本文關(guān)鍵詞：山東植物群落及其物種多樣性分布格局與形成機(jī)制　出處：《山東大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：植物群落是不同植物在長期環(huán)境變化中相互作用、相互適應(yīng)而形成的集合。植物群落為人類的生存和發(fā)展提供主要的物質(zhì)資源,為其他生物的生存提供食物和棲息地,維持著地球生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。近年來由于人口數(shù)量迅速增長,人類經(jīng)濟(jì)社會活動不斷加劇,植被資源被過度開發(fā)與利用,最終導(dǎo)致植被資源大幅度減少,生物多樣性喪失。因此,進(jìn)行全面系統(tǒng)的植物群落調(diào)查,充分了解植被資源現(xiàn)狀,預(yù)測生物多樣性對全球變化的響應(yīng),制定切實可行的植被立地保護(hù)措施和可持續(xù)利用方案變得刻不容緩。山東省植物群落開發(fā)歷史悠久,人為和自然干擾尤為嚴(yán)重。山東省現(xiàn)有哪些植物群落類型,其物種組成及分布如何,物種多樣性的分布格局及機(jī)制如何,植物群落的有效保護(hù)應(yīng)如何開展等諸多的科學(xué)問題都有待于我們回答。本研究采用統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的方法體系和技術(shù)規(guī)范,對山東省主要自然植物群落開展全面和系統(tǒng)的野外調(diào)查,分析了山東植被的區(qū)系分布特征,典型植物群落的物種組成、物種多樣性及群落結(jié)構(gòu)特征,掌握了山東植被資源的現(xiàn)狀,建立了山東植被資源共享數(shù)據(jù)庫；分析了山東森林植物群落物種多樣性的水平和垂直分布格局,揭示了物種多樣性分布格局的形成機(jī)制,為今后山東植物多樣性保護(hù)和森林生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)管理和利用提供了科學(xué)依據(jù)。本研究的主要結(jié)論如下：山東植物區(qū)系成分較為復(fù)雜,中國植物屬的15個區(qū)系分布區(qū)類型在山東省均有分布。溫帶分布是山東植物區(qū)系的主要組成部分,其中北溫帶成分占絕對優(yōu)勢,另外熱帶成分也占有較大比例,具有一定的熱帶和亞熱帶區(qū)系的過渡性。對比魯中南山地丘陵區(qū)、魯東丘陵區(qū)和魯西魯北平原區(qū)植物區(qū)系的地理組成發(fā)現(xiàn)魯西魯北平原區(qū)的熱帶成分比例最高,這主要是由于平原地區(qū)熱量條件比山區(qū)更好。另外,魯東丘陵區(qū)分布的特有種最多,這主要與該區(qū)所處的特殊地理位置及歷史形成過程有關(guān),植物區(qū)系發(fā)展相對獨立,孕育出較多的特有種。采用統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的方法體系和技術(shù)規(guī)范,對山東省森林、灌叢、草甸群落展開全面系統(tǒng)的野外調(diào)查,總計調(diào)查1107個植物群落樣方,245個主要植物群落類型。山東常見的針葉林有赤松林、油松林、側(cè)柏林、黑松林等,常見的闊葉林有麻櫟林、栓皮櫟林、刺槐林等,山東森林群落主要分布在魯中南山地丘陵區(qū)及魯東丘陵區(qū)。山東省境內(nèi)的灌叢群落多為零散分布,山地丘陵區(qū)最為常見的灌叢群落有荊條灌叢、胡枝子灌叢、酸棗灌叢、花木蘭灌叢等,黃河三角洲常分布有原生的檉柳灌叢。山東草甸群落類型豐富,山地草甸多分布于山頂、山坡空地、森林邊緣區(qū)域,常見有白茅草甸、結(jié)縷草草甸、黃背草草甸等；平原草甸主要分布于河灘、湖泊附近,常見有狗牙根草甸、蘆葦草甸、雙穗雀稗草甸等；鹽生草甸主要分布在山東的濱海鹽堿地,常見有獐茅草甸、鹽地堿蓬草甸、二色補(bǔ)血草草甸等。對比山東主要幾種植物群落的物種多樣性,發(fā)現(xiàn)麻櫟林和栓皮櫟林由于林冠層郁閉度較大,且林下枯枝落葉層較厚,林下草本物種豐富度相對較低。檉柳灌叢、鹽地堿蓬草甸由于常分布于生境較惡劣的鹽堿地,導(dǎo)致群落生物多樣性較低。山東省境內(nèi)麻櫟、栓皮櫟、刺槐和黑松樹種更新資源充沛,群落正處于良好的生長發(fā)育階段。而側(cè)柏和日本落葉松的更新情況較差,群落有衰退趨勢,山東植被正向頂級的闊葉落葉林演替。研究影響山東植物群落物種組成的影響因素,發(fā)現(xiàn)海拔、溫度和降水為控制山東植物群落物種組成的主要的影響因素。結(jié)合譜系多樣性分析方法,研究了山東森林植物群落多樣性分布的垂直分布格局,揭示了山東森林植物物種多樣性海拔分布格局的形成機(jī)制。發(fā)現(xiàn)植物總物種多樣性隨海拔升高呈現(xiàn)單調(diào)遞減的模式,喬木物種多樣性都呈現(xiàn)單峰模式,而灌木和草本物種多樣性的海拔模式在不同的山地呈現(xiàn)不同海拔模式。植物群落在海拔1250m以上的區(qū)域呈現(xiàn)明顯的譜系聚集,表明在高海拔地區(qū)生境過濾是植物群落的構(gòu)建機(jī)制。在低海拔區(qū)域,植物群落的構(gòu)建受多種因素的影響,未呈現(xiàn)出一致的譜系結(jié)構(gòu)。另外,林下的灌木和草本植物對微環(huán)境的影響更加敏感。物種的p多樣性與譜系p多樣性隨海拔距離的加大呈現(xiàn)一致的單增海拔模式,但物種多樣性的海拔模式并不能完全反應(yīng)譜系多樣性的海拔模式。因此,保護(hù)區(qū)域的選定僅簡單地依據(jù)物種多樣性是不夠的,還應(yīng)該注意盡量最大化保留譜系多樣性,以提高植物群落應(yīng)對氣候變化的多樣性分化潛力。通過對比本地植物和外來植物多樣性的海拔模式,揭示了外來植物在山地森林中的入侵機(jī)制。發(fā)現(xiàn)本地植物多樣性在不同地區(qū)呈現(xiàn)不同的海拔模式,而外來植物在不同地區(qū)隨海拔的上升呈現(xiàn)一致的遞減趨勢,這表明本地植物和外來植物多樣性的驅(qū)動機(jī)制是不同的。本地植物在高海拔地區(qū)有很多特有種,沿海拔梯度植物群落組成有明顯的變化,而外來植物的組成沿海拔梯度并沒有明顯的變化,分布在高海拔的外來植物也存在于低海拔地區(qū)。以上結(jié)果表明外來植物在山地森林的入侵模式是大部分外來植物由干擾較強(qiáng)的低海拔地區(qū)引入定植后,逐漸向高海拔地區(qū)傳播,隨著氣候越來越惡劣,繁殖體壓力越來越小,只有少部分低海拔的外來物種傳入高海拔地區(qū),直接的生態(tài)過濾過程是外來植物在山地森林生態(tài)系統(tǒng)中的入侵機(jī)制。研究山東森林植物群落物種多樣性水平分布格局發(fā)現(xiàn),物種多樣性總體上沿緯度梯度呈“U型”分布,最低的物種豐富度出現(xiàn)在北緯36.5°左右。這一模式的出現(xiàn)主要是由山東所處的特殊地理位置決定的。山東省北緯36.5°以上的山地大部分位于膠東半島區(qū)域,膠東半島氣候溫和濕潤物種多樣性較高,緯度和地理位置共同作用導(dǎo)致了山東森林群落物種多樣性的“U型”緯度模式。山東省森林植物多樣性從東到西呈現(xiàn)單調(diào)遞增的經(jīng)度模式,也說明了膠東半島具有較高的物種豐富度。山東森林植物群落的β多樣性隨地理距離和環(huán)境距離的增加呈現(xiàn)一致單增趨勢。β多樣性與環(huán)境距離和地理距離都呈顯著的相關(guān)關(guān)系,但環(huán)境距離對β多樣性影響更加顯著。生境過濾作用(生態(tài)位)和空間過程(中性作用)共同影響山東森林植物群落的構(gòu)建,但生境過濾起主導(dǎo)作用。本研究首次采用統(tǒng)一的方法體系和技術(shù)規(guī)范,對山東省植物群落進(jìn)行全面定位、定量的野外調(diào)查,掌握了山東植物群落的現(xiàn)狀,建立了山東植被資源共享數(shù)據(jù)庫,為山東省植物資源的保護(hù)和利用提供了必要的本底資料。探索了山東外來植物在山地森林系統(tǒng)中的入侵機(jī)制,為山東外來植物的控制及有效管理措施的制定提供了科學(xué)依據(jù)。探索了山東森林群落物種多樣性的的分布格局,揭示了現(xiàn)今山東植物物種多樣性分布格局的形成機(jī)制及植物群落構(gòu)建機(jī)制,填補(bǔ)了本區(qū)域此研究領(lǐng)域的空缺,為今后山東植物多樣性保護(hù)及植被的恢復(fù)與重建提供科學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q948.1
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本文編號：1322009