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太岳山油松林火烧迹地恢复初期植物群落结构特征

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生态学报 2021年第10期41卷 4182-4193页

作者：金山武帅楷长治学院生物科学与技术系长治046011 太行山生态与环境研究所长治046011

为研究山西太岳山油松(Pinus tabuliformis)林过火后恢复初期林下草本植物群落结构,以2019年3月太岳山油松林火烧迹地为研究对象,采用群落相似性指数、多样性指数、稳定性系数、TWINSPAN数量分类和DCA排序等方法对群落组成、多样性、类... 详细信息

为研究山西太岳山油松(Pinus tabuliformis)林过火后恢复初期林下草本植物群落结构,以2019年3月太岳山油松林火烧迹地为研究对象,采用群落相似性指数、多样性指数、稳定性系数、TWINSPAN数量分类和DCA排序等方法对群落组成、多样性、类型及稳定性等进行了研究。结果表明:(1)火烧迹地恢复初期以低矮灌木和多年生草本植物为主,其中又以地面芽植物占比最大。优势植物主要为大披针薹草(Carex lanceolata)和多花胡枝子(Lespedeza floribunda);(2)火烧迹地恢复初期各样地植物群落相似性系数和多样性指数相对较小,均匀度指数较大,但各样地恢复效果不尽相同,样地6和样地7的植物群落各项指标相对大于其他样地;(3)TWINSPAN数量分类将火烧迹地植物群落划分成:I.大披针薹草+南牡蒿(Artemisia eriopoda)+地榆(Sanguisorba officinalis)群丛、II.多花胡枝子+大披针薹草+二色棘豆(Oxytropis bicolor)群丛、III.多花胡枝子+大披针薹草+米口袋(Gueldenstaedtia verna)群丛、IV.多花胡枝子+大披针薹草+荠苨(Adenophora trachelioides)群丛、V.大披针薹草+白莲蒿(Artemisia stechmanniana)+狗娃花(Aster hispidus)群丛、VI.白莲蒿群丛、VII.大披针薹草+狗娃花+野艾蒿(Artemisia lavandulifolia)群丛;(4)DCA排序结果表明,火烧迹地恢复初期植物群落结构单一,沿样地和坡位变化较小,仅区分出样地7和其他样地两大类植物群落。(5)火烧迹地恢复初期植物群落处于不稳定的状态,但各样地间群落稳定性存在一定差别,其中样地1最大,样地5最小。总之,研究区植物群落处于演替初期,各样地间植物群落稳定性较差,多样性和整体相似性较小,但优势种群相似性较高,植物群落结构仍处于动态变化之中。研究揭示了太岳山火烧迹地恢复初期植物群落结构特征,积累了该区域火烧迹地植物群落生态学数据,同时可为该区域生态恢复提供科学依据。

关键词：火烧迹地恢复初期物种组成多样性稳定性

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三峡水库消落带植物群落生态学研究

三峡水库消落带植物群落生态学研究

作者：武帅楷重庆大学

学位级别：硕士

三峡水库东起湖北秭归(三斗坪),西至重庆江津(花红堡),涉及湖北省和重庆市的22个区(县)。三峡水库除长江干流外,还包括香溪河、澎溪河、大宁河、乌江、嘉陵江等400多条次级河流。三峡大坝建成后,河流水文形态发生了明显变化,形成了“冬... 详细信息

三峡水库东起湖北秭归(三斗坪),西至重庆江津(花红堡),涉及湖北省和重庆市的22个区(县)。三峡水库除长江干流外,还包括香溪河、澎溪河、大宁河、乌江、嘉陵江等400多条次级河流。三峡大坝建成后,河流水文形态发生了明显变化,形成了“冬季淹没,夏季出露”、垂直落差达30m、面积约348.93 km的消落带。三峡水库蓄水淹没了原有的陆地生态系统,改变了原有的生物群落,使生物多样性降低,尤其是对植物群落结构与分布格局的影响甚大。每年长达半年的冬季蓄水淹没与夏季短期洪水对消落带植物群落有极大影响。到2018年,三峡水库高水位蓄水整整10年。在10年季节性水位变动和反复水淹胁迫驱动下,消落带植物群落现状如何?发生了什么变化?其变化的规律和调节机制是什么?因此,对十年高水位蓄水后的消落带,开展植物群落现状及变化规律研究,对于大型蓄水水库生态演变及其驱动机制的了解、以及三峡水库消落带生态保护修复,具有重要的理论意义和应用价值。本文以三峡水库消落带植物群落为研究对象,在野外调查的基础上,综合运用统计学和数量生态学的方法,对消落带植物群落进行了较为系统的分析,探讨了消落带植物群落的种类组成与区系特点,植物多样性与空间分布格局,优势种生态位与种间关系,植物群落与环境因子间的关系,探讨了高水位蓄水10年来的植物群落的动态变化。主要研究成果如下:(1)三峡水库消落带共有维管植物44科125属150种,植物种类组成有向寡种科和少种科分散,同时向禾本科、菊科、莎草科等大科集中的趋势,生活型以一年生草本植物为主,木本植物种类少,且均以幼苗的形式分布于175m附近。消落带植物区系组成上,以热带和温带成分为主,与蓄水初期相比,区系类型减少,热带成分占比有增加趋势。(2)草本植物是消落带植物群落构建的主要建群种。群落物种丰富度在水库中段较大,沿纵向梯度总体呈现先增加后减小的趋势,而沿侧向高程梯度方向则呈明显增加趋势。Shannon-Wiener多样性指数沿纵向梯度总体呈现减小趋势,沿侧向高程梯度方向则呈明显增加趋势。总盖度沿纵向梯度与侧向高程梯度方向总体均呈一定的减小趋势,但变化不显著。地上生物量沿纵向梯度表现为库首和库尾较小,而中部较高,沿侧向高程梯度方向表现为160-170m高程较高,<155m和170-175m高程较低。(3)根据各物种在样方中出现的频率和平均盖度,筛选出狗牙根、苍耳、狼杷草、稗、酸模叶蓼、马唐、鳢肠、香附子、狗尾草、莲子草、苘麻、草木犀、小酸浆、小蓬草、牛鞭草等15个消落带优势种。研究发现,优势种群生态位宽度和生态位重叠值较大,表明消落带长期反复淹水环境下,植物受环境胁迫较大,种间竞争较为激烈。应用x 检验、Spearman秩相关分析,可知105个种对中,正关联种对数略多于负关联种对数。将15个优势种划分为3个生态种组,基本上反映了优势种随高程梯度的分布规律。由此可知,三峡水库消落带经过高水位蓄水反复淹没10年后,植物群落结构已呈现出初步稳定的趋势。(4)草本植物是消落带植物群落构建的主要类群,消落带物种数和群落类型随高程升高而逐渐增多。双向指示种分析法(TWINSPAN)将消落带植物群落划分为8个群落类型。典范对应分析(CCA)排序分析表明,沿第1轴从左到右,淹水深度逐渐降低,伴随着高程逐渐增加、淹水时间逐渐缩短,植物从分布于低海拔区的狗牙根、稗和碎米莎草等向分布于高海拔区的小蓬草、野艾蒿和黄花蒿等物种过渡,群落类型则从狗牙根群落、狗牙根+稗群落过渡到海拔175m附近的狼杷草+草木犀、狼杷草+小蓬草等植物群落。消落带植物群落多样性和分布格局是多种因素综合作用的结果,但主要受水淹干扰(淹水深度)的影响。(5)通过与高水位蓄水初期调查结果进行比较研究,发现消落带植物种类比高水位蓄水初期减少14科、25种;优势科仍然为菊科、禾本科和莎草科;以一年生植物为主要生活型,且木本植物明显减少;植物群落物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数随海拔高程的升高而增加的趋势更明显;随海拔高程升高群落总盖度逐渐降低,在海拔165m以下区域均较大,没有显著差异,从165m以上开始逐渐减小;地上生物量则先增后减,在海拔160-170m高程区达到最大。

关键词：三峡水库消落带植物群落多样性分布格局

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云梦泽圩田的生态模式设计研究

生态学报 2019年第21期39卷 7881-7892页

作者：孙晋芳袁兴中刘红武帅楷重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室/建筑城规学院重庆400044 长江上游湿地科学研究重庆市重点实验室重庆401331

云梦泽圩田是儒家井田制文化与云梦泽地区水文环境相结合的产物,是人们在长期治田治水实践中创造的一种独特的农田开发形式,然而,圩田这种土地利用方式利弊并存,如何挖掘这种传统水利田的生态智慧使之继续发挥作用是一个亟待解决的现实... 详细信息

云梦泽圩田是儒家井田制文化与云梦泽地区水文环境相结合的产物,是人们在长期治田治水实践中创造的一种独特的农田开发形式,然而,圩田这种土地利用方式利弊并存,如何挖掘这种传统水利田的生态智慧使之继续发挥作用是一个亟待解决的现实问题。以湖北朱湖湿地公园内的圩田恢复区为研究对象,以生态学思想为指导,从单纯的治田治水理念拓展为水利、生态、经济、文化与社会发展并重的多重理念,充分挖掘蕴含圩田之中的生态智慧,提出了“湖圩”共生复合生态系统的生态模式,主要包括:小微湿地群模式、水陆界面生态调控模式、柔性设计模式和“河流湿地”复合体模式。这些模式有助于云梦泽地区蓄洪防旱、水质净化、景观优化,以及生物生境等综合生态服务功能的实现,并促进云梦泽地区圩田景观文化传承与生态环境的协同共生,从而实现了智慧圩田的生态模式。这些生态模式是对圩田系统生态结构设计思路与方法的全新探索,可以为长江中下游地区圩田的景观保护与生态模式设计提供工程示范与参考。

关键词：云梦泽圩田小微湿地群模式柔性设计模式 “河流湿地”复合体模式

基于Meta分析的增温对草地凋落物分解的影响

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草地学报 2024年

作者：光睿琳武帅楷韩菲王常慧董宽虎苏原山西农业大学草业学院草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站

凋落物分解能够为土壤提供养分，是土壤有机质形成的主要贡献者。为探究增温对草地生态系统凋落物分解的影响及主要影响因素，筛选国内外已发表的30篇相关文献，共收集到189组有效数据，然后进行Meta分析。结果表明：增温幅度是影响凋... 详细信息

凋落物分解能够为土壤提供养分，是土壤有机质形成的主要贡献者。为探究增温对草地生态系统凋落物分解的影响及主要影响因素，筛选国内外已发表的30篇相关文献，共收集到189组有效数据，然后进行Meta分析。结果表明：增温幅度是影响凋落物分解的主要因子，增温幅度＜1℃时，凋落物分解速率显著（P＜0.05）增加，而增温幅度＞1℃时，凋落物分解速率则会降低。年平均降水量（Mean annual precipitation，MAP）会调节增温对凋落物分解的效应；年均降水量≤300 mm时，增温会促进凋落物分解，年均降水量＞600 mm时，增温有抑制凋落物分解的作用。此外，土壤生物和凋落物质量也会对凋落物分解产生不同的影响效应，中型土壤生物（0.5～1 mm）增强了增温对凋落物分解的效应，增温加速了高木质素含量凋落物的分解。以上结果表明增温会显著影响凋落物的分解，影响大小和方向与年均降水量、土壤生物和凋落物质量有关。

关键词：增温草地凋落物分解影响因素

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塘生态系统结构与功能的研究进展

生态学杂志 2019年第6期38卷 1890-1899页

作者：卢虹宇袁兴中王晓锋武帅楷重庆大学资源及环境科学学院重庆400030 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 长江上游湿地科学研究重庆市重点实验室重庆401331

塘是陆地上常见的一类极小型静水水体,具有面积小、水体浅、数量多、分布广等特点,是陆域淡水生态系统重要组成部分。由于空间上不易识别,其在生态系统中的功能往往被忽视。本研究对塘系统的国内外研究进展进行综述,明确了塘的基本概念... 详细信息

塘是陆地上常见的一类极小型静水水体,具有面积小、水体浅、数量多、分布广等特点,是陆域淡水生态系统重要组成部分。由于空间上不易识别,其在生态系统中的功能往往被忽视。本研究对塘系统的国内外研究进展进行综述,明确了塘的基本概念,论述了塘系统的非生物要素、生物要素及环境关系,基于塘生态功能的探讨,提出:(1)塘系统物质循环率高,常利用氧化塘净化水体,在全球陆地系统碳、氮循环中具有潜在作用;(2)塘群系统是重要的生物生境,在维持区域生物多样性方面具有重要意义,种-面积关系、生境异质性以及相邻生态系统特点被认为是塘生态系统中生物多样性的主要驱动因素;(3)作为地表洼地系统,塘具有水源涵养与水土保持功能,在雨水收集、泥沙拦截等方面发挥重要作用。基于此,本研究提出了未来研究需重视的3个方面:变化环境下的塘系统生物地球化学循环特征;生物多样性本底数据积累与维持机制;水源涵养与水土保持功能在生态修复工程中的应用。塘生态系统可作为应对未来环境变化的重要生态系统。

关键词：塘生态系统结构功能生态系统服务生态恢复

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短期刈割对晋北农牧交错带草地生物量的影响

生态学报 2024年第19期44卷 8532-8541页

作者：武帅楷林茂郝杰刁华杰苏原董宽虎王常慧山西农业大学草业学院晋中030801 草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室晋中030801 山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站朔州037200

刈割是草地的主要管理方式之一,适度刈割不仅可以提高草地生物量,而且能够维持草地稳定性和物种多样性。农牧交错带草地受到人类生产生活的多重干扰,如何合理利用农牧交错带草地是协调生产和生态平衡的瓶颈问题。为研究刈割对农牧交错... 详细信息

刈割是草地的主要管理方式之一,适度刈割不仅可以提高草地生物量,而且能够维持草地稳定性和物种多样性。农牧交错带草地受到人类生产生活的多重干扰,如何合理利用农牧交错带草地是协调生产和生态平衡的瓶颈问题。为研究刈割对农牧交错带草地生物量的影响,于2016年在山西右玉典型农牧交错带草地设置了不同刈割强度试验平台。通过留茬高度10 cm(LM,Light mowing),5 cm(MM,Moderate mowing)和2 cm(HM,Heavy mowing)来表征刈割强度,并设置不刈割处理(CK,No mowing)作为对照。研究不同刈割强度对优势物种赖草(Leymus secalinus)叶片、茎秆的生物量,群落地上生物量和不同土层(0—10 cm、10—20 cm和20—30 cm)地下生物量的影响。结果表明:连续3年刈割导致群落地上生物量逐年显著降低(P0.05),但对优势种赖草地上生物量有促进作用。刈割主要增加0—20 cm土层的地下生物量,但不同刈割强度对群落地下生物量无显著影响(P>0.05)。可为农牧交错带畜牧业生产、草地合理利用和生态保护提供科学依据。

关键词：刈割强度刈割年份植物群落生物量赖草右玉县

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川东北乡村不同生境中杂草多样性研究:以蚕华山村为例

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生态与农村环境学报 2019年第11期35卷 1420-1427页

作者：武帅楷袁兴中刘红陈鸿飞王可洪重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 长江上游湿地科学研究重庆市重点实验室重庆401331 重庆千洲生态研究院重庆400050

为了解川东北传统乡村杂草多样性及特征,在研究区生境调查的基础上,记录了18种生境中的杂草种类,针对具有代表性的15种生境中的杂草群落进行定量调查,并采用双向指示种分析(TWINSPAN)进行数量分类,采用典范对应分析(CCA)进行排序。结果... 详细信息

为了解川东北传统乡村杂草多样性及特征,在研究区生境调查的基础上,记录了18种生境中的杂草种类,针对具有代表性的15种生境中的杂草群落进行定量调查,并采用双向指示种分析(TWINSPAN)进行数量分类,采用典范对应分析(CCA)进行排序。结果表明:(1)区内有农田、水塘、墓地和片林等多种乡村生境类型。(2)区内有杂草61科181属238种,菊科(Compositae)和禾本科(Gramineae)为优势科。(3)采用TWINSPAN数量分类方法将杂草群落划分为6种类型。(4)CCA排序分析结果表明影响杂草群落分布的主要环境因子是光照强度和土壤含水量,说明杂草种类、生境类型与群落类型的分布格局存在一定的相似性,这与TWINSPAN分类结果较为一致。研究认为在乡村原住民传统生产生活过程中形成的多样化生境类型维持了较高的杂草多样性,进而说明乡村生境多样化是维持乡村生物多样性的重要机制之一。

关键词：乡村杂草生境多样性川东北

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河岸无脊椎动物多样性维持机制研究进展

应用生态学报 2020年第3期31卷 1043-1054页

作者：王可洪袁兴中张冠雄武帅楷刘双爽张梦婕重庆大学建筑城规学院重庆400030 三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400030 长江上游湿地科学研究重庆市重点实验室重庆401331 长治学院生物科学与技术系山西长治046011

河岸是河流与陆地之间重要的生态界面,生物多样性丰富,但受到人为活动的严重威胁。无脊椎动物在河岸生物多样性中占有重要地位,发挥着非常重要的生态功能,也是水生生态系统和陆地生态系统之间物质和能量联系的重要纽带。尽管已有很多学... 详细信息

河岸是河流与陆地之间重要的生态界面,生物多样性丰富,但受到人为活动的严重威胁。无脊椎动物在河岸生物多样性中占有重要地位,发挥着非常重要的生态功能,也是水生生态系统和陆地生态系统之间物质和能量联系的重要纽带。尽管已有很多学者对河岸无脊椎动物群落进行了研究,但缺乏对河岸无脊椎动物多样性维持机制的总结。本文结合洪水和干旱、营养物质、微生境多样性、河岸植被、微气候梯度、食物资源以及河流空间梯度等影响因素,初步讨论和归纳了河岸无脊椎动物多样性的维持机制。周期性洪水和干旱引发了无脊椎动物的繁殖和迁移等行为,增加了河岸无脊椎动物群落周转率,为无脊椎动物创造了理想的条件。充足的营养物质使河岸具有较高的初级生产力,支撑了较高的无脊椎动物多样性。较高的微生境多样性为无脊椎动物提供了多样的生态位空间,孕育了特殊的河岸无脊椎动物种类。复杂的河岸植物群落不但是河岸无脊椎动物的食物来源之一,也为河岸无脊椎动物提供了多样的生态位空间和重要的避难场所。微气候环境的空间分异提供了复杂多样的生境条件,为水生无脊椎动物和陆生无脊椎动物种类在河岸共存创造了条件。跨越界面的资源补给增加了河岸无脊椎动物的食物可利用率,为河岸无脊椎动物提供了特殊的食物来源。这些因素在空间上呈现出明显的纵向梯度和侧向梯度,从更大尺度上为河岸无脊椎动物的多样化提供了条件。因此,探讨河岸无脊椎动物多样性的维持机制对于河岸生物多样性保护以及河流生态系统综合管理具有重要的指导意义。

关键词：河岸无脊椎动物生物多样性维持机制生态交错带

晋北农牧交错带草地生物量对短期放牧强度的响应

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草地学报 2023年第8期31卷 2446-2454页

作者：武帅楷郝杰刁华杰居新宁亚楠苏原董宽虎王常慧山西农业大学草业学院山西太谷030801 草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室山西太谷030801 山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站山西右玉037200

放牧是草地的主要利用方式之一,适度放牧可维持草地的生产和生态功能。为探究不同放牧强度如何影响北方农牧交错带草地生物量,本研究依托2016年在山西典型农牧交错带建立的草地放牧试验平台,采用收获法监测了不同放牧强度干扰下植物群... 详细信息

放牧是草地的主要利用方式之一,适度放牧可维持草地的生产和生态功能。为探究不同放牧强度如何影响北方农牧交错带草地生物量,本研究依托2016年在山西典型农牧交错带建立的草地放牧试验平台,采用收获法监测了不同放牧强度干扰下植物群落优势种赖草生物量(Leymus secalinus ***,L.s.B)、地上生物量(Aboveground biomass,AGB)和地下生物量(Belowground biomass,BGB)指标。结果表明:放牧降低了该地区群落地上现存生物量和地下生物量(P<0.01),提高了群落的根冠比(P<0.05);放牧影响优势种赖草生物量在群落地上生物量中的占比,与不放牧相比,轻度放牧和重度放牧对赖草生物量的影响大,而中度放牧的影响小。因此,放牧降低了群落的地上、地下生物量,但中度放牧对优势种赖草生物量的影响小,符合中度干扰假说,为农牧交错带草地科学管理和可持续利用提供理论依据。

关键词：放牧强度赖草地上生物量地下生物量农牧交错带

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