收藏本站
《兰州大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高寒草甸植物多样性和生态系统功能对物种剔除的响应

周显辉  
【摘要】:生物多样性和生态系统功能是群落生态学研究的核心内容。基于野外调查实验和上世纪80年代开展的人工草地群落构建实验,大量的研究报道了生物多样性对生态系统功能的促进作用,提出了各种可能的机理,进而推演出生物多样性的丧失将严重影响生态系统功能和服务。然而,调查实验无法区分生物多样性和非生物环境协变对生态系统功能的影响,而人工群落构建终究不能完全反映自然群落构建过程和状态,再者生态系统功能对物种增加的响应可能并不一定与对现实物种丧失的响应一致。为此,整合相关进展与近年来发展的性状生态学,重新思考和验证群落生物多样性和生态系统功能对自然群落中物种丧失的响应势在必行。青藏高原高寒草甸以其极高的群落内物种多样性、较低的群落间多样性和土壤环境异质性以及对气候变化响应敏感性,为我们实施物种剔除实验提供了理想的天然实验室。基于以上背景以及气候变化和放牧影响下青藏高原高寒草地植物物种丧失的现状,本研究在过去的七年中,开展了一个较系统的不同高度和植物功能群组合(即优势嵩草、高禾草、高杂草、中高杂草和低杂草)物种剔除实验,尝试从根本上揭示现实物种丧失对植物群落多样性和生态系统功能的影响,回答植物群落构建的种间生态位分化、生产力和稳定性维持、植物-土壤互馈等一系列群落生态学的基本问题,并为青藏高原高寒草地及同类天然草地保育和利用提供科学依据。本论文初步得出以下四点主要研究结果:第一、总体上,与不剔除的对照相比,物种剔除后群落主要组分种种内性状变异增大,这种增加在种内比叶面积和叶片干物质含量变异中更加明显,与物种的克隆生长能力密切相关。群落间功能性状多样性变化主要源自种内变异,而非物种周转。虽然群落间比叶面积和叶片干物质含量的不同主要是由于物种组成和多度不同,但群落间高度、叶片氮磷含量的差异主要是由于种内性状变异所致。第二、剔除嵩草和高禾草后,植物物种多样性变化并不大,但地上生物量急剧下降,与此对应,剔除中低杂草后地上生物量下降相对较少,但物种多样性丧失明显;总体上,剩余植物物种多样性和生物量之间有显著的正相关关系,分年际来看,这种正相关关系在剔除实验前三年并不显著,而在剔除实验后三年植被恢复过程中,随着物种物种多样性的增加,正相关关系越发明显。第三、总体上,与对照相比,物种剔除使地上生物量时间稳定性趋于减小,这种减小在剔除中高杂草处理中尤为显著,其原因是剔除物种不仅减小了年际平均生物量,而且增加了年际间生物量的波动;剩余物种多样性与生物量稳定性之间有明显的正相关关系,但与生物量的年际变化显著负相关,即多样性越高的群落年际之间生物量变化越小。稳定性的维持不仅与剩余物种多样性有关,而且也与群落均匀度和物种生物量不同步性有关。第四、与对照相比,剔除嵩草、禾草、高杂草和中杂草都使土壤有机质含量显著减小,剔除低杂草后土壤速效氮和速效磷都减小、剔除高禾草和高杂草后土壤速效磷和总磷也分别减小。贝叶斯网络模型分析揭示土壤质量的减小不仅与生物量的丧失有关,而且更多受植物多样性减小的影响,具体表现为剩余物种多样性与土壤速效氮和速效磷之间都有显著的正相关关系,而土壤速效氮与剩余地上生物量之间负相关。综上所述,本学位论文得出两点主要结论:第一、物种剔除后的植物种内变化支持了种间生态位分化在高寒植物多样性维持中的重要作用;同时,也表明物种丧失后,植物群落可以通过增加种内性状变异,以缓冲物种丧失引起的多样性丧失。我们的研究表明基于种内变异的物种可塑性响应和适应性演化,可以缓冲物种丧失对群落多样性和生态系统功能的影响。第二、研究结果表明在青藏高原高寒草甸,嵩草或高禾草的丧失虽然会减低生产力,但并不会显著影响生物多样性和群落生产力的稳定性;与此相应,常见杂草的丧失会导致群落生产力稳定性急剧下降,而且导致土壤质量,尤其是土壤磷资源下降。基于以上结果,论文深入讨论了植物可塑性在青藏高原高寒草地生物多样性和生态系统功能维持以及响应气候变化和放牧中的重要作用;此外,我们也强调了杂草在维持高寒草地功能具有重要意义。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:S812

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱伯为;高宇;;自然保护区设计中面积的设计[J];山西林业科技;1989年02期
2 王濮;;矿物种数与元素丰度[J];矿物岩石地球化学通讯;1992年01期
3 张知彬;物种数和面积、纬度之间关系的研究[J];生态学报;1995年03期
4 贾利娟;桑雪颖;李慧娟;吕世杰;苏金梅;乌兰;刘红梅;;短花针茅荒漠草原物种数空间变化特点及其与取样方法的关系[J];草原与草业;2014年04期
5 ;未来生物狂想[J];科学大众(小学版);2007年08期
6 刘灿然,马克平,周文能;区域或全球物种数目的估计方法[J];植物学通报;1995年S2期
7 罗成龙;徐正会;熊忠平;祁彪;袁定宇;冉茂君;;四川王朗自然保护区及邻近地区蚂蚁物种的分布格局[J];浙江农林大学学报;2019年04期
8 高杏;董彦;袁柱;孙静;蒋际宝;邱江平;;哀牢山、无量山与苍山蚯蚓物种调查及系统发育与扩散分析[J];动物学杂志;2018年03期
9 李华斌,曹永宪;烃氯代物种数判断的解题策略[J];化学教育;2004年05期
10 张蕊;陈军强;侯尧宸;马丽娜;丁路明;龙瑞军;尚占环;;亚高山草甸植物群落植物物种数与取样面积的关系[J];生态学杂志;2013年09期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 刘金亮;何芳良;Thomas J.Matthews;于明坚;;千岛湖陆桥岛屿上木本植物物种多度分布格局研究[A];第七届浙江省生物多样性保护研讨会摘要集[C];2017年
2 赵曾春;沈亮夫;;大连湾及大窑湾水域浮游硅藻的物种多样性及其影响因素[A];生物多样性研究进展——首届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];1994年
3 裴恩乐;袁晓;汤臣栋;马强;陈秀芝;刘雨邑;;上海沿江沿海湿地南迁水鸟群落的动态变化[A];2008年上海市动物学会学术会议论文集(一)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 陈瑜;我海洋物种数约占全球13%[N];科技日报;2012年
2 记者 周映通讯员 朱强;我区72处自然保护区内物种数居全国第三[N];广西日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 周显辉;高寒草甸植物多样性和生态系统功能对物种剔除的响应[D];兰州大学;2019年
2 田桂泉;燕山北部山地丘陵及毗邻沙地苔藓植物区系与生态学研究[D];内蒙古大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈峥玲;雪灾对武夷山脉中段常绿阔叶林群落结构及动态的影响[D];厦门大学;2018年
2 郑振杰;古田山5ha样地2007-2012物种多样性及优势种群动态更新[D];浙江师范大学;2018年
3 韦博良;宝天曼栎属物种的空间格局及其相似性分析[D];河南农业大学;2015年
4 高芳;三峡水库消落区地表植被及其土壤种子库时空动态研究[D];重庆三峡学院;2017年
5 向琼;商洛地区几种中草药田昆虫群落结构动态研究[D];西北农林科技大学;2005年
6 王家鸣;地形异质性对尖峰岭热带山地雨林木本植物群落数量特征的影响[D];中国林业科学研究院;2017年
7 唐子涵;杭州湾北部表层水域浮游动物种类组成及与环境因子相关性[D];上海海洋大学;2016年
8 赵改;千岛湖岛屿景观节肢动物多样性研究[D];浙江大学;2007年
9 段后浪;恒湖农场茶叶港草洲湿地植物群落数量生态学研究[D];江西师范大学;2017年
10 师丹;王朗国家级自然保护区蛾类多样性研究[D];四川农业大学;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026