本文關(guān)鍵詞：環(huán)境空間異質(zhì)性對暖溫帶—北亞熱帶過渡區(qū)植物群落構(gòu)建的影響

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【摘要】：作為群落生態(tài)學(xué)研究的核心內(nèi)容,物種共存與群落構(gòu)建機制的探索對促進(jìn)生物多樣性理論發(fā)展和實踐保護(hù)均具有重要意義。近年來,圍繞這一命題生態(tài)學(xué)家們開展了大量的理論研究工作,其中最引人注目的是生態(tài)位分化理論和群落中性理論,有關(guān)兩者在群落構(gòu)建中作用的研究也成為近年來國際生態(tài)學(xué)界的熱點。但一直以來,相關(guān)研究多以單一氣候帶內(nèi)的木本植物作為研究對象,相鄰氣候帶間生態(tài)過渡區(qū)的此類研究則少有報道。因此,本文以暖溫帶—北亞熱帶生態(tài)過渡區(qū)625公頃樣區(qū)內(nèi)隨機選取并建立的5個1公頃典型森林群落樣地的第一次調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用結(jié)構(gòu)等式模型、物種-生境相關(guān)性分析、PCNM空間模型、多變量方差分解、空間點格局分析及空間分布模型擬合等方法,分析了寶天曼樣地落葉闊葉林種子植物和苔蘚植物兩大植物類群的群落結(jié)構(gòu)特征,研究了環(huán)境空間異質(zhì)性對上述兩大植物群落構(gòu)建的影響,證明了生態(tài)位過程、中性過程均是影響本區(qū)物種多樣性的重要因素。本研究首先介紹了5個1ha監(jiān)測樣地木本植物的基本情況,監(jiān)測樣地木本植物共計162種,隸屬于40科79屬,植物區(qū)系成分以溫帶性質(zhì)為主,樣地內(nèi)小徑級個體數(shù)量較多,徑級結(jié)構(gòu)呈倒“J”型,植物群落優(yōu)勢樹種明顯,群落和種群空間分布格局以聚集分布格局為主,但聚集強度隨尺度的變化而減小。在課題組前期研究的基礎(chǔ)上,為了深入理解物種共存和群落構(gòu)建機制,分析了5個監(jiān)測樣地木本植物群落的垂直結(jié)構(gòu)特征,研究了各樣地地形生境、群落內(nèi)優(yōu)勢種、主林層、次林層、灌木層之間的相互作用,檢驗了不同垂直層物種與地形生境的關(guān)聯(lián),發(fā)現(xiàn)了各群落內(nèi)優(yōu)勢種不同程度影響著各垂直層多樣性,地形生境對各垂直層多樣性的影響存在一定差異,且分別有51.52%、22.73%和42.86%的喬木、小喬木和灌木物種與樣地生境表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。證明了在本區(qū)優(yōu)勢種是影響群落垂直結(jié)構(gòu)的重要因子,各垂直層物種對資源利用的差異促進(jìn)了不同垂直層物種的共存,不同垂直層物種對地形存在不同生境偏好。以物種豐富度最高的銳齒槲櫟樣地為研究對象,運用主軸鄰矩法結(jié)合多元線性回歸分析了植物群落的空間結(jié)構(gòu)特征,通過方差分解量化了地形變量、土壤變量、空間變量及林分密度對物種分布的貢獻(xiàn)率。發(fā)現(xiàn)了植物群落結(jié)構(gòu)在不同尺度上普遍存在變異性,空間變量是其普遍特征,地形變量、土壤變量和PCNM變量三者共同解釋了物種分布的31.48%,林分密度引入后能解釋19.49%的總方差,證明了空間變量是影響群落結(jié)構(gòu)的重要因素,其對物種分布的解釋比例較高,土壤變量在小尺度上是物種分布重要的決定因子,地形變量的解釋度較低,負(fù)密度制約效應(yīng)是本區(qū)物種分布格局形成的重要機制之一。為了探索環(huán)境空間異質(zhì)性對高等植物其他類群的影響,本文首次在大樣地平臺上對樹附生苔蘚植物群落構(gòu)建機制開展了研究,借助大樣地豐富的空間信息量化了附生苔蘚植物的空間位置,優(yōu)化了多度處理方式,檢驗了樹生苔蘚植物物種與地形生境的關(guān)聯(lián),分析了地形變量和空間變量對樣地中不同尺度群落類型物種分布的貢獻(xiàn)率,發(fā)現(xiàn)了本區(qū)20.99%的苔蘚物種對地形生境存在偏好,空間變量和地形變量共同解釋了樣地所有苔蘚物種分布的18.69%、聚集分布物種的34.71%和隨機分布物種的18.00%,對三個不同群叢的解釋度范圍為52.02%~20.50%。證明了以微地形變量和空間變量為代表的環(huán)境空間異質(zhì)性對本區(qū)樹生苔蘚植物的群落構(gòu)建具有影響,并且這種影響會隨著外界環(huán)境條件的變化而發(fā)生變化,其中,空間變量代表的中性過程的貢獻(xiàn)率要大于僅以微地形變量代表的生態(tài)位過程的貢獻(xiàn)率。最后,為了探索森林群落對附生苔蘚植物群落構(gòu)建的影響,通過線性回歸分析了附生樹種、林分結(jié)構(gòu)對附生苔蘚植物群落多樣性和物種分布的影響,發(fā)現(xiàn)了本區(qū)宿主樹木與附生苔蘚植物間關(guān)系較弱,林分結(jié)構(gòu)與樹生苔蘚植物物種多樣性、物種分布之間存在顯著相關(guān)性,以密度、胸徑和胸高斷面積三個顯著性指標(biāo)代表的林分結(jié)構(gòu)對樹生苔蘚植物物種分布的解釋度達(dá)20.79%,在控制空間和環(huán)境變量之后,純林分結(jié)構(gòu)解釋仍然達(dá)到12.71%。證明了林分結(jié)構(gòu)對樹生苔蘚植物物種分布和群落構(gòu)建具有重要的作用。本研究的結(jié)果表明環(huán)境空間異質(zhì)性對寶天曼樣地種子植物和苔蘚植物物種分布和群落構(gòu)建起到了重要作用,生態(tài)位理論是寶天曼樣地物種共存的主要機制之一,此外,中性過程和負(fù)密度制約也對本區(qū)物種分布產(chǎn)生了重要影響。但各因素的貢獻(xiàn)均不是很大,有關(guān)本區(qū)物種多樣性維持機制的研究還有待進(jìn)一步深入,尤其是在苔蘚植物的研究方面。
【關(guān)鍵詞】：暖溫帶-北亞熱帶生態(tài)過渡區(qū) 落葉闊葉林 環(huán)境空間異質(zhì)性 群落構(gòu)建 物種共存 樹生苔蘚植物 生態(tài)位理論 中性理論
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q948
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-16
• 第一章 文獻(xiàn)綜述16-23
• 1 植物群落構(gòu)建機制研究進(jìn)展16-19
• 1.1 群落生態(tài)學(xué)發(fā)展歷程16-17
• 1.2 生態(tài)位理論的誕生和發(fā)展17-18
• 1.3 中性理論的興起18
• 1.4 群落構(gòu)建機制的研究趨勢18-19
• 2 環(huán)境空間異質(zhì)性對植物群落構(gòu)建影響的研究現(xiàn)狀19-20
• 3 寶天曼落葉闊葉林群落構(gòu)建機制研究現(xiàn)狀20-21
• 4 本研究的目的、內(nèi)容與意義21-23
• 4.1 目的及意義21-22
• 4.2 研究內(nèi)容22
• 4.3 創(chuàng)新點22-23
• 第二章 寶天曼國家級自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測樣地概況23-39
• 1 引言23-26
• 1.1 寶天曼樣地建立的意義23-24
• 1.2 寶天曼樣地的建立24-25
• 1.2.1 樣地的建立24
• 1.2.2 樣方調(diào)查24-25
• 1.3 研究區(qū)域概況25-26
• 2 研究方法26-27
• 2.1 重要值26
• 2.2 徑級分布26
• 2.3 空間分布格局26-27
• 3 結(jié)果與分析27-36
• 3.1 樣地及其植物群落27-31
• 3.2 物種組成31-32
• 3.3 植物區(qū)系特征32
• 3.4 重要值32-33
• 3.5 徑級結(jié)構(gòu)33-35
• 3.5.1 群落徑級結(jié)構(gòu)33-34
• 3.5.2 主要物種的徑級結(jié)構(gòu)34-35
• 3.6 物種空間分布格局35-36
• 3.6.1 所有物種的空間分布格局35
• 3.6.2 優(yōu)勢種空間分布格局35-36
• 4 結(jié)論與討論36-39
• 第三章 寶天曼自然保護(hù)區(qū)森林群落垂直結(jié)構(gòu)分析39-50
• 1 引言39-40
• 2 材料與方法40-44
• 2.1 樣地概況40-41
• 2.2 結(jié)構(gòu)等式模型（Structural Equation Models, SEM）41-42
• 2.3 Torus-translation檢驗42
• 2.4 數(shù)據(jù)處理42-44
• 3 結(jié)果44-48
• 3.1 群落垂直層及地形生境的SEM擬合44-45
• 3.2 不同垂直層物種與地形生境關(guān)聯(lián)45-48
• 4 討論48-50
• 第四章 環(huán)境空間異質(zhì)性對過渡區(qū)木本植物群落構(gòu)建的影響50-61
• 1 引言50-51
• 2 研究區(qū)概況51
• 3 研究方法51-53
• 3.1 樣地設(shè)置51-52
• 3.2 解釋變量選取52
• 3.3 群落結(jié)構(gòu)分析52-53
• 3.4 多變量方差分解53
• 3.5 統(tǒng)計分析方法53
• 4 結(jié)果與分析53-58
• 4.1 群落結(jié)構(gòu)的空間特點53-54
• 4.2 物種分布的變量解釋54-58
• 4.2.1 地形、土壤及PCNM對物種分布的影響54
• 4.2.2 林分密度對物種分布的影響54-58
• 5 結(jié)論與討論58-61
• 第五章 寶天曼樣地樹生苔蘚植物物種組成與空間分布格局61-73
• 1 引言61-62
• 2 材料與方法62-63
• 2.1 樣地樹生苔蘚植物調(diào)查62
• 2.2 區(qū)系特征研究62
• 2.3 空間分布格局62-63
• 3 結(jié)果與分析63-71
• 3.1 物種組成63-66
• 3.2 植物區(qū)系地理成分分析66-70
• 3.2.1 區(qū)系成分構(gòu)成66-70
• 3.3 空間分布格局70-71
• 3.3.1 所有樹生苔蘚植物總體空間分布格局70-71
• 3.3.2 部分樹生苔蘚植物物種空間分布格局71
• 4 結(jié)論與討論71-73
• 4.1 溫帶區(qū)系性質(zhì)71-72
• 4.2 空間分布格局72-73
• 第六章 環(huán)境空間異質(zhì)性對寶天曼樣地樹生苔蘚群落構(gòu)建的影響73-85
• 1 引言73-74
• 2 研究方法74-76
• 2.1 樹生苔蘚植物物種多度的計算74-75
• 2.2 地形分類75
• 2.3 Torus-translation檢驗75
• 2.4 多元回歸樹75
• 2.5 多變量方差分解75-76
• 3 結(jié)果與分析76-83
• 3.1 物種與地形生境關(guān)聯(lián)76-78
• 3.2 地形、PCNM對樣地整體群落物種分布的影響78-79
• 3.3 基于地形的MRT群落數(shù)量分類79-80
• 3.4 地形、PCNM對樣地三類群叢物種分布的影響80-81
• 3.5 地形、PCNM對十個優(yōu)勢物種分布的影響81-83
• 3.5.1 對聚集分布物種的影響81-83
• 3.5.2 對隨機分布物種的影響83
• 4 結(jié)論與討論83-85
• 第七章 寶天曼樣地森林群落對樹生苔蘚植物群落構(gòu)建的影響85-94
• 1 引言85-86
• 2 研究方法86
• 2.1 線性回歸86
• 2.2 方差分解86
• 3 結(jié)果與分析86-92
• 3.1 附生樹種對附生苔蘚植物群落多樣性的影響86
• 3.2 林分結(jié)構(gòu)對附生苔蘚植物群落生物多樣性的影響86-91
• 3.3 林分結(jié)構(gòu)對附生苔蘚植物群落物種分布的影響91-92
• 3.4 林分結(jié)構(gòu)對物種分布的影響92
• 4 結(jié)論與討論92-94
• 參考文獻(xiàn)94-105
• 附錄105-140
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果140-141
• 致謝14

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本文編號：636540