphere（R） 1.37±0.56 6.38±2.16 1.52±0.58 2.53±1.020.98±0.257..45±1.23 非根际 Non-rhizosphere（S） 1.09±0.66 5.89±1.740.79±0.43 1.65±0.890.45±0.19 6.56±2.30 富集率 Enrichment ratio： % 25.69 8.32182.41 53.33117.7813.56

注：*，**分别表示根际与非根际在0.05和0.01水平上差异显著

Note：*，**indicated significant different between rhizosphere and non-rhizosphere soil at level of 0.05，0.01，

respectively.

图3-9荒漠草原过渡带不同植物根际和非根际土壤微生物量

Figure 3-9 Contents of soil microbial biomass in rhizosphere and non-rhizosphere soil of different desert plant

3.7.2不同植物根际与非根际土壤养分、微生物量相关分析

由原始数据拟合得到的回归关系经统计学检验得到拟合度参数R2，并在P<0.05水平检验

相关系数的显著性，F检验结果表明，下表中的线性回归关系均达到极显著水平，各回归关

系成立，得以下结果。由表3-5可知，荒漠草原过渡带植物根际和非根际SOC与TN均呈极

显著线性相关（P<0.01）；TN与碱解氮在根际与非根际呈显著线性相关（P<0.01）；而TP

与有效磷在根际和非根际没有显著相关性（P<0.01）；MBC与MBN在根际与非根际呈显著

线性相关（P<0.01）。TP和有效磷之间并没有表现出相关性（P<0.01），说明在荒漠植物枯

落物归还的P不足以维持植物需求，土壤磷库中P素不断转移到地上植物体内。

表3-5荒漠草原过渡带植物根际养分与非根际养分的线性回归关系

Table 3-5 The relations of linear regression in rhizosphere and non-rhizosphere soil nutrients of different desert

plants

项目 Item x y 拟合直线方程R2 F P

根际养分 Rhizosphere soil nutrients

有机碳SOC：（g：kg）全氮TN：（g：kg）y=-0.0767x+0.0380 0.5670 74.640 0.003** 全磷TP：（g：kg）有效磷AP：（mg：kg）y=34.600x+0.7234 0.6964 99.189 0.000** 全氮TN：（g：kg）碱解氮AN：（mg：kg）y=-0.0635x+0.5020 0.0047 74.640 0.002** 微生物量碳MBC：（mg：

kg）

微生物量氮MBN：（mg：

kg）

y=0.1399x+0.3386 0.7272 86.663 0.000**

非根际养分Non-rhizospher e soil nutrients

有机碳SOC：（g：kg）全氮TN：（g：kg）y=0.0763x+0.0575 0.5222 75.378 0.001** 全磷TP：（g：kg）有效磷AP：（mg：kg）y=35.786x-0.3183 0.8593 68.562 0.000** 全氮TN：（g：kg）碱解氮AN：（mg：kg）y=-0648x+0.3550 0.0161 85.332 0.006** 微生物量碳MBC：（mg：

kg）

微生物量氮MBN：（mg：

kg）

y=0.1309x+0.8870 0.7736 74.446 0.005**

注：*，**分别表示根际与非根际在0.05和0.01水平上差异显著

Note：*，**indicated significant different between rhizosphere and non-rhizosphere soil at level of 0.05，0.01，respectively.

小结与讨论

大量关于植物根际的研究表明，各种营养元素在植物根际与非根际土壤中存在很大差异[97-98]，本实验荒漠各植物根际与非根际土壤养分、微生物量及理化性质等均存在明显的差异，

由于植物的根系不断从外界摄取养分及其分泌物向根表的迁移，使得根际微区域内的养分形态、浓度和分布等方面较为复杂，这充分体现了荒漠植物在定居和发育中对养分的需求[99]。综合6种荒漠植物，以黑沙蒿根际对土壤各养分的富集率最大，苦豆子和甘草次之，黑沙蒿灌丛在脆弱环境中需要更多的营养维持根系的生长和发育，因而表现出更多的根系沉淀和养分富集；甘草和苦豆子为豆科植物，根系发达，侧根密集，根瘤菌有利于根系吸收营养物质；长芒草侧根发达，地表枯落物和根脱落物等增加了地下有机质含量，因此根际养分含量偏高；蒙古冰草和牛心朴子属于矮小草本植物，根系相对不发达，对土壤养分贡献较小。本研究还表明黑沙蒿灌丛根际富集率明显优于其他草本植物，主要是由于黑沙蒿灌丛根系发达，持水力强、生长周期长、生物量大、枯落物丰富，同时伴有养分富集的“肥岛效应”和种内营养补偿效应，促进了根际微生物的旺盛生长，因此表现出明显的根际效应，由此我们可以推测，黑沙蒿灌丛可作为改良土壤、防风固沙及退化荒漠生态区植物恢复与重建关键生物资源种。

表3-3和3-4表明不同荒漠植物根际养分均表现明显的富集作用，其中以SOC的富集作用最为明显，黑沙蒿灌丛根际对SOC的富集作用远高于其他草本植物，可能是由于黑沙蒿灌丛对土壤风蚀物质、降尘和枯落物的截获，通过发达根系以根际沉积的形式显著聚集于根际，此外，植物根系可通过一系列措施来减少根际碳损失、缓解环境的胁迫，也能通过地下根系的可塑性分配适应土壤养分有效性的改变。碱解氮在牛心朴子根际亏缺可能是由于牛心朴子生长对N素的消耗、以及根系生理代谢功能强、根际微生物活动旺盛等促进了N素向碱解氮的转化，这种现象是荒漠植物对N素缺乏的一种特殊适应策略；其他5种植物N素营养利用上不同于牛心朴子，以苦豆子和甘草的根际N素富集作用最大，其根系与根瘤菌共生可能促进了N的固定和营养的吸收。而土壤TP在根际和非根际中差异并不显著，但黑沙蒿灌丛的根际富集效果较为明显，说明其根系具有较强的吸附P素能力，由表4可知荒漠植物根际TP与pH呈极显著的正相关关系（P<0.01），表明根系分泌的有机酸对难溶性P起到一定的活化作用[103]，pH值的降低能够提高P素的转化与活化，以此抵御脆弱环境和土壤养分贫瘠等[104]。由于黑沙蒿强大根系呼吸释放CO2、分泌有机酸能力，造成其根际土壤pH 值均低于其他草本植物。综上所述，本研究初步表明荒漠植物土壤有效养分在根际存在一定的富集，它们通过降低根际pH值可以提高根际养分，有利于在脆弱环境下对土壤养分的有效利用[104]。

由于根系分泌物种类和数量繁多、影响因素相对复杂，不同分泌物之间可能存在相互替代和拮抗作用等，使得植物根系分泌物对土壤养分有效性有多重影响。本研究荒漠植物根际土壤有效养分（碱解氮和速效磷）的变化幅度高于全量养分，说明荒漠植物在土壤养分循环和吸收过程中，有效态养分较全量养分对植物根际微小的变化响应更为灵敏。其中长芒草和蒙古冰草有效磷在根际中亏缺可能是由于二者生长过程中对P素的需求量大，并且对P素的吸附和缓冲能力较弱等。因此，保持土壤中较低的有效磷可能是土壤P素持续利用的有效对策。

荒漠植物根际MBC和MBN均比非根际高，根系较为庞大的植物，其土壤微生物量也较高。黑沙蒿、苦豆子和甘草深根系植物根际微生物量富集作用高于蒙古冰草、长芒草和牛心朴子浅根系植物，与前人的研究结果一致[105-106]，蒙古冰草、长芒草和牛心朴子土壤微生物量较低，原因可能与它们发育阶段的物质分配有关，地上积累的物质大多用于发育繁殖器官，地下生物量表现负累积。虽然MBC和MBN只占SOC、TN的3%左右，但它们是植物养分转化、SOC代谢及降解的驱动力。此外，MBC和MBN差异主要与植物种群、生物学特性、土壤理化特性、枯落物质量和数量以及生长节律有关，是各种因素综合作用的结果，还存在较多的不确定性因素。

荒漠植物根际、非根际MBC与MBN之间达到显著或极显著相关性，MBC、MBN与SOC、TN、碱解氮和有效磷等土壤养分之间相关性也达到显著或极显著水平，表明MBC和

MBN具有协同性和可行性并且可以作为判断荒漠草原过渡带土壤肥力性状的生物学指标，这与许多学者的研究结果基本一致。SOC主要来源于根系分泌物和枯落物等，N素除微生物固氮或少量大气沉降外，大多来源于植物枯落物的返还、死亡的细根和根系分泌的有机物，因此根际和非根际土壤TN与SOC之间呈现出极显著相关性；本研究表明荒漠植物根际和非根际土壤养分、微生物量变化趋势基本保持一致，它们的主导控制因子也基本相同。荒漠植物根际沉积不仅为根际微生物提供了丰富的C源，还对根际土壤养分产生重大影响。因此，认识和调控根际沉积及养分的流量和方向对于建立根际环境中养分的合理分配模式具有重要作用。

植物群落多样性调查与分析(优选.)

最新文件---------------- 仅供参考--------------------已改成-----------word文本 --------------------- 方便更改 赠人玫瑰，手留余香。 植物群落多样性调查与分析 目的意义：过对植物群落多样性的调查，掌握群落多样性调查方法。通过对植物群落多样性分析，掌握群落内多样性和群落间多样性分析方法；通过对校内外荒地杂草群落多样性的调研，分析人为因素对于杂草生长的影响。 调查内容： 调查的植物包括狗尾巴草（禾本科）、马唐（早熟禾科马唐属）、狗牙根草（禾本科狗牙根属）、灰枝笕、灰绿藜、葎草（桑科）、龙葵（茄科）、臭草（禾本科）、草熟禾、打破碗碗花等常见野生杂草。 一．基本概念 物种多样性：物种多样性是生物多样性的简单度量，它只计算给定地区的不同物种数量。在数学公式里用S代表。 物种的丰富程度跟纬度呈明显的反比关系。即使考虑高纬度地区地表面积减少等因素的修正，离赤道越远，物种就越稀少。 物种多样性的其它度量包括种群的稀有程度，以及他们具备的进化稀有特征的数量。 物种多样性是指动物,植物和微生物种类的丰富性,它们是人类生存和发展的基础。 群落物种多样性是群落生态学研究中的重要内容,是物种丰富度和分布均匀性的综合反映,体现了群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异。城市植物的多样性是维持城市生态平衡的关键,是其他生物重要的栖息地,是生物流动和能量交换的场所,并决定其他生物的多样性,是生态城市建设过程中不可忽略的重要指标之一。 通过调查研究，对植物群落作综合分析，找出群落本身特征和生态环境的关系，以及各类群落之间的相互联系。 二．用品与材料 1．测量仪器：测绳。

第八章 植物群落结构

第八章植物群落结构 第一节：植物群落及其种类组成 一、植物群落的概念与基本特征： （一）概念 1. 生物群落 在特定的时间、空间或生境下，具有一定的生物种类组成，外貌结构，各种生物之间，生物与环境之间彼此影响，相互作用，并具特定功能的生物集合体。 2. 植物群落 特定空间或特定生境下，植物种群有规律的组合。 即一定地段上，群居在一起的各种植物种群所构成的一种有规律的集合体。 群落生态学（synecology）是研究群落与环境相互关系的科学。 二、植物群落的基本特征 ?具有一定的物种组成物种数和个体数。 ?不同物种之间的相互影响：必须共同适应它们所处的无机环境；它们内部的相互关系必须 取得协调和发展(种群构成群落的二个条件)。 ?具有形成群落环境的功能：定居生物对生活环境的改造结果。 ?具有一定的外貌和结构：形态结构、生态结构、营养结构。 ?具有一定的动态特征 :季节动态、年际动态、演替与演化。 ?具有一定的分布范围：特定的地段或特定的生境。 ?具有边界特征：或明确或不明确的边界。 群落的物种组成 ?实验原理： ?1. 取样方法——样方法 ?取样就是代表性群落的选取或确定，包括样地设置的方法、范围大小等。 ?样地大小的确定一般采用巢式样方法，通过绘制种——面积曲线来确定。 ?样地大小 不同群落类型最小面积经验值 样地形状 a.传统形状——方形 故称样方(quadrat)

b.圆形 也称样圆 c.矩形 也称样带(belt)或样条(transect) （二）种类组成的性质分析 根据各个种在群落中的作用不同，将其划分为几个不同的群落成员型。植物群落研究中，常用的群落成员型有以下几类： 1.优势种和建群种 （1）优势种：在群落中能有效控制能量流动和物质循环并对群落的结构和群落环境的形成具有明显的控制作用的生物种。 特征：个体数量多，投影盖度大，生物量高，体积大，生活能力强。（2）建群种：吧优势层的优势种称为建群种，其中决定着群落的外貌，而且一控制着群落的生态环境和群落的其他组成成员。 如果群落中的建群种只有一个，则称为“单建群种群落”或“单优种群落”。如果具有两个或两个以上同等重要的建群种，则称为“共建种群落”或“共优种群落”。 2.亚优势种（subdominant species） 指个体数量与作用都次与优势种，但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用的植物种。 3.伴生种（companion species） 伴生种为群落的常见种类，它与优势种相伴存在，但不起主要作用。 4.偶见种或罕见种（rare species） 是那些在群落中出现频率很低的种类，往往是由于种群自身数量稀少的缘故。偶见种可能是偶然的机会由人带入、或伴随着某种条件改变而侵入，也可能是衰退中的残遗种。 （三）种类组成的数量特征 ?个体数量指标 ?综合数量指标 个体数量指标 1 多度（abundance）与密度（density） 多度是对植物群落中物种个体数目多少的一种估测指标。 德鲁提（Drude）的七级制多度。即：查。国内多采用Drude七级制多度，即： Soc 极多，植物地上部分郁闭，形成背景 Cop3 数量很多 Cop2 数量多 Cop1 数量尚多 Sp 数量不多而分散 Sol 数量很少而稀疏 UN 个别或单株

裸子植物与被子植物拓展试题

拓展任务 课题：8-31-裸子植物与被子植物 1.近几年，一些珍稀物种逐渐在北京回归，下图所示的三种生物就是其中的代表： （1 ）扇羽阴地蕨和葫芦藓一样，依靠（填“孢子” 或“种子”）进行繁殖，数量稀少，是北京市一级保护植物。 （2）扇羽阴地蕨和葫芦藓都能通过作用制造有机物，但扇羽阴地蕨具有专门运输物质的通道——组织，因此比葫芦藓长得明显高大。 （3）北京无喙兰和水稻一样，依靠（填“孢子”或“种子”）进行繁殖，是目前我国唯一以北京命名的兰科植物。 （4）北京无喙兰茎直立，无叶片且细胞内没有叶绿素，无法进行作用，由土壤中的特殊真菌提供养分，并通过组织运至植株的其他部位。 2.百花山国家级自然保护区动植物资源丰富。植物种类有130科，1100种，如金莲花、胭脂花、有斑百合、丁香、芍药等。动物种类有47 科，169 种，其中国家一级保护动物有金钱豹、褐马鸡、金雕，国家二级保护动物有斑羚、勺鸡。 （1）在百花山不同海拔分布着不同植被，主要受哪种因素影响? 。 A.空气 B.温度 C.水分 D.阳光 （2）树林里生长着蘑菇。从生态系统的组成来看，蘑菇属于。一些大树的基部长着绿色绒毯状的东西，最有可能是植物。 根据双名法判断，金莲花（Trollius chinensis Bunge）、山丹（Lilium pumilum DC）、洋地黄（Digitalis purpurea L）三种植物中与有斑百合（Lilium concolor var.pulchellum）亲缘关系最近的是。 （3）金钱豹身上有许多环状斑纹，很像古钱币，利于其隐藏。它的体色和形态是经过长期的形成的。 （4）你认为建立百花山自然保护区的目的是。 A.促进生态旅游 B.把濒危动植物迁到保护区 C.加强依法管理 D.就地保护生物多样性 1

植物群落野外调查知识要点

生态学植物群落野外调查知识要点 1.经、纬度：参考GPS数据； 2.地貌类型： 【平原】1、冲积平原；2、三角洲；3冲积扇；4波状平原；5台地；6洼地； 【山地】7、高山；8、中山；9低山；10、丘陵；11高原；12、准平原；13、喀斯特；【坡位】1、山顶；2、上；3、中；4、下；5、坡麓； 【坡向】1、N；2、W；3、E；4、S；5、彼此中间； 【坡形】1、凸；2、平直；3、凹；4、复合；5、阶梯； 【风向坡】1、向风；2、侧风；3、背风； 3.土壤水分：参考土壤水分仪数据； 4. （扩展知识：植物的每一层也可以分为多个亚层；同时，在每一次群落调查中要当场划分植物群落的层，并绘制群落垂直结构图，记录各层的高度和主要的种类及其生活型；）5.生活型—— 植物生活型（life form）植物对综合生境条件长期适应而在外貌上表现出来的生长类型，如乔木、灌木、草本、藤本、垫状植物等。其形成是不同植物对相同环境条件产生趋同适应的结果。例如，在不同地理区域的干旱生境中有相同生活型的肉质植物，其亲缘关系相隔甚远：仙人掌属于仙人掌科，景天属景天科，芦荟属百合科，龙舌兰属石蒜科，但却具有相似的外貌特征。自19世纪初洪堡（von Humboldt）以外貌特征划分生活型至今，已建立多种植物生活型分类系统，其中最广泛应用的是丹麦植物生态学家劳恩凯尔（）建立的系统。他按越冬休眠芽的位置与适应特征，将高等植物分为高位芽、地上芽、地面芽、地下芽和一年生植物五大

生活型类群。在各类群的基础上，按植物的高度、茎的质地、落叶或常绿等特征，再分为30个较小的类群。 （1）高位芽植物（phaenerophyte）【Ph】 高位芽植物（phaenerophyte）渡过不利生长季节的芽或顶端嫩枝位于离地面较高处的枝条上。如乔木、灌木和热带潮湿地区的大型草本植物都属此类。根据芽距离地面的高度，又可将其分为大型（30米以上）、中型（8～30米）、小型（2～8米）和矮小型（～2米）四类。再根据常绿或落叶，芽有无芽鳞保护的特征，将其进一步分为12个类型，加上肉质多浆汁高芽位植物，多年生草本高芽位植物和附生高芽位植物，合计有15个类型。 （2）地上芽植物（chamaephyte）【Ch】 地上芽植物（chamaephyte）芽或顶端嫩枝位于地表或接近地表，距地表的高度不超过20～30厘米，在不利于生长的季节中能受到枯枝落叶层或雪被的保护。可分为四个类型：矮小半灌木地上芽植物；被动地上芽植物，即一些枝条太纤弱而不能直立只能平伏于地面的植物；主动地上芽植物，这类植物也平伏于地面，但枝条并不纤弱，而是主动地横向伸展；垫状植物。常绿的和落叶的藤本灌木或小灌木〔紫金牛Ardisia japonica、欧百里香（Thymus ser－pyllum）〕，垫状植物，留有一部分茎的草本植物（白车轴草Trifolium repens）等都属于此类。 （3）地面芽植物（hemicryptophyte）【H】 地面芽植物（hemicryptophyte）在不利季节时地上的枝条枯萎，其地面芽和地下部分在表土和枯枝落叶的保护下仍保持生命力，到条件合适时再度萌芽。可分为原地面芽植物、半莲座状地面芽植物、莲座状地面芽植物三个类型。地面芽植物是可越过不良生活期的抗性芽接近地表的植物。冬季在地面上有放射状的丛生叶，而中央具有芽的堇菜类、月见草（Oenothera lamarckiana）、草莓、日本海伦（Heloniopsis japonica）、伸出带叶的茎的地榆（Sanguisorba officinalis）、直立金丝桃（Hypericum erectum），或具有枯叶鞘包着芽的翦股颖（Agrostis matsumurae）、结缕草（Zo－ysia japonica）等都属于这类植物。J．Braun－Bla －nquet等将附生藻类、固着或叶状地衣类、叶状苔等低等植物都归入此类。在寒冷地区，雪层能保护其免受低温的伤害，因此这种生活型的植物很多。

土壤类型分布区及特征

土壤类型分布区及特征 A. 砖红壤海南岛、雷州半岛、西双版纳和台湾岛南部，大致位于北纬22°以南地区。热 带季风气候。年平均气温为23～26℃，年平均降水量为1600～2000毫米。植被为热带季雨林。风化淋溶作用强烈，易溶性无机养分大量流失，铁、铝残留在土中，颜色发红。土层深厚，质地粘重，肥力差，呈酸性至强酸性。 B. 赤红壤滇南的大部，广西、广东的南部，福建的东南部，以及台湾省的中南部，大致 在北纬22°至25°之间。为砖红壤与红壤之间的过渡类型。南亚热带季风气候区。气温较砖红壤地区略低，年平均气温为21～22℃，年降水量在1200～2000毫米之间，植被为常绿阔叶林。风化淋溶作用略弱于砖红壤，颜色红。土层较厚，质地较粘重，肥力较差，呈酸性。 C. 红壤和黄壤长江以南的大部分地区以及四川盆地周围的山地。中亚热带季风气候区。 气候温暖，雨量充沛，年平均气温16～26℃，年降水量1500毫米左右。植被为亚热带常绿阔叶林。黄壤形成的热量条件比红壤略差，而水湿条件较好。有机质来源丰富，但分解快，流失多，故土壤中腐殖质少，土性较粘，因淋溶作用较强，故钾、钠、钙、镁积存少，而含铁铝多，土呈均匀的红色。因黄壤中的氧化铁水化，土层呈黄色。D. 黄棕壤北起秦岭、淮河，南到大巴山和长江，西自青藏高原东南边缘，东至长江下游 地带。是黄红壤与棕壤之间过渡型土类。亚热带季风区北缘。夏季高温，冬季较冷，年平均气温为15～18℃，年降水量为750～1000毫米。植被是落叶阔叶林，但杂生有常绿阔叶树种。既具有黄壤与红壤富铝化作用的特点，又具有棕壤粘化作用的特点。 呈弱酸性反应，自然肥力比较高， E. 棕壤山东半岛和辽东半岛。暖温带半湿润气候。夏季暖热多雨，冬季寒冷干旱，年平 均气温为5～14℃，年降水量约为500～1000厘米。植被为暖温带落叶阔叶林和针阔叶混交林。土壤中的粘化作用强烈，还产生较明显的淋溶作用，使钾、钠、钙、镁都被淋失，粘粒向下淀积。土层较厚，质地比较粘重，表层有机质含量较高，呈微酸性反应。 F. 暗棕壤东北地区大兴安岭东坡、小兴安岭、张广才岭和长白山等地。中温带湿润气候。 年平均气温-1～5℃，冬季寒冷而漫长，年降水量600～1100毫米。是温带针阔叶混交林下形成的土壤。土壤呈酸性反应，它与棕壤比较，表层有较丰富的有机质，腐殖质的积累量多，是比较肥沃的森林土壤， G. 寒棕壤（漂灰土）大兴安岭北段山地上部，北面宽南面窄。寒温带湿润气候。年平均 气温为-5℃，年降水量450～550毫米。植被为亚寒带针叶林。土壤经漂灰作用（氧化铁被还原随水流失的漂洗作用和铁、铝氧化物与腐殖酸形成螯合物向下淋溶并淀积的灰化作用）。土壤酸性大，土层薄，有机质分解慢，有效养分少。 H. 褐土山西、河北、辽宁三省连接的丘陵低山地区，陕西关中平原。暖温带半湿润、半 干旱季风气候。年平均气温11～14℃，年降水量500～700毫米，一半以上都集中在夏季，冬季干旱。植被以中生和旱生森林灌木为主。淋溶程度不很强烈，有少量碳酸钙淀积。土壤呈中性、微碱性反应，矿物质、有机质积累较多，腐殖质层较厚，肥力较高。 I. 黑钙土大兴安岭中南段山地的东西两侧，东北松嫩平原的中部和松花江、辽河的分水 岭地区。温带半湿润大陆性气候。年平均气温-3～3℃，年降水量350～500毫米。植被为产草量最高的温带草原和草甸草原。腐殖质含量最为丰富，腐殖质层厚度大，土

植物群落多样性调查与分析

植物群落多样性调查与 分析 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

植物群落多样性调查与分析 目的意义：过对植物群落多样性的调查，掌握群落多样性调查方法。通过对植物群落多样性分析，掌握群落内多样性和群落间多样性分析方法；通过对校内外荒地杂草群落多样性的调研，分析人为因素对于杂草生长的影响。 调查内容： 调查的植物包括狗尾巴草（禾本科）、马唐（早熟禾科马唐属）、狗牙根草（禾本科狗牙根属）、灰枝笕、灰绿藜、葎草（桑科）、龙葵（茄科）、臭草（禾本科）、草 熟禾、打破碗碗花等常见野生杂草。 一．基本概念 物种多样性：物种多样性是的简单度量，它只计算给定地区的不同物种数量。在公式里用S代表。 物种的丰富程度跟呈明显的反比关系。即使考虑高纬度地区地表面积减少等因素的修正，离越远，物种就越稀少。 物种多样性的其它度量包括的稀有程度，以及他们具备的进化稀有特征的数量。 物种多样性是指,和种类的丰富性,它们是生存和发展的基础。 群落物种多样性是群落生态学研究中的重要内容,是物种丰富度和分布均匀性的综合反映,体现了群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异。城市植物的多样性是维持城市生态平衡的关键,是其他生物重要的栖息地,是生物流动和能量交换的场所,并决定其他生物的多样性,是生态城市建设过程中不可忽略的重要指标之一。 通过调查研究，对植物群落作综合分析，找出群落本身特征和生态环境的关系，以 及各类群落之间的相互联系。 二．用品与材料 1．测量仪器：测绳。 2．调查测量设备：钢卷尺，剪刀，标本夹，采集杖，各种表格，记录本，标签。 3．文具用品：彩笔、铅笔、橡皮、小刀、米尺、绘图薄、资料袋等。 4．采集工具：铁铲、枝剪、标本夹、标本纸、放大镜。 三．内容与方法 (一)样地的设置 1．取样数目 如果群落内部植物分布和结构都比较均一，则采用少数样地；如果群落结构复杂且变化较大、植物分布不规则时，则应提高取样数目。

城市园林设计植物群落的构建

城市园林设计植物群落的构建 （一）人工群落 在生态系统中，由于受遗传、受粉及物种间相互作用的生物机制的影响，物种的多样性只有在群落的水平上才能得到很好地维持和保护。研究表明，由乔灌草组成的立体式群落结构具有较好的生态效益，能有效提高生态系统稳定性，同时也为昆虫、鸟类等野生动物的引入提供良好的条件。然而当前多数绿地系统所谓的乔、灌、草复层混交林模式往往只是三者的简单组合，物种单一，群落结构单调，难以实现群落正常的生态过程。人工植物群落构建应参考当地自然植被类型、生活型谱分析，确定城市树种规划中乔、灌、草的比例；依据群落树种的重要值高低，确定拟建人工群落中建群种、优势种和伴生种，使拟建人工群落中各树种的数量比例更加合理，在此基础上，依据当地自然植被中群落类型的多寡，提出城市绿地系统可以构建的人工群落类型数量。 （二）自然群落 根据人为活动对植被影响的程度，把城市植被分为人工栽培群落、残存自然群落和城市杂草群落3个类型人工栽培群落是指人为引入城市区域的群落类型，主要有市区的花坛、绿地以及郊区的农田和人工防护林等。残存自然群落指人为活动影响之前就已经存在，在城市化过程中未被清除的原生或次生的自然群落，如寺庙周围的风水林。城市杂草群落是城市化后，不受人的意识支配而出现的植物群落，主要

包括归化植物和当地的乡土植物。其中，后两者在城市中所占比例已经不多，但是在生物多样性的维持方面却能发挥很大作用。过去，城市自然遗留地和自然植被有时被看作是视觉差、景观低劣的荒芜地，但它们常具有地带性群落特征，含有丰富的乡土植物，与野生动物也有较好的生态关系，生物多样性潜力很大。 在城市生物多样性规划中，应更多考虑如何恢复和重建城市自然生态景观，在确保景观美学需要的前提下，使它们更好地发挥生态功能，丰富城市景观，增加城市的生物多样性。自然绿化在我国尚属于探索阶段，但是在发达国家，"近自然"群落建设的理念和技术已被广泛运用和推广，以草坪为例，人工草坪不仅维护费用高，而且农药化肥的投入会给环境造成一定程度的污染。即便是在拥有几十年甚至上百年草坪建设经验的欧美发达国家，最终放弃了人工草坪建设，重新选择低养护成本的野草作为自然绿化。既保护了环境，又能吸引昆虫、鸟类和其他小动物来栖息，能很好地增加城市的生物多样性，同时方便市民在草地上休闲娱乐，真正体现"以人为本"的设计宗旨。

植物群落多样性调查与分析

植物群落多样性调查与分析 目的意义：过对植物群落多样性的调查，掌握群落多样性调查方法。通过对植 物群落多样性分析，掌握群落内多样性和群落间多样性分析方法；通过对校内外荒地杂草群落多样性的调研，分析人为因素对于杂草生长的影响。 调查内容： 调查的植物包括狗尾巴草（禾本科）、马唐（早熟禾科马唐属）、狗牙根草（禾本科狗牙根属）、灰枝笕、灰绿藜、葎草（桑科）、龙葵（茄科）、臭草（禾本科）、草熟禾、打破碗碗 花等常见野生杂草。 一．基本概念 物种多样性：物种多样性是生物多样性的简单度量，它只计算给定地区的不同物种数量。在数学公式里用S代表。 物种的丰富程度跟纬度呈明显的反比关系。即使考虑高纬度地区地表面积减少等因素的修正，离赤道越远，物种就越稀少。 物种多样性的其它度量包括种群的稀有程度，以及他们具备的进化稀有特征的数量。 物种多样性是指动物,植物和微生物种类的丰富性,它们是人类生存和发展的基础。 群落物种多样性是群落生态学研究中的重要内容,是物种丰富度和分布均匀性的综合反映,体现了群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异。城市植物的多样性是维持城市生态平衡的关键,是其他生物重要的栖息地,是生物流动和能量交换的场所,并决定其他生物的多样性,是生态城市建设过程中不可忽略的重要指标之一。 通过调查研究，对植物群落作综合分析，找出群落本身特征和生态环境的关系，以及各类群落之间的相互联系。 二．用品与材料 1．测量仪器：测绳。 2．调查测量设备：钢卷尺，剪刀，标本夹，采集杖，各种表格，记录本，标签。 3．文具用品：彩笔、铅笔、橡皮、小刀、米尺、绘图薄、资料袋等。 4．采集工具：铁铲、枝剪、标本夹、标本纸、放大镜。 三．内容与方法 (一)样地的设置 1．取样数目 如果群落内部植物分布和结构都比较均一，则采用少数样地；如果群落结构复杂且变化较大、植物分布不规则时，则应提高取样数目。 2．取样技术

世界各地的土壤类型

世界各地的土壤类型 主要土壤类型 亚、欧大陆：亚、欧大陆是最大的大陆。山地土壤占1/3，灰化土和荒漠土分别占16%和15%，黑钙土和栗钙土占13%。地带性土壤沿纬度水平分布由北至南依次为：冰沼土—灰化土—灰色森林土—黑钙土—栗钙土—棕钙土— 荒漠土—高寒土—红壤—砖红壤。但在东、西两岸略有差异：大陆西岸从北而南依次为：冰沼土—灰化土—棕壤—褐土—荒漠土；大陆东岸自北而南依次为：冰沼土—灰化土—棕壤—红、黄壤—砖红壤。在灰化土和棕壤带中分布有沼泽土。半荒漠和荒漠土壤中分布着盐渍土。在印度德干高原上分布着变性土。美洲：北美洲灰化土较多，约占23%。由于西部科迪勒拉山系呈南北走向伸延，从而加深了水热条件的东西差异，因此，北美洲西半部土壤表现明显的经度地带性分布。北美大陆西半部（灰化土带以南，95°W以西，不包括太平洋沿岸地带）由东而西的土壤类型依次为湿草原土—黑钙土—栗钙土—荒漠土；而在东部因南北走向的山体不高，土壤又表现出纬度地带性分布，由北至南依次为冰沼土—灰化土—棕壤—红、黄壤。北美灰化土带中有沼泽土，栗钙土带中有碱土，荒漠土带中有盐土。南美洲砖红壤、砖红

壤性土的分布面积最大，几乎占全洲面积的一半，主要分布于南回归线以北地区，呈东西延伸。在南回归线以南地区，土壤类型逐渐转为南北延伸，自东而西依次大致为：红、黄壤—变性土—灰褐土、灰钙土，再往南则为棕色荒漠土。安第斯山以西地区土壤类型是南北向排列和延伸的，自北向南依次为：砖红壤—红褐土—荒漠土—褐土—棕壤。非洲：非洲土壤以荒漠土和砖红壤、红壤为最多，前者占37%，后两者占29%。由于赤道横贯中部，土壤由中部低纬度地区向南北两侧成对称纬度地带性分布，其顺序是砖红壤—红壤—红棕壤和红褐土—荒漠土，至大陆南北两端为褐土和棕壤。但在东非高原因受地形的影响而稍有改变。在砖红壤带中分布有沼泽土，在沙漠化的热带草原、半荒漠和荒漠带中分布有盐渍土。澳大利亚：土壤以荒漠土面积最大，占44%，次为砖红壤和红壤，占25% 。土壤分布呈半环形，自北、东、南三方面向内陆和西部依次分布热带灰化土—红壤和砖红壤—变性土和红棕壤—红褐土和灰钙土—荒漠土。 中国主要土壤类型土壤名称分布地区形成条件一般特征砖红壤海南岛、雷州半岛、西双版纳和台湾岛南部，大致位于北纬22°以南地区。热带季风气候。年平均气温为23～26℃，年平均降水量为1600～2000毫米。植被为热带季雨林。风化淋溶作用强烈，易溶性无机养分大量流失，铁、铝残留在土中，颜色发红。土层深厚，质地粘重，

植物群落调查方法

植物群落调查 考察植物群落有各种方法，如样地法、样线法、距离抽样法、点样法等。 其中样地法是基础方法，用样地法进行调查的方法步骤说明如下： （一）样地的设置 样地不是群落的全部面积，它仅是代表群落的基本持征的一定地段。对植物群落考察应在确定的样地内进行，通过详细调查，以此来估计推断整个群落的情况。 样地选择的方法：选择样地应遵循下列原则：（1）种的分布要有均匀性。（2）结构完整，层次分明。（3）环境条件（尤指土壤和地形）一致。（4）群落的中心部位，避免过渡地段。 1．样地的形状：大多采用方形，又称样方；除此还有样条，样线，弱圆等。可根据不同研究内容具体选择。 小型样方用于调查草本群落或林下草本植物层，大型样方用于调查森林群落或荒漠中的群落。为防止出现闭合差，在森林调查中，样方常沿着预定的测线方向呈菱形设置。其方法是由中心点定出距离为样方对角线长度的两个点，然后从这两点分别拉直长度恰为样方边长的测绳，使其在每一侧都恰好交接，就是样方的边界。 2．样地面积 下列样地面积的经验值可供考察时参考使用：草本群落1~10m2，灌丛16~100m2，单纯针叶林100m2，复层针叶林、夏绿阔叶林400~500m2，亚热带常绿阔叶林1000m2，热带雨林2500m2 3．样地数目 样地数目多少取决于群落结构复杂程度。根据统计检验理论，多于30个样地的数值，才比较可靠。为了节省人力与时间，考察时每类群落根据实际情况可选择3~5个样地；所有样地应依照顺序进行编号，以免混乱。 4．样地布局：一般可选用主观取样法，即选择被认为有代表性的地块作为调查样地。（二）植物群落样地调查内容与方法 样地调查内容主要有环境条件，群落的空间结构，群落的组成特征，群落的外貌。 1．环境条件调查：包括以下五项：（1）地理位置，（2）地形条件。（3）土壤条件。

(整理)中国被子植物的多样性

中国被子植物的多样性 尹路海洋c101 106401 摘要： 被子植物是植物界中最晚发生，又最具生命力的植物类群。全世界约有被子植物400多科，10000多属，260000多种（科、属、种数目依不同的被子植物分类系统略有变化）。被子植物占据着现代地球大部分陆地空间，是世界植被的主要组成成分。本文主要介绍了被子植物的物种多样性，生存环境，生存现状，面临的威胁以及现阶段的保护措施。 1、中国被子植物物种的巨大多样性 世界上被子植物物种最丰富的国家是地处热带的巴西和哥伦比亚，它们分别居第一和第二位。中国国土主要部分不在热带，但被子植物种数的仍居世界第三位，约300余科，近3100属，30000多种，属、种数目分别占世界被子植物的75％、30％和10％。中国被子植物中包含100种以上的就有60科（表1）。但是如果我们把多样性不仅理解为物种丰富度，而且也包括生态类型、起源差别以及分布特点等的多样，那么中国被子植物的多样性是其他国家不能相比的。 表1 中国被子植物中含100种以上的科

中国有平均海拔4500m以上的巨大青藏高原，也有广阔的平原低地，山岭重叠、河川纵横、气候多样、地质古老，这些是决定中国生物多样性丰富多彩的主要因素，在被子植物方面表现最为清楚，中国被子植物多样性至少有以下三个特点， （1）生态类型齐备各种生活型的植物从乔木、半乔木(如梭梭属(Haloxylon))、灌木、半灌木(如沙拐枣属(Calligonum))、小半灌木(如蒿属(Artemisia))、直到多年生草和一年生草，无不具有。生态类群方面，从高山冻原植物(如多瓣木(Dryas octopetala)、松毛翠(Phyllodoce caerulea))到热带雨林种类；从超旱生荒漠植物到潮湿低地的湿生、水生种类；从高寒风大环境的青藏高原垫状植物到华南热带海滨的红树林，各种类型都有代表。 各个气候带都有大量代表科属，例如，桦木科(Betulaceae)、壳斗科栎属(Quercus)的落叶树种，以及杨柳科(Salicaceae)、忍冬科(Caprifoliaceae)、小檗科(Berberidaceae)等是温带的代表；樟科(Lauraceae)、木兰科(Magnoliaceae)、山茶科(Theaceae)、壳斗科的常绿树种，金缕梅科(Hamamelidaceae)以及冬青科(Aquifoliaceae)、五加科

植物群落物种多样性的测定

基础生态学实验 植物群落物种多样性的测定

【实验原理】 植物群落的多样性是群落中所含不同物种数量和它们的多度的函数。多样性依赖于物种丰富度、均匀度或物种多度的均匀性。两个具有相同物种的群落，可能由于相对多度的分布不同而在结构和多样性上有很大差异。 【实验目的】 1、掌握植物群落多样性的测定方法 2、加深对物种多样性和植物群落重要意义的认识 【实验器材】 实验器材：样方测绳（4m），卷尺 【实验步骤】 1、选择样方 在人工草地、野生草地中各选取2个1m2的样方。要求每种草地中选择的样方的植物种类要大致一致，生境条件大致相同，且群落结构较为完整，植被覆盖度较大，尽量选择群落中心较为典型的部分。注意要将样方划为标准的正方形。 2、测量并记录样方中植物的总盖度、各物种分盖度、各物种多度，并多次在各个物种中取样测量株高，取平均值记为该物种的平均高度。

3、比较各个样方和两种草地之间的差异。 【实验结果与分析】 测量得到的数据如下表1—表4所示。 （一）人工草地 表1 人工草地样方一中各植物的盖度、多度及高度 表2 人工草地样方二中各植物的盖度、多度及高度

分析与讨论： (1) 人工草地两处样方的植物种类基本一致，但优势物种不同，各植物种类的比例也不同；样方一以绿地早熟禾为主，分盖度大约为87.5%；样方二以酢浆草为主，分盖度大约为62.5%；而该人工草地中播种的是绿地早熟禾，说明样方二被酢浆草侵染较严重。 (2) 各种植物物种在生长时相距紧密，叶片有所重叠，因此各个植物物种的分盖度相加之和会略大于植被总盖度。 (3) 该人工草地中播种的是绿地早熟禾，但即使是绿地早熟禾为优势种的区域内，仍然有较多其他物种如早开堇菜、酢浆草、旋覆花的生长，说明即使是纯人工种植的绿地中也往往不只生长着单一物种，其他物种的种子也会由风媒等方式传播而来，在此扎根生长。 （二）自然草地 表3 自然草地样方一中各植物的盖度、多度及高度 表4 自然草地样方二中各植物的盖度、多度及高度

宁夏土壤盐渍化等级划分标准

宁夏土壤盐渍化等级划分标准 （源于《宁夏土壤》宁夏人民出版社 1990年第一版） 1、非盐渍区（0级） 土壤无盐化，地表无盐斑或盐霜，作物生长正常，适宜种植各种作物，表土（0—20厘米）含盐量小于1.0g/kg。春灌前地下水埋深大于2米。 2、微盐渍区（Ⅰ级） 地表有盐化迹象，部分田面出现轻微盐霜或少量盐斑，但盐斑面积小于1/10，非盐斑处和盐斑处表土含盐量加权平均值小于1.5g/kg。盐斑处盐分含量高达3g/kg左右。春灌前地下水埋深大于1.8米。 3、轻盐渍区（Ⅱ级） 地表有明显的盐霜和盐斑，盐斑面积的比例为1/10—1/3，非盐斑处表土含盐量小于2g/kg，大于1.5g/kg，作物生长受轻微抑制；盐斑处多形成盐结皮，表土平均含盐量5g/kg，盐结皮平均含盐量达7g/kg左右，作物不能生长。轻盐渍化非盐斑处和盐斑处表土含盐量加权平均值为1.5—3g/kg。春灌前地下水埋深1.5—2米。 4、中盐渍区（Ⅲ级） 地表有较多盐霜和盐斑，盐斑面积的比例达1/3—1/2。非盐斑处表土含盐量多为2.5g/kg，作物生长明显受抑制；

盐斑处多形成盐结皮，表土含盐量7g/kg左右，盐结皮含盐量高达8—9g/kg，作物死苗。中盐渍化非盐斑处和盐斑处表土含盐量加权平均值为3—6g/kg。春灌前地下水埋深1—1.5米。 5、重盐渍区（Ⅳ级） 地表有浓厚盐霜和大量盐斑，盐斑面积的比例大于1/2。非盐斑处表土含盐量多为5g/kg，作物生长受严重抑制；盐斑处表土含盐量10g/kg左右，盐结皮含盐量高达12g/kg，作物不能生长。重盐渍化非盐斑处和盐斑处表土含盐量加权平均值为6—9.9g/kg。春灌前地下水埋深为1米左右。

草本植物群落的调查与分析

华南师范大学实验报告 学生姓名刘璐学号20082501055 专业年级、班级 课程名称实验项目草本植物群落的调查与分析 实验类型验证设计综合实验时间2011年 3 月21 日 实验指导老师实验评分 草本植物群落的调查与分析 一、目的意义 生物群落是指在相同时间内聚集在同一地段上的各物种种群的集合[1]。植物种类不同，群落的类型和结构也不相同，种群在群落中的地位和作用也不相同[1]。因此，我们可以通过对群落物种多样性的调查研究来更好地认识群落的组成，变化，发展，以及环境保护的状况。而草本植物的分布与环境有着十分密切的关系[2]，研究草本植物群落的特征及植物物种多样性，对我们了解和保护草本植物资源，保护生态环境等都具有极为重要的意义。 二、采样测定方法 1、仪器和材料 样方框（50cm×50cm），皮尺，卷尺 2、测定方法 （1）样地调查：采用样方法进行野外调查，于2011年3月21日在华南师范大学石牌校区网络学院门口的草坪上选好样地，在样地中每隔2m 设置1个50cm×50cm的样方，共计19个样方。调查记录的内容主要包括：草本植物的植物名、株数、盖度、高度及物候相等。 （2）数据分析：本次实验采用重要值作为多样性指数计算和群落划分的依据，而群落多样性的测度选用Simpson 多样性指数D 和Shannon – Weiner多样性指数H 。 重要值 = 相对多度 + 相对频度 + 相对盖度 其中，相对多度 = 某种的多度 所有种的多度之和 × 100% ；多度 = 某种的个体数 所有种的个体数之和

相对频度 = 某种的频度 所有种的频度之和× 100% ；频度 = 某种出现的样方数 样方总数 相对盖度 = 某种的盖度 所有种的盖度之和 × 100% Shannon – Weiner多样性指数H (bit)= –∑P i log e P i 其中，P i——种i个体在全部个体中的比例 Simpson 多样性指数D = 1 –Σ(N i / N)2 其中，N i——种i的个体数； N ——群落中全部物种的个体数。 三、结果与分析 1、草本植物群落的种类组成及其优势种 表1 两耳草 + 地毯草 + 天胡荽群落表 种名总株数相对多度相对频度相对盖度重要值两耳草1416 25.22 9.88 33.16 68.26 地毯草897 15.98 11.05 24.4 49.43 天胡荽1054 18.77 9.3 9.5 37.57 黄花酢浆草505 9 5.81 7.59 22.4 水蜈蚣398 7.09 7.56 3.73 18.38 假俭草322 5.74 4.07 7.7 17.51 丰花草68 1.21 8.14 7.61 16.96 三点金267 4.76 7.56 3.71 15.94 堇菜113 2.01 8.14 1.02 11.17 纤毛鸭嘴草176 3.14 4.07 1.35 8.56 狗牙根100 1.78 4.65 1.09 7.52 崩大碗46 0.82 4.07 1.55 6.44 马唐147 2.62 2.9 0.49 6.01 雾水葛26 0.46 4.07 0.5 5.03 车前草21 0.37 1.74 1.92 4.03

宁夏植物种类

常绿乔木 品种科属生长特性物候期观赏特性及用途图片 青海云杉松科 云杉属 耐荫性强，耐寒（-30℃），喜凉爽湿 润气候，中性土壤，耐旱，耐瘠薄 花期4-5月 球果9-10月成熟 树体高大，树形整齐，适于孤植，群植， 常作庭荫树，园景树 油松松科 松属 阳性，喜光，耐寒，耐干旱瘠薄土壤， 生长中速 3-4月上旬萌芽，花期5 月上旬 树干挺拔、树冠开展、姿态苍劲、四季 常青 孤植、列植、丛植、纯林或混栽 樟子松松科 松属 阳性，喜光，树冠稀疏、针叶稀少， 耐旱、耐寒、对土壤适应性强 花期4-5月，球果翌年 9-10月成熟 用于风景林、防护林、可片植、丛植、 群植、可作背景树 华山松松科 松属 喜温湿、喜光、抗寒力强、不耐炎热 不耐盐碱、喜排水良好、 甘肃花期6月中旬，果翌 年10月 树冠广圆锥形、挺拔苍翠、纯林、风景 林、丛植、孤植、庭院观赏树种 雪松松科 雪松属弱阳性，喜温和凉润气候，耐寒性不 强，抗污染力弱，不耐水湿，浅根性 较喜光，幼年稍耐庇荫。 花期为10—11月份，球 果翌年10月份成熟。 庭荫树、风林。最适宜孤植于草坪中央、 建筑前庭之中心、广场中心或主要建筑 物的两旁及园门的入口等处。 桧柏柏科 桧属 性喜光、耐荫，对土壤选择不严，要 求深厚、肥沃、稍湿而排水良好的土 质；深根性长命树种 3-4月开花，球果次年 10-12月 树形优美、园景树、丛植、对植、列植、 自然种植、绿化带、绿篱、树墙、桩景、 盆景。观赏性强，运用广泛。 铅笔柏 柏科 圆柏属 适应性强，能耐干旱，又耐低湿，既 耐寒还能抗热，抗瘠薄，在各种土壤 上均能生长。 花3月。球果10～11月成 熟，有种子1～2粒。 园景树、行道树。性耐修剪又有很强的 耐荫性，下枝不易枯，冬季颜色不变褐 色或黄色，且可植于建筑之北侧阴处。

第三节城市绿地植物群落结构特征

第三节城市绿地植物群落结构特征 一、植物群落结构相关概念 1、自然植物群落与人工植物群落 植物群落指在某一地段内全部植物在时空分布上的综合，在一定的生境条件下，具有相对的种类组成与数量比例和特定的结构与外貌，发挥着一定的功能。植物群落按照其形成可分为自然植物群落和人工植物群落。自然植物群落指植物在长期的历史发育过程中自然形成的群落。人工植物群落是指通过人为干涉，按照人们意愿与功能需求，在模拟与借鉴自然植物群落结构的基础上，通过对植物进行选择、配置、营造与管理而形成的植物群落，城市绿地植物群落是人工植物群落的重要组成部分。著名学者王伯荪将城市植被定义为城市里覆盖的生活植物，是完全不同于自然植被的特点、性质以及生境的植物群落。通过概念的解析，城市绿地植物群落与自然植物群落两者之间的异同在于：首先，植物群落所处生境不同；“城市”为人工植物群落限定了范畴，是以城市环境为背景，伴随着城市发展而形成的具有人工化典型特征的群落。所涉及的城市环境包含有城市的建筑，小气候、地形、土壤等综合因素，这些都有别于自然植物群落所具有的特征。其次，植物群落生长发育过程存在一定差异；城市绿地植物群落多是出自多元化的功能与服务等方面考虑，按照人们意愿进行的植物配置，人为选择决定了植物群落的空间结构特征。 2、植物种植设计与植物群落结构 植物种植设计，与之含义相近的概念有植物配置、植物造景、植物景观设计。从以下几个方面来理解植物种植设计：从美学角度出发，植物种植设计是

利用不同种类的植物来营造景观空间，使其充分发挥植物群落或个体的形态、色彩、线条等方面的自然美。从生态学角度出发，植物种植设计是依据立地条件与植物自身的生长规律而营造的植物群落，使其满足植物最佳生长状态所需的环境资源，从而很好地发挥生态效益与服务功能以达到改善生态环境的目的。从行为心理学角度出发，植物种植设计是通过植物的巧妙组合来满足城市中的人们不同的生理与心理方面的需求。由此可见，植物种植设计是满足不同功能需求的不同植物种类在空间上的布置。植物种植设计是城市绿地植物群落结构形成的前提，绿地类型、功能以及种植设计形式的不同，都将会引起城市绿地植物群落结构的异同。群落结构指某个等级或尺度（种群、群落）的生态系统中不同性状与大小的组成单元在空间上的分布与排列。植物群落结构体现了群落内个体间的空间分布格局，主要包括以下几个方面：第一，群落中个体在数量上的聚集程度，如密度、多度、尺度等；第二，群落中个体在空间上的组合关系，如水平分布与垂直结构等；第三，群落中个体在形态上的分化程度，如胸径、冠幅、树高等。此外，植物群落历经长时间的进化与演替，形成了相对稳定具有一定逻辑关系的结构与形态。因此，植物群落结构是不同生态学过程在不同时间与空间尺度上综合作用的结果。 二、植物群落各组件结构特征与属性 1、冠层结构特征 植物的生长发育与树冠有着密切联系，树冠不仅对太阳能等资源的分配起到关键作用，还对林下植物群落的组成及生长变化产生直接或间接的影响。作为光合作用的主要场所，树冠的形态、尺度以及健康状况与否对植物活力及生产力起到关键作用。植物群落中不同植物种类所组成的冠层结构在植物群落结

宁夏回族自治区农业概况

xx农业概况 农业资源 宁夏回族自治区位于东经104°10 ＇至107°39＇，北纬35°14＇至39°23＇之间。境域南北狭长，地势南高北低，南部是黄土丘陵，中部是台地、山地和山间平原，北部是黄土平原，六盘山山地和贺兰山山地耸立于南北两端。 一、土地资源 （一）地形地貌宁夏是个山地和丘陵较多的省区，土地总面积5.18万平方公里，山地面积为81.8万公顷，占总面积的15.8%；山地大都分布于自治区中部和南部。丘陵面积196.8万公顷，占38%，主要分布在银南、固原两地区，是黄土高原的组成部分。台地面积91.2万公顷，占17.6%，主要分布于灵武、盐池两县，属于鄂尔多斯台地的一部分。平原面积139万公顷，占26.8%，主要分布在自治区中、北部。沙漠面积9.2万公顷，占1.8%，主要分布中卫县西北部，属于腾格里沙漠的一部分。宁南山区以水蚀黄土高原地貌为主，中、北部地区以干旱、风蚀地貌为主。 （二）土壤类型宁夏土壤面积494.9万公顷，占自治区总面积的95.6%，面积在10万公顷以上的有10个土类，分别是黑垆土32.8万公顷、灰钙土131.8万公顷、黄绵土120.5万公顷、新积土37.1万公顷、风沙土59.8万公顷、粗骨土21.2万公顷、石质土7.1万公顷、潮土13.1万公顷、盐土13.7万公顷、灌淤土27.9万公顷和灰褐土27万公顷。 二、水资源 宁夏水资源贫乏，量少且质差，时空分布不均，南多北少，夏季多冬春少，是全国水资源最少的省区之一。 （一）水资源总量宁夏多年平均年降水总量157亿立方米（年平均降水量305毫米），平均陆地蒸发总量148亿立方米（年平均蒸发量1800毫米），天然地表水资源量8.9亿立方米，地下水资源量25.3亿立方米，扣除地表水与地下水之间的重复计算量23.7亿立方米，宁夏水资源总量10.5亿立方米，加上每

生物多样性调查

植物群落多样性调查 调查时间：年月日 调查地点： 调查人员： 目的意义： 调查内容： 一．基本概念 物种多样性：物种多样性是生物多样性的简单度量，它只计算给定地区的不同物种数量。 在数学公式里用S代表。 物种的丰富程度跟纬度呈明显的反比关系。即使考虑高纬度地区地表面积减少等因素的修正，离赤道越远，物种就越稀少。 物种多样性的其它度量包括种群的稀有程度，以及他们具备的进化稀有特征的数量。 物种多样性是指动物,植物和微生物种类的丰富性,它们是人类生存和发展的基础。 群落物种多样性是群落生态学研究中的重要内容,是物种丰富度和分布均匀性的综合反映,体现了群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异。城市植物的多样性是维持城市生态平衡的关键,是其他生物重要的栖息地,是生物流动和能量交换的场所,并决定其他生物的多样性,是生态城市建设过程中不可忽略的重要指标之一。 通过调查研究，对植物群落作综合分析，找出群落本身特征和生态环境的关系，以及各 类群落之间的相互联系。 二．用品与材料 1．测量仪器：指南针，经纬仪，气压高度表，测绳，计步器。 2．调查测量设备：钢卷尺，剪刀，标本夹，采集杖，各种表格，记录本，标签。 3．文具用品：彩笔、铅笔、橡皮、小刀、米尺、绘图薄、资料袋等。 4．采集工具：铁铲、枝剪、土壤袋、标本夹、标本纸、放大镜、昆虫采集箱。 三．内容与方法 (一)样地的设置 样地形状可以是方形的或圆形的，前者称为样方法。样地的大小一般需要事先进行实验。 对于草本群落，一般最初用10cm×10cm的面积，对于森林群落，一般最初用5m×5m或者更大的面积，登记这一面积内所有的植物种类，然后按照一定顺序，扩大样地边长，每扩大一次，登记新增加的种类，扩大样地的方式如图2-1所示。