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黄土丘陵区植物间正相互作用对幼苗更新的影响

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草业学报 2019年第10期28卷 134-143页

作者：葛芳红刘红岩赵富王王宁周正朝陕西师范大学地理科学与旅游学院陕西师范大学地理学国家级实验教学示范中心

幼苗阶段是植物生活史中最脆弱与关键的阶段,在土壤侵蚀强烈的黄土坡面,现有优势物种能否作为保育物种发挥植物间正相互作用促进幼苗更新与存活还缺乏研究。以黄土丘陵区的3种典型植物群落(白羊草群落、狼牙刺群落、铁杆蒿群落)为研究对... 详细信息

幼苗阶段是植物生活史中最脆弱与关键的阶段,在土壤侵蚀强烈的黄土坡面,现有优势物种能否作为保育物种发挥植物间正相互作用促进幼苗更新与存活还缺乏研究。以黄土丘陵区的3种典型植物群落(白羊草群落、狼牙刺群落、铁杆蒿群落)为研究对象,采用样方调查法研究了植物斑块和裸地斑块下幼苗的密度、物种组成、物种多样性以及与地上植物物种相似性的变化规律,对不同植物间的正相互作用的强度进行分析。结果表明:1)在研究区共记录到幼苗52种,分属22科,主要由禾本科、豆科和菊科植物构成,且以多年生草本植物为主;2)不同斑块下幼苗的物种数量、密度、多样性和相似性指数大体表现为植物斑块>裸地斑块;同为植物斑块,不同植物群落幼苗物种数量是铁杆蒿群落>白羊草群落>狼牙刺群落,密度为铁杆蒿群落>狼牙刺群落>白羊草群落,多样性指数为铁杆蒿群落>白羊草群落>狼牙刺群落;而裸地斑块的幼苗密度与多样性指数均为铁杆蒿群落>狼牙刺群落>白羊草群落。3种群落两种斑块幼苗与地上植物的相似性系数均低于0.5,属于极不相似或中等不相似水平;3)植物斑块中的成年植株对其周围的幼苗存在积极的正相互作用,但在侵蚀干扰更加强烈,环境更加恶劣的阳坡白羊草群落、狼牙刺群落不同斑块间物种组成差异更大,植物改善微生境,促进更多类型幼苗更新的作用更加明显。总之,3种植物作为保育植物均能促进幼苗存活,但随着植株个体生长,可能存在物种间相互作用的转变,使得幼苗和地上植物的相似性不高。

关键词：正相互作用斑块状植被幼苗密度物种多样性相似性

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植物邻体间的正相互作用

生态学报 2010年第19期30卷 5371-5380页

作者：张炜平王根轩浙江大学生命科学学院农业生态与工程研究所植物生理学与生物化学国家重点实验室杭州310058

植物间的正负相互作用是构建植被群落的重要因素,也是群落生态学研究的中心内容之一。近20a来,植物间正相互作用的研究得到快速发展。综述了正相互作用的定义,不同植物群落中的直接、间接正相互作用及其发生机制,正相互作用研究的实验... 详细信息

植物间的正负相互作用是构建植被群落的重要因素,也是群落生态学研究的中心内容之一。近20a来,植物间正相互作用的研究得到快速发展。综述了正相互作用的定义,不同植物群落中的直接、间接正相互作用及其发生机制,正相互作用研究的实验和模型方法,正负相互作用随胁迫梯度的变化及正相互作用对群落构建的影响。探讨了正相互作用研究前景:(1)进一步理解正负相互作用的平衡及其对群落构建的影响;(2)加深对全球变暖背景下的正相互作用的认识;(3)需把正相互作用研究同进化联系起来;(4)充分发挥正相互作用在生态系统中的推动力作用,把正相互作用应用到生态恢复中,为恢复退化生态系统服务。

关键词：植物群落邻体正相互作用胁迫梯度群落构建全球变暖进化生态恢复

竞争与正相互作用对物种间特性差异的反应模式

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兰州大学学报（自然科学版） 2009年第2期45卷 48-54页

作者：陈书燕徐瑾王刚张甲林肖洒兰州大学生命科学学院干旱与草地生态教育部重点实验室兰州730000

构建了一个空间明晰的网格模型,旨在探讨物种间竞争和胁迫忍耐能力的权衡对种间相互作用类型与结果的影响及其对于环境胁迫状况的响应.结果表明:忍耐种对竞争种的正作用不但促进了竞争种数量的增加,并且极大扩展了竞争种的空间分布范围... 详细信息

构建了一个空间明晰的网格模型,旨在探讨物种间竞争和胁迫忍耐能力的权衡对种间相互作用类型与结果的影响及其对于环境胁迫状况的响应.结果表明:忍耐种对竞争种的正作用不但促进了竞争种数量的增加,并且极大扩展了竞争种的空间分布范围,最终导致其实现生态位大于基础生态位;然而忍耐种对竞争种的这种促进作用却使竞争种对忍耐种的竞争排除作用极大地增强,使忍耐种的数量与分布范围均出现了较大的下降与缩减.因此两物种间的相互作用类型为"+,-"型,不同于传统的正相互作用概念中的"+,+"及"+,0"类型,为进一步探讨沿环境梯度的正相互作用和竞争的关系以及该过程对于种群动态及群落构建的影响提供了一条崭新的途径.

关键词：正相互作用竞争网格模型环境胁迫梯度胁迫忍耐生态位

不同海拔和放牧扰动下植物种间正相互作用的研究

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不同海拔和放牧扰动下植物种间正相互作用的研究

作者：张笑晨兰州大学

学位级别：硕士

植物物种间正相互作用是当前生态学研究的热点问题之一,其在群落构建、生态系统功能等诸多方面都发挥着重要作用。很多研究表明随着胁迫梯度的增加,物种间的正相互作用也逐渐增强,但是目前为止在正相互作用随胁迫梯度的变化模式以及不... 详细信息

植物物种间正相互作用是当前生态学研究的热点问题之一,其在群落构建、生态系统功能等诸多方面都发挥着重要作用。很多研究表明随着胁迫梯度的增加,物种间的正相互作用也逐渐增强,但是目前为止在正相互作用随胁迫梯度的变化模式以及不同胁迫类型对这一变化模式的影响等方面还存在很大争议。本文以青藏高原东缘高寒草甸优势灌木金露梅(Dasiphora fruticosa)为研究对象,在群落、功能群、物种等不同水平上系统研究金露梅对冠层下植物的正相互作用以及其随海拔和放牧扰动的变化模式。研究结果表明:1)金露梅显著改变了冠层下植物群落的结构和组成,提高了群落的生产力,对群落整体有正相互作用;2)金露梅对群落的相互作用在不同海拔差异不明显,而且金露梅对群落的正相互作用并没有随着海拔升高而增强;3)在放牧和禁牧条件下,金露梅对群落的正相互作用差异不明显,因为在功能群和物种水平上存在相互作用的抵消;4)金露梅对不同物种的正相互作用存在较大差异,这种差异与胁迫梯度和胁迫类型相关;5)在低海拔下受到金露梅竞争作用的物种在高海拔下会向正相互作用发生转变,同时在禁牧受到金露梅竞争作用的物种在放牧下会向正相互作用发生转变,物种受到的竞争作用越强,其向正相互作用的转变则越明显,这是由这些物种竞争力强而胁迫耐受能力较弱的特点决定的。本研究通过正相互作用在群落、功能群、物种水平上的变化,及其对不同海拔以及放牧扰动的响应模式差异,进一步揭示了金露梅作为保育植物的重要性及其生态学机理,为高寒草甸群落构建以及多样性的维持提供了重要的理论支持,对退化草场的回复和草原生态系统的保护具有指导意义。

关键词：高寒草甸正相互作用海拔放牧物种特异性响应

受控实验下沿着水分梯度正相互作用和负相互作用间平衡的变化

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受控实验下沿着水分梯度正相互作用和负相互作用间平衡的变化

作者：杨莲兰州大学

学位级别：硕士

多数生态学者认为：(1)在同一生态系统里正相互作用和负相互作用的平衡是随时空变化的;(2)非生物因子胁迫强度的变化可以驱动生物间正相互作用和负相互作用间平衡的转变。研究报道发现干旱区目标植物由于邻体的正相互作用，在水分状况... 详细信息

多数生态学者认为：(1)在同一生态系统里正相互作用和负相互作用的平衡是随时空变化的;(2)非生物因子胁迫强度的变化可以驱动生物间正相互作用和负相互作用间平衡的转变。研究报道发现干旱区目标植物由于邻体的正相互作用，在水分状况方面其目标植物会比无邻体的同种植物好。本研究在受控实验中进行，假定由于植物邻体的正相互作用使得在水分可利用性从负到正变化。本实验设计了2个水分梯度(保持土壤含水量在40±5％为干旱处理和80±5％为正常水分处理)和10个密度梯度(0.44株·m，0.89株·m，1.33株·m，1.78株·m，4株·m，7.11株·m，11.11株·m，16株·m，21.78株·m，28.44株·m)，观测大豆的生长及根际变化。密度效应显著增加了大豆邻体影响(样方闭合度)，水分显著的增加了产量。在不考虑水分因子的条件下，邻体影响即密度效应在低密度时显著的增加了大豆平均个体生物量;在高密度时显著的减少了大豆平均个体生物量。在不考虑邻体遮蔽即密度效应下水分显著的增加了植物的平均个体生物量。这里有一个显著的密度乘以水分的影响，邻体影响的负效益在干旱处理并没有在正常水分处理下大，即密度效应在水分胁迫下表现较平缓。本研究结果指出密度(邻体影响)的影响是正还是负依靠水分有效性。此外，正相互作用和负相互作用的平衡沿着减少水分有效性梯度从负到正的变化并不是逐渐的而是陡峭的，主要由于密度增加使得水分更为短缺。结果表明： (1)随种植密度的升高，大豆平均个体生物量、单株基茎、单株株高-密度的先增后减小。土壤干旱条件下，平均个体生物量、单株基茎和单株株高降低;随种植密度的升高，大豆种群内正相互作用和负相互作用间平衡的变化具有密度依赖。 (2)在干旱条件下，根际土壤有机质、土壤全氮含量随密度的增加略有增加趋势;在正常水分下根际土壤有机质、土壤全氮含量随密度减少。干旱明显降低了根际土壤有机质的含量，增加了土壤全氮含量。这说明，种群内个体为之相互作用的资源(阳光、水分、N、P、K等矿质营养)与水分有效性梯度有关;(3)在干旱条件下，随着密度增加根瘤数增加，但根瘤大小减小。说明随着密度的增加根瘤活动加剧植物间的正相互作用，但是根瘤数虽然增加了但是其大小随种植密度而减小，这说明水分的限制和植物根瘤间的负、正相互作用间平衡的变化有关。

关键词：大豆种植密度土壤水分密度效应生物量负相互作用正相互作用土壤养分根瘤

环境梯度上植物群落组成的时间周转模式及正相互作用的影响

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环境梯度上植物群落组成的时间周转模式及正相互作用的影响

作者：杨智永兰州大学

学位级别：硕士

植物群落时间周转可以理解为在时间尺度上群落中物种代替的程度或速率。时间周转反映了植物群落物种组成随时间的变化,即同一个群落在不同时间点之间的相异度：相异度越大,群落物种组成的时间周转越快。时间周转在所有自然群落中都会发... 详细信息

植物群落时间周转可以理解为在时间尺度上群落中物种代替的程度或速率。时间周转反映了植物群落物种组成随时间的变化,即同一个群落在不同时间点之间的相异度：相异度越大,群落物种组成的时间周转越快。时间周转在所有自然群落中都会发生,是群落的基本性质之一,是生态学理论体系的重要组成部分。一直以来,高质量的长期时间序列数据的缺失严重阻碍了生态学者对植物群落物种组成的时间周转及其机制的全面探索。同时,已有研究证明,正相互作用和竞争的相互影响共同决定了群落的结构。然而很少有研究者尝试检验正相互作用对群落物种组成时间变化的影响。在本文中我们采用基于个体的理论模型（Individual-based model）,系统探索了时间周转沿着环境梯度的变化模式及正相互作用对群落物种组成时间周转的影响。结果表明,与不考虑正相互作用的结果相比,正相互作用在恶劣的环境下提高了物种丰富度,而在优越的环境条件下则降低了物种丰富度。沿着环境胁迫梯度,群落物种组成的时间周转模式呈现出三个阶段的变化：Bray-Curtis相似性指数先降低,然后升高,最后又降低;正相互作用对群落物种组成时间周转的影响取决于群落所在环境梯度的位置。同时,模拟结果表明平均种群大小和群落物种组成的时间变化率之间呈现出非线性、渐进的关系,该关系很好地解释了时间周转沿着环境梯度的变化和正相互作用对时间周转模式的影响。我们的模拟研究有助于理解影响群落时间周转的生物因子和非生物因子,并且对于探索当前气候变化对植物群落和生态系统的影响具有一定的理论意义。

关键词： Beta多样性 Bray-Curtis相似性指数群落物种组成正相互作用时间周转基于个体的模型

植物群落沿环境梯度的物种—面积关系和物种—时间关系的一般模式及正相互作用的影响

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植物群落沿环境梯度的物种—面积关系和物种—时间关系的一般模式...

作者：周谟华兰州大学

学位级别：硕士

物种-面积关系(species-area relationship,SAR)及物种-时间关系(species-time relationship,STR)是生态学两类重要的模式,对于理论研究和生物多样性保护均有重要的意义。尽管目前有不少生态学家深入探究了物种-面积曲线及其影响因子,... 详细信息

物种-面积关系(species-area relationship,SAR)及物种-时间关系(species-time relationship,STR)是生态学两类重要的模式,对于理论研究和生物多样性保护均有重要的意义。尽管目前有不少生态学家深入探究了物种-面积曲线及其影响因子,但是由于获得高质量且长时间的研究数据十分困难,因此对物种-时间关系(STR)的研究远远落后于前者。此外,已有研究表明,正相互作用和竞争共同影响群落的组成结构,然而,很少有研究尝试检验正相互作用对物种-面积关系(SAR)和物种-时间关系(STR)的影响。在本文中我们采用基于个体的空间模型(Individual-based model)结合群落构建的主要过程,检测了物种-面积关系(SAR)和物种-时间关系(STR)沿环境梯度的一般变化模式,并评估了正相互作用在两者的三种不同情景模型中所起的作用:不考虑正相互作用的CM模型;正相互作用沿环境梯度呈单峰曲线关系的CFMU模型;及正相互作用随着环境梯度增加呈正线性增长的CFML模型。在这三种模型情景中,我们发现物种-时间关系(STR)与物种-面积关系(SAR)有着相似的变化模式。结果表明,正相互作用对物种-面积关系(SAR)和物种-时间关系(STR)有着明显的影响,其影响程度取决于该群落所处的环境梯度和模拟所采用的模型情景。与CM相比,考虑正相互作用(即CFMU和CFML)使得中等环境胁迫梯度(如s=0.4或0.5)产生了更高的空间尺度指数和时间尺度指数;在中等到高胁迫环境梯度(如s=0.7或0.8),正相互作用减小了空间尺度指数和时间尺度指数;在低到中等环境水平(如s=0.1或0.2),正相互作用对空间尺度指数和时间尺度指数的影响很小;在环境梯度的端点上(除了CFML模型的右端点),空间尺度指数和时间尺度指数在三个模型情景中的值几乎都一样。该研究对于理解生物(竞争和正相互作用)和非生物因子(环境梯度)如何影响物种-面积关系(SAR)和物种-时间关系(STR)有一定的理论意义。

关键词：物种-面积关系物种-时间关系正相互作用基于个体的模型环境梯度 NetLogo

不同模式正相互作用对植物种群动态影响的模型研究

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不同模式正相互作用对植物种群动态影响的模型研究

作者：麻萍西北大学

学位级别：硕士

正相互作用(促进)与很多生态学理论密切相关,近二十年来在植物生态学研究中得到了越来越多的重视。而植物个体间不同类型的正相互作用(对称和非对称)对于种群动态的不同影响还缺乏深入研究。本研究主要关注不同模式的植物正、负相互作... 详细信息

正相互作用(促进)与很多生态学理论密切相关,近二十年来在植物生态学研究中得到了越来越多的重视。而植物个体间不同类型的正相互作用(对称和非对称)对于种群动态的不同影响还缺乏深入研究。本研究主要关注不同模式的植物正、负相互作用对植物种群密度依赖性死亡过程(自疏)以及空间格局动态变化过程的影响。自疏过程是植物种群动态的重要驱动因素,尽管有研究表明促进能影响自疏过程,但尚未区分不同促进模式的影响,并且没有系统地研究多种环境因素对植物种群自疏的相对影响和重要性。除此之外,大量研究表明正相互作用是空间格局形成的重要驱动因素,然而目前的研究也没有深入探讨不同类型的促进作用对空间格局动态和稳定性的影响。本研究使用基于个体的模型和随机森林模型评估促进模式以及其他因素对种群自疏和空间格局稳定性的相对影响和重要性。研究结果表明,不同类型的促进对植物种群自疏和空间格局稳定性都具有不同的影响。对于自疏来说,不对称促进得到的自疏线比对称促进得到的更低更平缓,但在所有因素中,竞争模式是影响自疏线斜率和截距最重要的因素。其他因素在改变自疏线斜率方面远不如竞争那么重要,但不同类型的促进作用以及其他环境因素对自疏线截距有显著影响,对生物量积累过程有着重要影响。对于空间格局稳定性来说,促进模式是影响它的最重要因素。非生物胁迫越高,具有对称促进的植被空间格局越稳定,但植物个体间不对称的促进在高胁迫环境下会降低植被空间格局稳定性,而相同的高胁迫环境下如果个体间的促进是完全不对称的,甚至会导致系统的突然崩溃。本研究进一步完善了正相互作用在植物种群动态方面的相关理论,为高胁迫地区的植被保护和恢复提供了有力的理论基础。本研究还证明了基于个体的模型和机器学习方法的联合应用在研究复杂格局方面具有一定的能力和优势,是种植实验和野外调查的重要补充,在发展完善生态学理论和支持环境应用方面具有广阔前景。

关键词：正相互作用促进自疏空间格局基于个体的模型随机森林

种间正相互作用机理及其对物种特性差异响应的模拟与实验研究

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种间正相互作用机理及其对物种特性差异响应的模拟与实验研究

作者：徐瑾兰州大学

学位级别：硕士

生物间的正相互作用对于种群动态、群落构建,以及生态系统功能等诸多方面都发挥着重要的作用。当前关于正相互作用的研究表明,随着环境胁迫强度的增大,物种间的相互作用类型会由负相互作用向正相互作用转变。然而,关于物种间特性差异对... 详细信息

生物间的正相互作用对于种群动态、群落构建,以及生态系统功能等诸多方面都发挥着重要的作用。当前关于正相互作用的研究表明,随着环境胁迫强度的增大,物种间的相互作用类型会由负相互作用向正相互作用转变。然而,关于物种间特性差异对种间正相互作用模式影响的研究还很少。为此,本研究运用野外实验与计算机模拟相结合的方法,从物种特性差异的角度对种间正相互作用的机理及方式进行了研究。结果表明:1)正相互作用对竞争种的促进作用大于忍耐种,扩展了其现实生态位。而这一促进作用反过来又增加了竞争种对忍耐种的竞争排除作用,使两者共存区域的相互作用类型呈现出不同于传统正相互作用概念的“+,-”型;2)在合作亚高寒草甸,金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛通过改善局域微环境,从而对其冠层下的植物群落产生了明显的正相互作用,有效地促进了其生物量与多样性的提高;另外,群落的不同功能群间,乃至同一功能群的不同物种间对灌丛正相互作用的响应均存在着不同程度的差异。上述结果表明物种间的特性差异对种间正相互作用的模式具有显著影响,这为我们全面认识植物物种间相互作用的特性,群落的构建机制以及多样性的维持机理提供了重要的理论支持,并且为高寒草甸地区的草场恢复与生态保护提供可行的科学指引。

关键词：正相互作用竞争网格模型环境胁迫梯度胁迫忍耐植物群落生态位功能群物种多样性