农田边界植草带是农田系统各斑块间生物物种迁移和群落演替、物质和能量交换的主要区域,对维持农业生物多样性及提高农田生产力具有重要意义.基于作物-害虫-天敌互作有机整体对植草带宽度的响应,选取不同宽度植草带(2 m、4 m、6 m)及其比邻农田并以对应宽度作物边界作为对照,采用地表陷阱法对蜘蛛和步甲进行取样调查,探究植草带宽度对蜘蛛和步甲种群结构、迁移扩散规律以及对农田害虫控制潜力的影响.结果表明:植草带内蜘蛛和步甲个体数均显著高于对照条带,4 m、6 m植草带的蜘蛛和步甲多度显著高于 2m植草带,且物种丰富度和多度显著高于其对照条带.此外,不同宽度植草带蜘蛛和步甲群落存在较高的异质性,蜘蛛和步甲群落结构差异显著;在 4m和 6m植草带及其比邻玉米田内,蜘蛛和步甲多度在植草带和植草带与比邻玉米田交界处显著高于农田内部,且随距离的增加,蜘蛛物种多度呈显著降低趋势,植草带宽度和距离共同决定蜘蛛和步甲的空间分布;Monte Carlo检验结果表明,植草带宽度、植被Margalef指数对农田中蜘蛛和步甲群落结构的影响均达到显著水平,蜘蛛主要优势科和步甲主要优势种主要分布在 6m植草带比邻玉米田内;4 m、6 m植草带比邻的玉米田中蜘蛛和步甲对玉米害虫的益害比显著高于 2m植草带比邻的玉米田,且 4m、6m植草带显著增加了玉米籽粒的百粒重及比邻农田的玉米总产量.本研究对植草带涵养捕食性天敌预防害虫发生的最适宽度进行探索,综合考虑植草带耕地占用、天敌涵养和生物控害潜力等因素,确定 4m宽度植草带是具有推广价值的农田边界模式.

根据黄土高原南北样带尺度的人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)的年轮宽度资料,分析了该地区刺槐树木生长趋势,以及刺槐年表对气候响应随降雨梯度变化规律.研究结果表明延安以北的刺槐样点(绥德、神木)年轮指数近期趋于下降,树木有生长衰退现象;而延安以南刺槐样点(延安、富县、宜君、永寿)年轮指数近期趋于上升,树木无生长衰退现象.气候响应结果表明,刺槐年表对气候响应均以延安样点最为敏感,表现年表与温度的负相关关系,以及年表与降雨和干旱指数的正相关关系,而延安以北和以南刺槐样点对气候响应敏感性均较低.黄土高原中部延安地区地处森林草原过渡带,刺槐生长对外界环境变化最为敏感,年表中气候信号也较强;延安以南地区地处森林植被带,气候条件较为适宜刺槐林生长,因而年表中气候信号较弱;延安以北地区地处草原植被带,气候条件比较恶劣,刺槐生长对干旱气候已有一定适应性特征,因而年表中气候信号也较弱.

大黄花虾脊兰(Calanthe sieboldii Decne.)已被列入《全国极小种群野生植物拯救保护工程规划》,是亟待拯救的极小种群物种之一.为弄明其生境特征及生存群落中的种间关系,对分布于安徽泾县的大黄花虾脊兰进行全面调查,以18个样地内22个样方数据为基础,应用Levins和Hurlbert生态位宽度公式和生态位重叠公式,对其生存群落内草本层主要物种的生态位及其生境特征进行了研究.结果表明:(1)大黄花虾脊兰分布于泾县桃岭村地带,呈聚集分布,主要分布于靠近河边的陡崖下,分布地点较为空旷,且没有强光直射.(2)在大黄花虾脊兰生存小群落内,其优势地位明显,草本层主要物种之间普遍存在生态位重叠,但重叠程度较低,物种之间竞争并不强烈,资源可以较充分共享,群落草本层处于稳定状态.

草本层对森林生态系统具有重要的作用,其对于环境的变化比乔木层和灌木层更为敏感,在较短的时间内更容易反映改造带来的影响.为了分析林分改造后草本植物多样性的变化和揭示草本群落间的关系,以川中丘陵区改造4 a后的11种模式:不同密度(株行距1.5 m×4 m与1.5 m×2 m)的桤木(Alnus cremastogyne)、香椿(Toona sinensis)、银木(Cinnamomum septentrionale)纯林模式和株行距为1.5 m×2 m的银木+桤木模式、香椿+银木模式、香椿+桤木模式、桤木+香椿+银木模式以及采伐迹地作为研究对象,柏木(Cupressus funebris)纯林为对照,对柏木低效林不同改造模式的优势草本植物多样性、生态位宽度及生态位重叠进行研究.结果表明:(1)除高低密度香椿模式、低密度银木模式和桤木+香椿+银木模式外,其他模式的草本植物多样性均优于柏木纯林,其中以香椿+银木模式(Shannon-Wiener指数、Simpson指数、均匀度和丰富度指数分别为(1.82、0.83、0.94和1.30),与香椿+桤木模式(1.83、0.83、0.93和1.33)的生物多样性显著高于柏木纯林(1.48、0.69、0.82和1.27),为最优的改造模式.(2)改造前铁线蕨(Adiantum capillus-veneris)生态位宽度最广为2.365,喜阴植物占有优势地位,改造后林下光照环境发生变化,喜阳植物五节芒(Miscanthus floridulus)在低密度的纯林模式中迅速占据林下生长空间,生态位宽度较大,随改造模式郁闭度的增加,薹草(Carex tristachya)、地果(Ficus tikoua)、竹叶草(Oplismenus compositus)等喜阴植物逐渐占据优势地位,喜阳植物逐渐被淘汰.生态位宽度的大小与重要值呈极显著正相关关系(r=0.916),但也与资源位呈极显著正相关关系(r=0.977).(3)生态位宽度较大的物种间既有较大的生态位重叠,也有较小的生态位重叠,不能仅凭生态位宽度来判定生态位重叠值,而生态位宽度较小的鼠麴草(Gnaphalium affine)(0.647)与蛇莓(Duchesnea indica)(2.152)之间拥有最大的生态位重叠(0.123),可能是因为它们有相似的资源利用方式或相近的生态学特性.总体来说所有模式中草本植物物种间生态位重叠值都较低(＜0.2),生态位分化明显,种间竞争并不激烈,这可能与改造时间较短有关系.

以国家Ⅱ级保护极小种群野生植物——对开蕨(Phyllitis scolopendrium)为研究对象,分析了在海拔729、1008m群落内,其种群大小、分布频度和密度,个体形态特征指标及其在种群内、种群间差异,苗高分布规律、相对苗高组替代年龄级结构,分布格局和群落各层次的物种多样性,群落的相似性.结果表明:对开蕨在自然分布区内为偶见种,呈斑块状分布.在400m2内,海拔1008m处(01群落)种群密度为31株,样地分布频度为43.75％,最大密度15株/25m2;海拔729m处(02群落)种群密度为91株,样地分布频度为93.75％,最大密度30株/25m2.通过对其自然苗高,叶片数量,有孢子囊叶片数量,最大叶片长、宽值,最小叶片长、宽值,冠径,叶片厚度7个形态指标的分析显示,种群内变异较大,随着植株高度(年龄)的增加,其变异系数均随之减小而趋于稳定;种群间在自然苗高,最大叶片长度和宽度,成熟孢子叶片数量,冠径,叶片厚度上达到极显著差异(P＜0.01).其苗高分布呈现双峰型,01种群波谷出现在15.1-20.0cm处;02种群波谷出现在10.1-15.0cm处,两群落均显示有一次较大的更新过程,同时01种群在40.1-45.0cm出现间断.年龄级分析得出,01种群划分为5个龄级,近于正态分布;02种群划分为4个龄级,为倒J型分布;两种群分别处于中龄期和幼龄期,没有出现衰退型年龄结构.格局分析得出,对开蕨种群均为聚集分布.两群落的乔木、灌木、草本层的Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、Marglef丰富度指数、生态优势度和种间相遇机率较低(与地带顶级植被相比)而且分布不均;对开蕨在两群落的草本层中重要值较低,仅为伴生种.两群落相似性分析显示,乔木、灌木、草本层的相似度指数分别为66.67％、69.23％和38.46％,草本层差异较大.

盐碱地是荒漠草原带常见的生境类型之一.本文采用生态位测度、方差比率法、基于2×2列联表的x2检验和Ochiai指数的方法,研究了位于荒漠草原带的陕西定边花马池盐湖附近植物群落中26个优势物种、325个种对间水、盐梯度下生态位和种间关联性,探讨了生态位重叠与种间关联性的关系.结果表明:(1)在土壤水、盐梯度上,细枝盐爪爪(Kalidium gracile)、黄毛头(Kalidium cuspidatum)和碱蓬(Suaeda glauca)生态位宽度值均较大,为荒漠草原带盐碱地的主要建群种.(2)生态位较窄的物种之间生态位重叠值较高,共同竞争有限的资源;生态位较宽的物种之间生态位重叠值相对较高,存在竞争关系;而盐角草(Salicornia europaea)和盐地碱蓬(Suaeda salsa)生态位均较宽,但与其他物种重叠程度较低,竞争较弱.(3)优势物种总体联结性为极显著的正联结,但Ochiai指数大于0.6的种对数只占总种对数的17.85％,表明该群落处于相对稳定的演替阶段,但种间关联程度不紧密.(4)土壤水、盐梯度上的生态位重叠值均与Ochiai指数呈极显著的正相关关系,且盐分梯度上相关程度高于水分梯度,但仅通过生态位重叠与联结指数的回归关系难以完全揭示种间联结的内在机制.

为揭示经历长期水位变动后,三峡水库消落带优势植物对可利用资源的分享状况、不同资源环境下植物种群生态位特征以及植物种间竞争和共存机制,对三峡库区秭归段典型消落带现存优势草本物种的种群空间格局及生态位特征进行研究.结果表明:该区共有草本植物39种,隶属18科32属,以禾本科、菊科、蓼科和大戟科植物为主;狗牙根、狗尾草、狼把草和毛马唐具有较大的重要值和生态位宽度,为主要优势种;海拔145～155 m段植物生态位宽度前3位依次为狗牙根＞酸模叶蓼＞狗尾草;海拔155～165 m段植物生态位宽度前3位依次为狗尾草＞毛马唐＞狗牙根;海拔165～175 m段植物生态位宽度前3位依次为狗尾草＞狼把草＞红蓼;不同海拔物种间生态位重叠均保持较高状态,生态位宽度较小物种也可与生态位宽度较大物种有较大的生态位重叠值,仅凭生态位宽度不能判定生态位重叠值.消落带经历7次水位涨落周年后,大多数优势物种为一年生草本植物,生态位分化程度较低,在资源匮乏且不稳定的生境中种间竞争强烈,消落带植被仍处于群落演替的初级阶段.

通过管理半自然生境提高农田中天敌多样性及农田害虫的生物控制效率是当前生态农业研究的基本问题之一.为探讨不同类型半自然植被边界带对相邻麦田地表天敌的发生以及对小麦蚜虫生物控制潜力的影响,在北京顺义区赵全营镇采用陷阱法调查了不同类型植被边界带(人工林地、人工种植草带、自然演替草带)相邻的小麦田中,距离边界0,15 m和30 m处步甲和蜘蛛两类重要地表天敌的多度分布及小麦田蚜虫发生情况,同时分析了边界带植被群落结构对步甲和蜘蛛群落分布的影响.结果表明:人工林地相邻的小麦田中维持了显著较高的步甲、蜘蛛和蚜虫发生密度;不同类型植被边界带相邻小麦田中步甲和蜘蛛群落组成显著不同,植被边界带宽度以及乔木层盖度是影响相邻麦田步甲和蜘蛛群落分布的主要因子;距离植被边界带不同取样界面处,不同迁移方向的步甲和蜘蛛的活动密度无显著性差异;与林地相邻的麦田中,蜘蛛活动密度从农田边界向农田内部处依次降低,与人工种植草带以及自然演替草带相邻的麦田中,农田边界处蜘蛛的活动密度显著高于农田内部.研究显示,半自然植被边界带与麦田交界处维持了较高的蜘蛛活动密度,并具有向农田内部扩散的趋势,然而,并非高天敌密度就意味着低害虫发生率,深入研究天敌群落与害虫发生关系及其影响因素是未来天敌保护和害虫生物防治的重要方面.同时,因为不同类型植被边界带维持的天敌群落具有高度异质性,未来的研究需要充分考虑不同类型植被边界带对天敌维持的作用,以及不同类型生境界面地表天敌的活动规律.

通过野外调查明确黄河三角洲潮上带、潮间带、潮下带内潮沟的形态特征及植物群落演替特征,并在此基础上探讨潮沟对植物群落的影响.结果 表明:1)潮沟共包括4级,沿海到内陆方向,呈现出潮沟分叉增加、级别增多、曲率变大的发育趋势.潮上带和潮下带均出现较大的宽深比,潮间带的潮沟密度和分汊率较大;2)共统计到植物10科15属15种,大部分为草本植物.植物演替的方向为碱蓬—柽柳—芦苇和香蒲,物种生态位宽度最大值随着演替的进行,由碱蓬变为柽柳再到芦苇和香蒲;3)潮沟曲率、潮沟密度和潮沟宽度与群落演替方向呈正相关,而潮沟分汉率和潮沟深度与群落演替方向呈负相关.植物群落演替对潮沟分汉率的变化的反应最敏感,潮沟密度次之.

农田中氮向河流水体的迁移不但造成化肥利用率低,而且加重水体污染和富营养化.在河流水体与农田间构建合理的植被缓冲带对于水生态保护具有重要意义.本研究在辽河保护区干流近农田处设置了蒿草(CK)、黑麦草(LP)、紫穗槐+黑麦草(AL)和杞柳+黑麦草(SL)4种植被缓冲带.自然降雨后采集地表径流和土壤渗流液,对植被带阻控径流量、固体悬浮物及NO3--N、NH4+-N和TN效果进行了测定.结果 表明:随着河岸植被带宽度的增加,农田地表径流量、固体悬浮颗粒物(SS)和径流中氮阻控率逐渐增大;5m宽黑麦草植被带可有效阻控径流中69.1％的固体颗粒物,黑麦草+紫穗槐植被带可有效阻控56.7％的NO3--N;而13 m宽植被带则平均可阻控95.6％、91.3％、75.9％、82.9％的固体悬浮颗粒物、NH4+-N、NO3--N、TN;植被带对土壤渗流液中各形态氮的阻控率显著低于径流,其中渗流液中NO3--N和TN的阻控率在前5m甚至出现负值,说明植被带的存在加强了径流中氮的下渗作用;4种植被缓冲带中,紫穗槐与黑麦草组合带(AL)对农田径流和渗流液中氮的去除效果均最好.