典型荒漠植物多样性对生态系统功能的影响机制

发布时间：2020-08-25 06:11

【摘要】：植物多样性和生态系统功能(BEF)关系的研究成为近年来生态学研究中的热点问题。探讨二者潜在联系有利于综合理解预测生态系统功能关系理论。本文以艾比湖湿地国家级自然保护区为研究对象,围绕初级生产力、植物碳储量两个生态系统功能,对研究区荒漠植物群落进行物种调查、生物量挖掘、土壤采集等野外工作,以物种多样性、功能多样性、功能性状、土壤因子为研究方向,分别探讨了水盐序列下植物多样性的变化、生态系统功能对环境及功能性状的响应、生物量分配对土壤因子的响应及异速生长、植物多样性对生态系统功能的影响,研究结果如下:(1)根据水盐梯度变化序列,Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Rao指数均表现出低水盐梯度中水盐梯度,这四种多样性指数的高水盐梯度与中低水盐未表现出显著差异性,Patrick丰富度指数在不同水盐梯度间均无显著差异;Patrick丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数在水盐梯度下与功能多样性Rao指数的相关系数依次为:中水中盐群落高水高盐群落低水低盐群落,Pielou均匀度指数与Rao指数的幂函数回归模型则表现为:高水高盐群落低水低盐群落中水中盐群落。(2)不同生活型植物功能性状存在显著差异。多年生草本的比叶面积、叶片干物质含量、叶片碳含量、叶片磷含量均大于一年生草本和灌木,灌木的叶片氮含量、叶片氮磷比显著大于草本,但具有最小的叶片磷含量;草本和灌木在叶片碳氮比上没有显著差异;荒漠植物对养分的吸收能力及对光的捕获能力相应的性状具有趋同的综合适应特征。叶片碳氮比、氮磷比分别与比叶面积、植株高度显著相关;不同生活型荒漠植物地上固碳量大小依次为:多年生草本(9.08±1.55 g/m~2)灌木(5.66±0.81 g/m~2)一年生草本(3.16±0.28g/m~2);地下固碳量大小依次为:灌木(14.72±3.94 g/m~2)多年生草本(8.54±1.33 g/m~2)一年生草本(1.33±0.10 g/m~2)。其中,植株根系所占总固碳比重依次是:灌木(72.2%)多年生草本(48.5%)一年生草本(29.6%)。(3)冠幅面积、植株高度、叶片氮含量、叶片氮磷比对荒漠植物初级生产力及碳储量具有显著的正效应,叶片碳氮比对荒漠植物初级生产力及碳储量具有负驱动力;土壤有机质、速效磷、全氮、土壤pH是荒漠植物地上生物量的主要土壤驱动因子,4个土壤驱动因子排序大小依次是:土壤有机质全氮速效磷土壤pH;土壤含水量、土壤有机质、土壤pH是荒漠植物地下生物量的重要土壤驱动力,其中地下生物量对土壤含水量体现了极显著的正相关。土壤驱动因子重要性的顺序为土壤含水量土壤有机质土壤pH;土壤因子对植物碳储量的直接作用系数大小顺序为:土壤含水量土壤含盐量土壤有机质土壤全磷土壤pH土壤速效磷土壤全氮。(4)土壤因子对盐地碱蓬、新疆绢蒿、对节刺、骆驼刺的R/S解释程度分别是24.8%、16.3%、35.4%、33.1%,其中,土壤全氮与对节刺的R/S呈显著正相关趋势(P0.05),盐地碱蓬的R/S与土壤水分表现出极显著正相关,4种荒漠植物空间分配特征对土壤因子的响应存在物种特异性;4种荒漠植物AGB—BGB间均具有极显著的相关生长关系;新疆绢蒿AGB—BGB间为等速生长关系(α=1),而对节刺和骆驼刺均为=/的异速生长关系,盐地碱蓬属于非3/4幂指数的异速生长关系(α1),4种优势荒漠植物间具有共同的异速生长指数(0.767),体现了艾比湖流域优势植物的生态功能表现出了趋同适应的相似性结果。(5)对于初级生产力而言,在高水高盐梯度下,植物多样性指数对地上生物量拟合曲线的解释能力为:Pielou均匀度指数Simpson优势度指数,对总生物量只有Pielou均匀度指数通过显著性;在中水中盐梯度下,对地下生物量拟合曲线的解释能力依次为:Rao指数Patrick丰富度指数Shannon-Wiener多样性指数Simpson优势度指数;在低水低盐梯度下,对地下生物量只有Simpson优势度指数通过检验。对植物碳储量来说,在高水高盐梯度下,植物多样性指数对地上碳储量拟合曲线的解释能力依次为:Pielou均匀度指数Simpson优势度指数Rao指数,对总碳储量只有Pielou均匀度指数通过显著性;在中水中盐梯度下,对地下碳储量拟合曲线的解释能力依次为:Rao指数Patrick丰富度指数Shannon-Wiener多样性指数Simpson优势度指数,对总碳储量的解释能力为:Shannon-Wiener多样性指数Patrick丰富度指数;在低水低盐梯度下,对地下生物量只有Simpson优势度指数通过检验。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948
【图文】：

样地,花花柴,沙蓬,罗布麻

图 2-1 研究区样地布设图Fig.2-1 Study area plot layout表 2-1 样地植被调查名录Table 2-1 Sample vegetation survey list序号Id植被种类Species科属Family andgenera生活型Lifeform重要值Importantvalues(%)序号Id植被种类Species科属Familyandgenera生活型Lifeform重要值Importantvalues(%)1盐地碱蓬Suaedasalsa藜科碱蓬属AG 59.5 10沙蓬Agriophyllumsquarrosum藜科沙蓬属AG 1.02花花柴Kareliniacaspia菊科花花柴属PG 1.1 11草甸羊茅Festucapratensis禾本科羊茅属PG 0.13小獐毛Aeluropuspungens禾本科獐毛属PG 3.4 12罗布麻Apocynumvenetum夹竹桃科罗布麻属S 1.14乳苣Mulgediumtataricum菊科乳苣属PG 0.1 13骆驼刺Alhagisparsifolia豆科骆驼刺属S 5.5

碳储量,生活型,植物,地下部分

为：灌木（72.2 %）＞多年生草本（48.5 %）＞一年生草本（29.可知，不同生活型植物组织碳储量比重存在明显差异。图 4-2 不同生活型植物生物量及碳储量的差异性分析g.4-2 DifferenceAnalysis of Plant Biomass and Carbon Storage in Different Life TycbabaabbaaAG PG S地下部分地上部分总植株cbcabbaba05101520253035404550AG PG S碳储量/（g/m2）地下部分地上部分总植株

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