發(fā)布時(shí)間：2017-12-21 20:30

  本文關(guān)鍵詞：基于水熱平衡的長(zhǎng)白山西坡苔原帶植物群落分布格局研究　出處：《東北師范大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：中高緯度和高海拔地區(qū)是全球氣候變化及其響應(yīng)的敏感區(qū)域,對(duì)于全球變化具有重要的指示作用。長(zhǎng)白山苔原帶是我國(guó)最為典型的苔原景觀,在氣候變暖的背景下,西坡受小葉章等草本植物上侵的影響,植被呈現(xiàn)草甸化趨勢(shì),但是這種草本植物入侵苔原的現(xiàn)象在北坡和南坡發(fā)生較少。本文以草本植物入侵最嚴(yán)重的西坡苔原為研究對(duì)象,通過(guò)野外實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè),分析了植物群落分布格局及其與環(huán)境因子的關(guān)系;探討了苔原帶植物群落熱量和水分的分配特征;在對(duì)苔原帶主要植物群落進(jìn)行生態(tài)氣候識(shí)別的基礎(chǔ)上,研究了植物群落未來(lái)氣候情景下的分布格局,得到以下結(jié)果:(1)1959-2015年長(zhǎng)白山西坡苔原帶生長(zhǎng)季平均溫度整體呈顯著的增加趨勢(shì),其變化存在比較明顯的3-5年和25年左右的震蕩周期,突變年份發(fā)生在1996年。生長(zhǎng)季積溫都表現(xiàn)出明顯的增加趨勢(shì)。生長(zhǎng)季降水量主要集中在7月份和8月份,近57年來(lái)生長(zhǎng)季年降水量的波動(dòng)幅度較大且整體呈不顯著的減少趨勢(shì)。(2)苔原帶典型的物種篤斯越桔和寬葉仙女木的地位已經(jīng)被大白花地榆、小白花地榆及小葉章所取代。西坡苔原帶物種豐富度和多樣性隨海拔呈現(xiàn)出先增加再減少的趨勢(shì),呈單峰型態(tài)。根據(jù)TWINSPAN分類(lèi)并結(jié)合實(shí)際調(diào)查的情況將西坡苔原帶75個(gè)樣方分成7種植物群落(群叢),通過(guò)CCA排序分析發(fā)現(xiàn)水熱是決定植物群落空間分布的主導(dǎo)因子,土壤養(yǎng)分在決定苔原帶植物群落空間分布上也起一定的作用。(3)整個(gè)生長(zhǎng)季,小葉章群落土壤水分含量最大,牛皮杜鵑群落次之,篤斯越桔群落最小。土壤含水量主要影響因子為蒸散量、太陽(yáng)輻射和空氣溫度。三種植物群落的生長(zhǎng)季蒸散量差異較小,在整個(gè)生長(zhǎng)季中牛皮杜鵑的蒸散量最大(210.5mm);篤斯越桔群落次之(199.7mm);小葉章群落的蒸散量最小(191.5mm)。太陽(yáng)輻射是影響苔原帶植物群落蒸散量強(qiáng)弱的主導(dǎo)因子。三種植物群落地表徑流量波動(dòng)幅度較大,且各個(gè)群落之間的差別較明顯。植物群落生長(zhǎng)季地表徑流量排序?yàn)?小葉章牛皮杜鵑篤斯越桔。地表徑流量與降水量、土壤水分含量均呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān),而與蒸散量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。徑流量是苔原帶水量的主要支出項(xiàng)。(4)整個(gè)生長(zhǎng)季中篤斯越桔群落凈輻射通量高于牛皮杜鵑和小葉章群落,牛皮杜鵑群落潛熱通量最大,篤斯越桔群落次之,小葉章群落最小。生長(zhǎng)季旺盛期的潛熱通量明顯大于生長(zhǎng)季初期和末期,其中末期的潛熱通量最小。土壤熱通量日均值變化波動(dòng)較大,但總體上都表現(xiàn)為持續(xù)下降的趨勢(shì)。在生長(zhǎng)季前期和中期土壤熱量由表層向下傳遞,土壤為熱匯;末期土壤為熱源。三種植物群落生長(zhǎng)季波文比呈U型分布,波文比均值分別為0.69(篤斯越桔),0.64(牛皮杜鵑)和0.66(小葉章),即潛熱通量大于感熱通量。潛熱通量所占凈輻射通量比例最高,潛熱通量為苔原帶植物群落能量散失的主要形式,感熱通量次之,土壤熱通量最低。(5)本文提出了長(zhǎng)白山西坡典型苔原植物群落(牛皮杜鵑,篤斯越桔和寬葉仙女)和草本入侵苔原后的植物群落(小葉章、大白花地榆和單花橐吾)適宜分布的溫暖指數(shù)和濕度指數(shù)生態(tài)氣候識(shí)別方程。在不同氣候情景下,到2045年牛皮杜鵑,篤斯越桔和寬葉仙女木群落的適宜分布面積都在縮小,海拔下限和上限(除寬葉仙女木群落)都在上升,其中在RCP8.5情景下,適宜分布面積縮小幅度最大,到2045年海拔下限都升高約75m,牛皮杜鵑和篤斯越桔群落海拔上限升高分別為50m和100m。大白花地榆群落的適宜分布面積和海拔上限都在增加,其中在RCP8.5情景下,適宜分布面積增加最大,海拔上限升幅最大,為100m。低中情景下,小葉章群落和單花橐吾群落的海拔上限沒(méi)有變化,但是適宜分布面積小葉章呈增加趨勢(shì),單花橐吾群落則相反,但在高排放情景下,適宜分布面積和海拔上限都在增加,其中海拔上限升高分別為50m和100m。本文通過(guò)以上結(jié)果得出了主要結(jié)論:水熱是決定苔原植物群落空間分布的主導(dǎo)因子。隨著未來(lái)氣候的繼續(xù)變暖,草本植物群落的適宜分布面積將增加,海拔上限繼續(xù)升高;而苔原典型植物群落的適宜分布面積將減少,海拔上下限都升高。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：Q948.15

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1317087