小钦岛植物群落构建机制研究

发布时间：2020-08-21 09:36

【摘要】：岛屿生态系统是研究植物群落构建机制的“天然实验室”,研究海岛植物物种多样性、植物功能性状、群落谱系结构,对于理解海岛植物群落物种共存和群落构建机制具有重要意义。为保护和恢复海岛植被生态系统,以温带典型海岛—小钦岛植物群落为研究对象,2016-2018年连续三年实地调查了小钦岛植物群落物种组成、生长状况以及生长环境特征数据;分别从物种、物种多样性、植物功能性状以及谱系结构四个方面,运用方差分析、相关性分析、RDA冗余分析等方法探讨了物种多样性和植物功能性状不同生境梯度上分布差异状况,以及影响群落构建的环境驱动因子,群落谱系结构上,运用谱系指数从进化角度揭示生态位理论和中性理论在解释小钦岛植物群落构建过程中的重要性,从谱系结构上解释现存植物群落形成、维持的构建机制,为海岛植被恢复提供建议。结果表明:(1)物种组成区系分布,在调查的176个样地中共记录植物121种,隶属42科104属,不同层次科、属、种数大小顺序均表现为草本层灌木层乔木层,其中禾本科、菊科、百合科植物物种较多,以世界广布科为主,其大部分属、种主产在温带,温带分布科较广,热带及亚热带科属有一定分布,反映了小钦岛植物区系有着较长的历史起源以及具有一定的热带亲缘。小钦岛植物大部分为单型属。与其它岛屿相比,物种丰富度相对较低,符合“种面积关系”。(2)物种多样性及其维持机制,小钦岛不同生活型Shannon-Wiener指数、Simpson指数、物种丰富度指数大小顺序均为草本层灌木层乔木层,Pielou均匀度指数大小表现为灌木层草本层乔木层,草本植物物种多样性指数最高,物种最丰富。乔木为人工林,主要受人为干扰影响。物种多样性在坡向梯度变化上具有显著性差异(p0.05),坡向是影响物种多样性的主要地形因子,土壤含水量是影响物种多样性的主要土壤因子。(3)植物功能性状的变化及其环境驱动因子,植物功能性状的空间差异变化规律主要体现在坡位的变化上。坡位是影响植物功能性状最为关键的地形因子,随着坡位的升高,叶片全氮、比叶面积、植株高度逐渐减小,茎密度逐渐变大,水热养分条件成为植物生长的主要限制因子,速效钾和速效磷通过影响植物光合作用而成为影响植物功能性状的主要土壤因子。(4)群落谱系结构可以解释进化过程和生态过程对群落物种组成的影响,通过分析NRI、NTI指数,发现小钦岛绝大部分样地植物群落谱系结构表现为发散,表明群落物种间的竞争排斥作用在群落构建中起主导性作用,其中3个群落NRI和NTI指数正负相反,表明样地群落物种生态位重叠度较高,物种竞争排斥激烈,群落构建过程可能受到物种生物特征、干扰作用、病害、干旱胁迫等因素影响,加剧了群落物种动态过程的不稳定性。综合物种、生物多样性、植物功能性状和群落谱系结构推断,物种组成受历史区域过程影响,小钦岛距离陆地远海域隔离了物种的有效交流,区域过程无法解释其物种共存原因。物种多样性和植物功能性状在主要受地形因子引起的水热条件的限制,分别在坡向、坡位上具有明显的差异性。群落谱系结构从进化和生态过程角度解释了植物群落物种竞争在群落构建中占主导作用。
【学位授予单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948
【图文】：

概况,植物物种多样性

图 1.1 小钦岛研究区域概况图1.4 研究内容以典型温带岛屿小钦岛植物物种和功能性状数据为基础，运用物种科、属从区域过程分析物种迁移，基于物种多样性、植物功能性状探讨了群落构建机制的环境驱动因子，结合基于谱系结构的研究，阐明小钦岛群落构建过程，揭示生态位理论和中性理论在解释小钦岛植物群落构建过程中的重要性。（1）物种组成区系分布。以 2016 -2018 年连续三年对小钦岛植被实地调查获得物种为数据库，根据吴征镒《中国植物志》[49]、中国在线植物志等相关资料，确定小钦岛现有植被科属种类型，并分析其植被分布类型，从区域过程了解小钦岛物种历史迁移关系。（2）物种多样性及其维持机制运用方差分析和 LSD 多重比较分析了不同生境梯度上植物物种多样性分布差异状况，使用相关性分析方法分析了影响群落植物物种多样性的环境驱动因子。

路线图,研究技术,路线图

小钦岛植物群落构建机制研究有重要意义，促进海岛生态环境恢复建设具有重要作用。1.7 研究方法与技术路线图植物群落及其物种多样性研究采用物种多样性指数衡量不同立地条件下物种多样性特征，使用方差分析方法分析物种多样性特征，运用相关性分析方法分析植物物种多样性影响因素；植物功能性状运用方差分析和 LSD 多重比较分析了小钦岛植物功能性状空间差异特征，使用 RDA 冗余分析方法分析影响植物群落功能性状变化的主要环境驱动因子；植物群落谱系构建机制的研究采用了 NRI 和NTI 指数，对小钦岛植物谱系结构进行统计，分析整个岛屿的谱系结构状况。本文研究技术路线如图 1.2 所示：

物种多样性指数,坡向,中坡,坡位

图 2.1 小钦岛不同坡向物种多样性指数2.2.4.2 小钦岛不同坡位植物物种多样性特征不同坡位植物物种多样性及其分布格局特征如图 2.2 所示，乔木层物种丰富度指数、Shannon-Wiener 指数均呈现下坡＞中坡＞上坡的分布规律，Simpson 指数坡位变化规律呈现下坡＞上坡＞中坡，Pielou 均匀度指数变化规律为上坡＞下坡＞中坡。灌木层物种丰富度指数上坡和中坡相当，上坡物种丰富度指数最小，Shannon-Wiener 指数、Simpson 指数、Pielou 均匀度指数其变化规律均表现为下坡＞中坡＞上坡。草本层物种丰富度指数坡位变化为中坡＞上坡＞下坡，Shannon-Wiener 指数坡位变化为上坡＞中坡＞下坡，Simpson 指数、Pielou 均匀度指数坡位变化规律均为上坡＞下坡＞中坡。结果表明，小钦岛灌木层物种多样性指数变化规律一致，乔木、草本多样性指数变化趋势不一致，无明显规律。通过单因素方差分析，结果表明乔木、灌木、草本坡位间物种多样性指数均无显著差异（p＞0.05）。

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