Species spatial distribution patterns in grassland under restoration in ‘hill and gully’ regions of the Loess Plateau

doi:10.11686/cyxb2024428

Abstract

Abstract:

The aim of this work was to explore the spatial distribution pattern of plants in grasslands under natural restoration on the Loess Plateau. To this end， a field study was conducted at three grassland sites that had been under natural restoration for 5， 10， and 25 years in Wuqi County， Shaanxi Province. The spatial heterogeneity indexes of the whole community and each species in the community were calculated using the aboveground biomass measurement method and the point-grid coverage measurement method， the data were analyzed using two mathematical analytical models： γ-distribution and β-distribution models. Using these analyses， we were able to determine the role of each plant species in the spatial distribution pattern. The results show that the spatial heterogeneity index of grassland species decreased significantly with the increase in average aboveground biomass and coverage （P<0.01）； the proportion of aboveground biomass and coverage of grasses were higher in the 10-year grassland than in the 5-year grassland. Among all the plant species， Stipa capillata accounted for 23.0% and 37.6% of the total biomass and coverage in the 10-year grassland， respectively. In the 25-year grassland， the degradation indicator plant species， Potentilla freyniana， was the dominant species in the community. This result indicates that a long fallow period is not conducive to maintaining the aboveground biomass and cover ratio of grasses and other high-quality plants in the community. The most dominant plant species reduced the spatial heterogeneity of the community as a whole， while the least dominant species had very little effect on the spatial distribution pattern of the community. Overall， the results of this study provide objective data to guide scientific management and rational use of grassland during restoration.

Key words: Loess Plateau hilly and gully area, fallow restoration grassland, aboveground biomass, coverage, γ-distribution model, β-distribution model, spatial heterogeneity

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Figures/Tables 7

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项目 Item	年限Year （a）
项目 Item	5	10	25
平均地上生物量Average aboveground biomass （g·0.25 m^-2）	14.87±5.46b	14.45±3.76b	19.44±4.64a
平均盖度Average coverage （%）	44.28±18.40c	55.96±24.52b	76.70±16.58a
地上生物量的空间异质性指数Spatial heterogeneity index of aboveground biomass	2.25	3.08	1.16
盖度的空间异质性指数Spatial heterogeneity index of coverage	2.85	2.66	0.85

项目 Item	年限Year （a）
项目 Item	5	10	25
平均地上生物量Average aboveground biomass （g·0.25 m^-2）	14.87±5.46b	14.45±3.76b	19.44±4.64a
平均盖度Average coverage （%）	44.28±18.40c	55.96±24.52b	76.70±16.58a
地上生物量的空间异质性指数Spatial heterogeneity index of aboveground biomass	2.25	3.08	1.16
盖度的空间异质性指数Spatial heterogeneity index of coverage	2.85	2.66	0.85