本文關(guān)鍵詞：青藏高原高寒草甸群落結(jié)構(gòu)和功能對(duì)環(huán)境干擾的響應(yīng)　出處：《蘭州大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 放牧 光競(jìng)爭(zhēng) 功能性狀 群落組分種 群落生物量 施肥 土壤營(yíng)養(yǎng) 物種多樣性 遮陰

【摘要】：環(huán)境干擾對(duì)植物群落的影響,特別是對(duì)生境較為嚴(yán)酷、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較為脆弱的高寒草甸的影響,已經(jīng)成為了生態(tài)學(xué)界的研究熱點(diǎn)問題。探索青藏高原高寒草甸群落結(jié)構(gòu)和功能對(duì)不同環(huán)境干擾(如放牧、施肥等)的響應(yīng),能夠?yàn)橥嘶莸榈闹卫砗突謴?fù)工作提供理論依據(jù)。我們?cè)谇嗖馗咴瓥|緣高寒草甸植物群落中進(jìn)行了一系列長(zhǎng)期的野外觀測(cè)和人工控制實(shí)驗(yàn),以施肥處理為主線,輔以放牧、遮陰、和停止施肥等處理,試圖利用不同強(qiáng)度的環(huán)境干擾來(lái)探索該地區(qū)高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能對(duì)其的響應(yīng)。具體來(lái)說,本文試圖解決以下四個(gè)主要問題:(1)長(zhǎng)期施肥會(huì)對(duì)青藏高原高寒草甸群落結(jié)構(gòu)和功能造成什么樣的影響?(2)長(zhǎng)期施肥停止后,群落結(jié)構(gòu)和功能是如何恢復(fù)的?(3)長(zhǎng)期施肥處理下,植物群落物種多樣性的下降主要是由地上光資源限制造成的,還是由地下營(yíng)養(yǎng)資源改變?cè)斐傻?(4)在長(zhǎng)期放牧干擾下的高寒草甸中進(jìn)行施肥,群落結(jié)構(gòu)和功能是如何變化的?物種多樣性的維持機(jī)制怎樣的?所得出的主要結(jié)論如下:1.長(zhǎng)期施肥對(duì)青藏高原高寒草甸群落結(jié)構(gòu)和功能的影響長(zhǎng)期施肥能夠顯著提高群落的地上生產(chǎn)力,但同時(shí)也顯著降低群落的物種多樣性,并且這種變化趨勢(shì)隨著施肥梯度的增高和施肥年限的增加而愈加明顯。施肥處理下的植物群落主要組分種逐漸由初始狀態(tài)下的莎草科+雜類草物種演替為單一的禾本科物種,群落結(jié)構(gòu)和功能達(dá)到一個(gè)新的平衡態(tài)。莎草科和豆科物種對(duì)施肥干擾較為敏感,短期內(nèi)能夠從群落中消失;禾本科物種在施肥后個(gè)體高度和相對(duì)多度都顯著增加,成為群落內(nèi)的單一優(yōu)勢(shì)功能群。此外,施肥導(dǎo)致的土壤p H降低,土壤速效氮含量升高都與物種多樣性的變化存在顯著的相關(guān)關(guān)系,并且物種的相對(duì)多度也與自身的個(gè)體高度顯著相關(guān),說明施肥后地下土壤營(yíng)養(yǎng)資源和地上光資源的改變可能是施肥后物種多樣性丟失的重要原因。2.長(zhǎng)期施肥停止后群落結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)模式長(zhǎng)期施肥停止后,物種多樣性在所有施肥梯度下都呈現(xiàn)恢復(fù)的趨勢(shì),但四年的恢復(fù)期還不足以使物種多樣性恢復(fù)到對(duì)照區(qū)的水平;豆科物種在施肥停止后能夠恢復(fù),而莎草科物種在停止施肥四年內(nèi)并未出現(xiàn)恢復(fù)跡象。停止施肥后,群落的地上生物量顯著降低,迅速下降至對(duì)照區(qū)水平。此外,物種多樣性的丟失和恢復(fù)過程不僅受土壤p H,土壤速效氮的影響,還與物種個(gè)體高度相關(guān)。這說明高寒草甸植物群落的結(jié)構(gòu)和功能對(duì)于施肥干擾的響應(yīng)變化可能是一個(gè)可逆的過程,環(huán)境因素和物種性狀共同決定了物種多樣性的丟失和恢復(fù)模式。3.光資源限制在施肥干擾下物種多樣性丟失過程中的作用長(zhǎng)期的施肥和遮陰處理均能導(dǎo)致植物群落物種多樣性的丟失,有力的支持了光競(jìng)爭(zhēng)理論。施肥處理下物種多樣性的丟失主要是由于地上生物量的增加導(dǎo)致群落下層有效光合輻射減少;遮陰處理并沒有顯著改變地下營(yíng)養(yǎng)資源,物種多樣性的丟失與群落的地上生物量無(wú)關(guān)。施肥處理和遮陰處理下群落內(nèi)所丟失的物種種類并不完全相同。施肥處理下丟失的物種主要與其個(gè)體高度相關(guān);遮陰處理下丟失的物種則主要與其光合作用補(bǔ)償點(diǎn)相關(guān),說明物種功能性狀和地上光資源共同決定了施肥和遮陰干擾下物種的共存模式。4.施肥和放牧雙重干擾下物種多樣性的維持機(jī)制施肥和放牧對(duì)植物群落物種多樣性的影響過程是存在多種途徑的。施肥對(duì)物種多樣性的總體影響為一個(gè)顯著的負(fù)效應(yīng),其直接效應(yīng)為負(fù)效應(yīng),主要是通過改變土壤的理化性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn),其間接影響也是負(fù)效應(yīng),主要通過增加群落的地上生物量來(lái)實(shí)現(xiàn)。放牧對(duì)物種多樣性的總體影響為一個(gè)中性效應(yīng),其直接效應(yīng)為負(fù)效應(yīng),主要是通過牲畜對(duì)物種的采食行為來(lái)實(shí)現(xiàn),其間接效應(yīng)為正效應(yīng),主要通過降低群落的地上生物量和增加群落的地下生物量來(lái)實(shí)現(xiàn)。盡管施肥和放牧對(duì)物種多樣性的影響不存在顯著的交互作用,然而放牧能夠掩蓋施肥對(duì)物種多樣性的負(fù)效應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q948.1

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本文編號(hào)：1334750