哀牢山地处青藏高原、横断山地和云贵高原三大自然地理区域的结合部,在这样一个特殊的地理气候区域内栖息着怎样的蚂蚁群落?不同海拔高度引起的气候条件差异导致蚂蚁群落结构和多样性产生了怎样的差异?为了揭示这一科学问题,本文采用样带法、样地调查法和多样性指标法研究了哀牢山国家级自然保护区东坡垂直带的蚂蚁物种多样性.在哀牢山国家级自然保护区东坡垂直带记录蚂蚁7亚科47属150种,喜马毛蚁(Lasius himalayanus)是蚂蚁群落的优势种,同时发现常见种2个,较常见种20个,较稀有种55个,稀有种72个,稀有种占了物种总数的48.00％.东坡4个垂直带蚂蚁群落的Shannon-Wiener多样性指数顺序为:中南段＞北段＞中北段＞南段.相关性分析显示蚂蚁的物种数和多样性指数与海拔存在显著负相关性,物种数、个体密度和多样性指数与乔木郁闭度存在显著负相关性.蚂蚁群落在海拔梯度间表现出高度的不相似性和强烈的更替模式,不同垂直带间的蚂蚁群落同样表现出高度的不相似性和强烈的更替格局.哀牢山自然保护区东坡各垂直带蚂蚁物种数、个体密度、多样性指数总体上随海拔升高而降低,主要受海拔和气温因素制约;这些指标普遍出现多域效应现象,有时出现中域效应现象,说明不同海拔高度上栖息着适应了不同气候类型的物种聚集群,同时受到人类干扰和干热河谷气候的影响.哀牢山自然保护区东坡蚂蚁物种丰富度低于西坡,主要受湿度因素影响.从相似性系数看,栖息于保护区不同生境的蚂蚁群落间分化明显,具有不同的生态功能和保护价值.

不同影响因子对土壤有机质含量的影响存在尺度依赖性.以太原盆地土壤有机质为研究对象,于盆地上、中、下部分别设置采样带,应用多元经验模态分解(multivariate empirical mode decomposition,MEMD),分析了盆地内不同部位土壤有机质与影响因子(高程、坡度、地形湿度指数、土壤容重、砂粒、壤粒、黏粒和光谱主份等)在表征尺度的相关性,并预测了采样尺度上土壤有机质含量,旨在研究黄土高原盆地区内土壤有机质与相关因子的空间多尺度关系.研究结果表明:(1)利用MEMD法可将盆地内不同部位处的土壤有机质空间序列分解为不同表征尺度,盆地上、中和下部的表征尺度分别为6、8和7个.研究区域内,尺度约1000m处是土壤有机质的主要表征尺度,且盆地内垂直河流方向的有机质序列主要表征尺度沿河流方向表现分散.(2)土壤有机质和影响因子的空间多尺度关系表明,高程与土壤有机质的关系主要表现在大尺度,而坡度、地形湿度指数与盆地中、下部土壤有机质的关系较明显.土壤容重与有机质在不同位置的不同表征尺度存在显著差异.土壤质地中,壤粒含量与有机质的多尺度关系最为明显.光谱主份1在全部样带中所有表征尺度上均与有机质显著相关.(3)采用MEMD法对有机质的预测精度高于基于原始数据的逐步多元回归结果.综上,研究结果可为黄土高原盆地区内土壤数字制图、土壤田块的合理设计与有机质的精确预测提供理论依据.

分析了濒危植物树枫杜鹃种群结构及伴生群落物种组成、乔灌层物种多样性、垂直成层及个体径级结构等特征,并通过冗余分析(RDA)、典范对应分析(CCA)方法检验了树枫杜鹃种群及群落乔灌层物种组成与环境因子间的关系.结果 表明:(1)树枫杜鹃种群径级结构呈单峰型,更新不连续,缺乏幼苗,幼株时期为又一死亡高峰期,种群呈衰退趋势;(2)4个伴生群落中共有木本植物56种,隶属于23科40属,优势科为壳斗科、蔷薇科、槭树科、杜鹃花科,林下多箭竹(Fargesia spathacea);伴生群落的乔灌层多样性指数均较低,草本层不发达;群落1与群落2为高度1～1.5 m的灌丛,群落3为高度3～4m的常绿阔叶-苔藓矮林,群落4为高度8～10m的常绿落叶阔叶混交林;树枫杜鹃均位于群落下层,相比于乔木林群落,其在灌丛群落中生长较占优势;群落中耐阴种的小径级个体比例大,均呈增长趋势,林下竞争将持续增强;(3)前向选择及蒙特卡罗(Monte Carlo)检验表明,坡位对乔木层物种组成影响极显著,郁闭度与坡向对灌木层物种组成影响极显著(P＜0.01);而枯落物厚度与空气相对湿度是影响树枫杜鹃幼苗的主要环境因子,林冠郁闭度、坡向则是影响幼株与成株的主要环境因子;同时,幼株与成株也分别受到林下物种密度与林下竹类覆盖度的影响(P＜0.01).因此,疏伐上层林木,人为干预林下幼树及箭竹的生长,并清理地表枯落物,对缓解树枫杜鹃濒危的现状及维持其种群的发展具有重要意义.

群落结构在森林生态系统中具有重要作用,其构建机制一直是森林生态学的研究核心.群落结构不仅包括水平方向上的物种分布格局,还包括垂直方向上的物种分层结构.本文基于鼎湖山南亚热带常绿阔叶林塔吊样地,利用林冠塔吊和测高杆精准测量样地内每个个体(胸径大于1 cm)的树高,并划分群落的垂直层次,研究了每层的群落多样性特征(α多样性)和林层间的群落多样性变化特征(β多样性).结果 表明:(1)样地群落垂直层次由下至上分为5层:灌木层、亚冠层、林冠下层、林冠中层和林冠上层.(2)随林层向上,物种丰富度、多度和Shannon-Wiener指数均下降,Pielou均匀度指数在林冠下层最大.(3)利用POD法计算并分解β多样性,发现随林层向上,β多样性在灌木层与其他各层间呈递增趋势,在相邻林层间呈单峰型,不同林层间的物种组成差异主要由丰富度差异造成.但在林冠下层与林冠中层间丰富度差异较小,物种替换组分增大,可能与林冠下层所处特殊位置有关.(4)各林层内微环境从灌木层向上,趋于高温、强光照和低空气相对湿度,但林冠下层平均日光强最低.综上,鼎湖山南亚热带常绿阔叶林林冠下层可能存在强烈的环境筛选作用,且光照可能是影响群落垂直结构形成的限制因子.

为了掌握不同垂直植被类型下小型土壤节肢动物群落组成及多样性的变化规律,2012年3、5、7、10和12月对贡嘎山东坡的常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和暗针叶林下的小型土壤节肢动物群落进行了调查.共分离到小型土壤节肢动物8581只,隶属于8纲28目114科145类或属,优势类群为近缺姚属(Paranurophorus).与我国温带及亚热带森林土壤节肢动物群落相比,贡嘎山东坡小型土壤节肢动物群落组成类群不仅丰富,且具有独特性.主成分分析及相似性指数计算结果表明,不同植被类型间的小型土壤节肢动物群落组成结构相似性较高,但群落相似性随着海拔相对高度的增加而降低.小型土壤节肢动物的群落密度、丰富度和Shannon指数均随海拔上升逐渐减小,其中暗针叶林下小型土壤节肢动物群落的丰富度和Shannon指数显著低于其他植被类型.3月和12月小型土壤节肢动物的群落密度、丰富度、Shannon指数和Simpson指数在总体上大干5月、7月和10月,且不同月份间差异显著.影响小型土壤节肢动物群落密度及多样性空间分布的主要环境因子为土壤有机质、有效磷、pH、土壤温度和湿度.研究结果表明,贡嘎山东坡小型土壤节肢动物群落组成类群丰富且具独特性;群落结构、密度及多样性指数对季节变化的响应比对植被类型变化更敏感.

小寨天坑是目前世界上已发现的规模最大的天坑(坑口直径626 m,最大深度662 m),对天坑生物多样性的研究具有代表意义.将其在垂直深度上等距划分为5个梯度,分析各个梯度苔藓植物群落多样性特征与其环境因子的关系,探讨苔藓植物群落在特大型天坑垂直梯度上分布规律,探索特大型天坑在物种多样性保持的特性.结果表明:(1)小寨天坑苔藓群落共含有苔藓植物39科82属133种:各个梯度苔藓植物群落多样性指数表现为:坑底>中部>中下部>中上部>坑顶,均匀度为:坑底>中部>中下部>中上部>坑顶;(2)β 多样性指数分析表明,底部与中下部的Jaccard系数介于(0.25—0.5)之间,说明各个梯度微环境中等不相似,其余各个梯度介于(0—0.25)间,说明极不相似;(3)CCA分析表明:光照对苔藓植物分布的影响最大,其次为湿度,而温度和人为干扰相对较小.天坑底部地处地下河旁,水分充足,加上距地面最深,受人为干扰较少,所以其苔藓植物群落物种多样性最高,是生物避难所的中心,对生物多样性的保持具有更加重要的意义.

新疆是我国西部生态环境问题比较突出的区域,开展生态状况调查评估、及时掌握生态质量状况及其变化特征是环境保护的一个研究重点.以遥感数据为基础,根据构建垂直干旱指数(Perpendicular Drought Index,PDI)的思想,改变土壤基线所经过的原点,提出表征土壤湿度的垂直湿度指数(Perpendicular Moisture Index,PMI).基于代表绿度的垂直植被指数(Perpendicular Vegetation Index,PVI)、代表湿度的垂直湿度指数PMI和代表热度的地表温度(Land Surface Temperature,LST),利用空间几何原理创建了植被-湿度-温度生态指数(Vegetation-Moisture-Temperature Ecological Index,VMTEI).利用MODIS数据计算了新疆2000-2018年的VMTEI,并进行趋势分析.结果 表明:VMTEI集成了植被、湿度和热度的信息,能很好地反映新疆生态质量的空间分布和时间变化趋势.新疆生态质量状况总体空间分布格局变化不大,与植被分布特征比较一致,呈现出纬向伸展的变化,不同生态系统VMTEI均值差异明显,湿地生态系统生态质量状态最好,VMTEI均值为0.43左右,其次为森林生态系统;最差的是荒漠生态系统,VMTEI仅为0.28.近20年来,新疆生态状况总体上得到改善,其中,生态状况明显改善的区域占2.332％,主要集中在塔里木河干流、伊犁河、额敏河和天山北坡绿洲经济带,以农田、聚落生态系统为主,主要原因为三北防护林建设、风沙治理、城市绿地面积增加造成的生态质量状况改善;生态状况严重退化的区域占0.430％,主要集中在塔克拉玛干沙漠外围、博斯腾湖、艾比湖以及零星分布于新疆的不同地区,以湿地生态系统为主,主要由于人为因素和气候变化造成平原湖泊以及部分水库的生态退化.

采用样地调查法研究了滇东北地区的蚂蚁物种多样性.结果 表明:在滇东北地区合计记录蚂蚁6亚科、41属、120种,蚂蚁群落中发现优势种2个(沃森大头蚁Pheidole wa-soni Forel和樱花帕拉蚁Paraparatrechina sakurae Ito),常见种6个,较常见种14个,较稀有种33个,稀有种65个;5个垂直带的物种丰富度顺序为大雪槽北坡(70种)＞药山西坡(50种)＞镇雄北坡(47种)＞大雪槽南坡(39种)＞小草坝北坡(36种);各样地蚂蚁群落主要指标物种数目1～26种(平均11.8种),个体密度0.2～1136.0头·m-2(平均224.5头·m-2),多样性指数0.0000～ 2.1759(平均1.2763),均匀度指数0.3426 ～0.8422(平均0.5657),优势度指数为0.1702～1.0000(平均0.4010);5个垂直带蚂蚁群落间相似性系数0.1622～0.4821(平均0.3141);蚂蚁群落物种数目、个体密度、多样性指数总体随海拔升高而降低,海拔和气温对蚂蚁群落主要指标起决定作用;蚂蚁群落主要指标普遍表现出多域效应现象,由气候因素和人为干扰共同促成,主要成因是人为干扰;滇东北地区5个垂直带受到人类不同程度的干扰,以大雪槽为核心的乌蒙山自然保护区、以药山为核心的药山自然保护区依然保存了面积较大的天然林,加之该地区多雾和高湿度的气候特点,其蚂蚁区系和多样性处于云南省的中等水平,不同垂直带蚂蚁群落间差异明显,具有不同的生态功能和保护价值.

本研究采用样地调查法研究了祁连山国家公园青海片区的蚂蚁物种多样性.在祁连山国家公园青海片区记录蚂蚁2亚科、6属、13种,发现1个中国新记录种:沃尔切胸蚁Temnthorax volgensis(Ruzsky),发现7个青海新记录种.光亮黑蚁 Formica candida Smith、满凹头蚁 Formica manchu Wheeler、亮腹黑褐蚁 Formica gagatoides Ruzsky是蚂蚁群落的优势种.青海片区4个垂直带蚂蚁群落的多样性顺序为:东段景阳岭垭口东坡＞中西段热水垭豁东坡＞中东段景阳岭垭口西坡＞西段热水垭豁西坡.各垂直带物种数目、个体密度、多样性指数总体随海拔升高而降低,主要受海拔和气温因素制约;这些指标在不同垂直带出现多域效应、中域效应或底域效应现象,说明不同海拔高度上栖息着适应了不同生境的物种聚集群,同时受到人类对生境干扰的影响.青海片区东坡蚂蚁物种丰富度和多样性指数高于西坡,主要受降雨和湿度影响.从相似性系数看,青海片区不同生境的蚂蚁群落存在一定分化,具有不同生态功能和保护价值.

作物的冠层结构是影响产量的重要因素,群体微环境反映了作物冠层内小气候的变化,与作物的冠层结构及产量形成密切相关.该研究在大田试验条件下,设置等行距(R1,20 cm+20 cm)、宽窄行(R2,12 cm+12 cm+12 cm+24 cm)两种不同行距和低(D1,120.0 kg·hm-2)、中(D2,157.5kg·hm-2)、高(D3,195.0 kg·hm-2)3个播量配置组合,分析了不同处理组合下冬小麦(Triticum aestivum)生育后期冠层垂直结构、群体微环境及产量表现,旨在优化小麦绿色栽培措施,在不增加水肥投入情况下,挖掘冬小麦的生产潜力和进一步增产的可能性和可行性.结果表明:冬小麦上、中、下3个层次冠层开度(DIFN)、平均叶倾角(MLA)及叶面积指数(LAI)均表现为R2大于R1,且R2行距上层和中层DIFN、各层次MLA及LAI显著高于R1,在相同行距下,D3播量LAI下降迅速,D2播量的LAI及其中层和下层的MLA最高,并与D1、D3差异显著;冬小麦冠层温度和群体CO2浓度均随着播量的增大而降低,而相对湿度随播量增大而增大;在相同播量下,R2行距较R1更具有降温保湿能力,冠层平均温度较R1下降了0.06-0.5℃,相对湿度较R1提高了 1.85％-3.15％;在相同播量下,R2行距千粒质量、穗粒数都显著大于R1,因此R2籽粒产量也显著高于R1.综上所述,冬小麦的水平结构配置可显著改变其冠层的垂直结构及群体微环境,有利于冬小麦生长发育后期籽粒的灌浆,在不减少穗数的情况下,提高穗粒数及千粒质量,从而达到增产目的.在该试验中以R2D2配置的冠层结构、群体微环境及产量最佳.