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《兰州大学》 2011年
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青藏高原东部高寒草甸群落结构和功能对施肥和放牧的响应

杨中领  
【摘要】:植物群落的退化,特别是生态系统较为脆弱的青藏高原高寒草甸的退化,已经引起了生态学家的高度关注。我们在青藏高原高寒草甸进行了一系列的观察和控制实验,试图通过个体特征和群落结构对环境变化的响应来检验群落的功能及其潜在的作用机制,进而探讨草地群落退化机理,为该区植物群落的恢复提供理论依据。 我们的主要目的如下: (1)探讨物种丰富度对环境变化的响应以及引起丰富度变化的可能机制; (2)研究物种特征对环境变化的响应及其潜在的作用模式; (3)探讨植物的繁殖分配策略对环境变化响应的一般模式; (4)检验环境变化对植物群落及其组成物种盖度时间稳定性的影响及其潜在的作用机制。 我们得出的主要结果如下: 1施肥和放牧对青藏高原高寒草甸物种丰富度的影响 当封育地施肥后,物种间从地下竞争逐渐转变为地上竞争,进而引起了物种丰富度的下降。与封育地不同,从放牧地到放牧施肥地,地上竞争并没有显著的不同,而地下竞争增加,因此对地下空间和资源的竞争引起了放牧施肥地物种多样性的下降。另外,我们还发现放牧施肥地的物种丰富度下降速度显著低于封育施肥地的物种丰富度下降速度,这表明放牧并没有改变施肥效应,而是减缓了施肥效应。这个发现有力地支持了中度干扰假说。 2青藏高原东部高寒草甸植物特征分布在施肥梯度间的变化及其可能的模式和机制 我们的研究发现施肥使物种特征向着低的SLA和单位植物氮含量,高的物种高度和种子生物量的方向汇聚。另外,至少两个基于生态位的过程(环境过滤和极限相似性)对施肥后的放牧地和封育地的物种共存有贡献。相比之下,在没有施肥的放牧地和封育地,共存的物种更加的生态相似,暗示这可能是环境过滤和极限相似性这两个相悖的机制相互抵消的结果或者是中性理论控制了这一区域的群落结构和功能。因此我们得出结论:土壤资源的可利用性对青藏高原高寒草甸物种共存机制起到了非常重要的作用。 3放牧和施肥对青藏高原东部高寒草甸植物繁殖分配策略的影响 个体大小显著地影响了异速系数和异速指数,环境变化显著地影响了异速系数,边际显著地影响了异速指数。这说明环境变化和个体大小都显著的改变了总生物量向繁殖生物量转变的效率,但是环境变化对于物种繁殖分配的异速轨迹的影响与个体大小相比却相对较小。换句话说,物种的繁殖投入主要是由物种内在的遗传基因作用的(个体大小),但是在青藏高原东部高寒草甸恶劣的环境状况下,由于本地物种面临严酷的选择压力,环境变化也部分影响了物种的繁殖投入。 4长期施肥对青藏高原东部高寒草甸群落稳定性的影响 尽管施肥强烈地减少了高寒草甸群落的物种多样性,但是却增加了群落盖度的时间稳定性。另外,大多数物种盖度的时间稳定性减少了,而施肥后占优势的两个禾本科物种的盖度的时间稳定性增加了。细节的分析显示在高施肥区,增加的这两个高度稳定的禾本科物种的优势度与增加的群落盖度的时间稳定性有关。相比之下,那些被认为对群落稳定性有影响的其他的几个潜在的机制,例如不同步效应和投资组合效应却对群落的稳定性贡献很小。据此我们得出结论:在青藏高原东部高寒草甸的施肥群落中,优势物种对群落功能的影响超过物种丰富度对群落功能的影响。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S812

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