本文關(guān)鍵詞：泥炭沼澤濕地植被演替規(guī)律及植物多樣性研究

  更多相關(guān)文章： 泥炭沼澤濕地 植被演替 植被特征 植物多樣性 灌木入侵

【摘要】：長白山西麓龍崗山脈中段金川地區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)是后河流域中的一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng)類型。它們是長白山區(qū)典型火口湖發(fā)育形成的泥炭地,該區(qū)的泥炭地均為全新世發(fā)育的草本泥炭,發(fā)育連續(xù),沉積速率大。此外,該濕地生態(tài)系統(tǒng)也因其地理位置特殊、泥炭保存較完整,具有典型的區(qū)域代表性,同時(shí)該泥炭地植被保存相對較好,植物種類豐富,各沼澤濕地的植被的演替和發(fā)育都具有一定的規(guī)律性。因此在沼澤學(xué)的研究上具有重要的意義。有關(guān)植被演替過程中物種多樣性的研究很多,但是針對吉林省東部金川地區(qū)處于不同演替階段的火口湖泥炭沼澤濕地的植被演替研究卻鮮有報(bào)道。對火口湖泥炭地這種特殊類型的濕地生態(tài)系統(tǒng)的植物多樣性研究可為揭示濕地演替規(guī)律提供一定的參考依據(jù)。因此,確立本研究課題,從群落、種群和個(gè)體三個(gè)尺度,系統(tǒng)地研究金川地區(qū)處于不同演替階段的火口湖沼澤濕地植被演替過程中植物多樣性的變化,尋求火口湖濕地植被的演替規(guī)律及影響因素,為進(jìn)一步保護(hù)濕地提供理論依據(jù)。本文立足處于不同演替階段的三個(gè)火口湖沼澤濕地的植被特征、物種多樣性、功能多樣性、種群格局及優(yōu)勢種生理生態(tài)特征等方面,采用空間代替時(shí)間的研究方法,重點(diǎn)分析了三個(gè)火口湖沼澤濕地的植被演替規(guī)律和演替影響因素及其植物多樣性的變化,得到以下結(jié)論:(1)三個(gè)主要研究樣地為處于不同演替階段的湖泊沼澤,均由火口湖演化而成。它們彼此間孤立,形成幾乎沒有基因交流的生物島。按照傳統(tǒng)湖泊演替理論及沼澤濕地的現(xiàn)存證據(jù),三個(gè)沼澤濕地的沼澤化歷史時(shí)間關(guān)系為孤山屯金川旱龍灣。三個(gè)沼澤濕地的植被演替過程均為同心圓演替,方向?yàn)橛珊窗哆叺胶摹?2)利用分類和排序的方法能將本研究區(qū)處于不同演替階段的三個(gè)濕地很好地分開,且重疊較小。研究區(qū)內(nèi)三個(gè)沼澤濕地共有植物39科62屬75種,總體來看,植物的種類比較豐富,植物區(qū)系組成中各科含屬數(shù)差異較大。本區(qū)大部分植物1屬只有1種,占總屬數(shù)的91.8%,占總種數(shù)的76.7%,說明本研究區(qū)沼澤植物種類具有多樣性和分散性的特點(diǎn)。(3)旱龍灣泥炭地由于演替時(shí)間較短,植被群落還處于發(fā)育期,演替進(jìn)程緩慢,因此物種多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均不存在顯著差異。而相對演替時(shí)間較長的金川沼澤植物種類和物種多樣性均顯著高于旱龍灣,而且金川泥炭地中位于邊緣的群落往往比內(nèi)部的群落擁有更多的物種和更高的多樣性。由于孤山屯沼澤演化歷史較長,沼澤內(nèi)部大環(huán)境趨于一致,因此不同樣方植物種的數(shù)量差異不明顯。對三個(gè)沼澤濕地植物群落功能多樣性進(jìn)行比較分析的結(jié)果表明:與營養(yǎng)性狀相比,植物的形態(tài)性狀同其它各性狀間的關(guān)系更密切。金川濕地葉片干物質(zhì)含量和葉片碳含量的群落權(quán)重均值顯著高于孤山屯濕地和旱龍灣濕地,說明葉的營養(yǎng)性狀差異程度較大。此外,在三個(gè)土壤表面均較濕的泥炭地中,優(yōu)勢物種表現(xiàn)出相似的功能性狀。就單個(gè)功能性狀而言,葉片碳含量所表征的功能多樣性,在金川濕地群落中異質(zhì)性較大,這與物種多樣性有著相似的結(jié)果。功能多樣性在生境中的變化說明自然環(huán)境是復(fù)雜多樣的,某個(gè)因子的驅(qū)動(dòng)作用往往與其它多個(gè)環(huán)境因子相互牽連,因此植物功能性狀與環(huán)境的關(guān)系需要考慮多因子的共同作用。(4)處于不同演替階段的濕地,物種多樣性與群落生產(chǎn)力之間的關(guān)系存在差異。整體而言,三個(gè)樣地的群落生物量存在顯著差異,且群落和優(yōu)勢種的生物量均存在明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)。旱龍灣濕地群落的生物量最高,孤山屯濕地群落的生物量最低。群落地上生物量與物種多樣性指數(shù)的關(guān)系在孤山屯和旱龍灣濕地呈線性單調(diào)上升趨勢,而在金川濕地生則呈線性單調(diào)下降趨勢。功能多樣性的某個(gè)或某些性狀對生產(chǎn)力有影響,地上生物量與比葉面積呈顯著的負(fù)相關(guān),與葉片大小和植株高度也有顯著的線性關(guān)系。但本文的研究總體表明,功能多樣性與生產(chǎn)力之間的相關(guān)性不高,僅有個(gè)別特征存在關(guān)聯(lián)。物種多樣性與功能多樣性對環(huán)境因子的響應(yīng)存在一致性的同時(shí)也存有差異。物種多樣性和功能多樣性均與土壤總磷和總氮存在顯著的相關(guān)關(guān)系。土壤中營養(yǎng)元素對群落功能多樣性的影響大于水中營養(yǎng)元素的影響。(5)濕地植被演替過程中,灌木油樺的侵入格局與蘚丘的格局存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。油樺種群在最初侵入濕地時(shí)是隨機(jī)分布的,隨著種群的擴(kuò)張和資源的競爭,油樺幼苗選擇集群分布的格局。環(huán)境因子中對群落影響最大的是速效磷,其次是蘚丘高度。(6)濕地水位對植被演替過程中的優(yōu)勢種臌囊苔草的發(fā)育影響較大。較深的水位會(huì)阻礙臌囊苔草生物量的積累,并改變生物量在植物體內(nèi)的分配,減緩濕地由濕向干轉(zhuǎn)變的過程,因此會(huì)減慢演替進(jìn)程。相反,水深變淺,則會(huì)加快演替進(jìn)程。因此,濕地群落的演替過程中,水深是一個(gè)主要的影響因子�？傮w而言,植物可以通過改變自身的生理特性來適應(yīng)群落環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化,同時(shí)也充分證明植被群落動(dòng)態(tài)與其生理生態(tài)學(xué)特性是緊密相關(guān)的。
【關(guān)鍵詞】：泥炭沼澤濕地 植被演替 植被特征 植物多樣性 灌木入侵
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(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
• 英文摘要6-12
• 第一章 引言12-25
• 1.1 選題背景及意義12-14
• 1.2 研究綜述14-25
• 1.2.1 植被演替的概念及演替理論的發(fā)展與現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 植被演替的途徑研究16-17
• 1.2.3 植物群落演替的方法學(xué)研究進(jìn)展17-19
• 1.2.4 演替過程中生物多樣性研究進(jìn)展19-21
• 1.2.5 種群格局研究在植物演替過程中的應(yīng)用21-23
• 1.2.6 關(guān)于群落演替中的優(yōu)勢種生長、生理特性的研究23-25
• 第二章 研究區(qū)概況25-31
• 2.1 研究區(qū)地理位置25
• 2.2 研究區(qū)氣候特征25
• 2.3 研究區(qū)土壤特征25-26
• 2.4 研究區(qū)水文特征26-27
• 2.5 研究區(qū)內(nèi)處于不同演替階段的濕地植被特征27-30
• 2.5.1 大龍灣濕地植被現(xiàn)狀特征27
• 2.5.2 小龍灣濕地植被現(xiàn)狀特征27-28
• 2.5.3 旱龍灣濕地植被現(xiàn)狀特征28-29
• 2.5.4 金川濕地植被現(xiàn)狀特征29
• 2.5.5 孤山屯濕地植被現(xiàn)狀特征29-30
• 2.5.6 三個(gè)不同演替階段沼澤濕地的時(shí)間序列30
• 2.6 小結(jié)30-31
• 第三章 不同演替階段泥炭沼澤濕地植被群落特征及環(huán)境因子的關(guān)系研究31-50
• 3.1 前言31
• 3.2 材料與方法31-34
• 3.2.1 樣地選擇31-32
• 3.2.2 樣點(diǎn)設(shè)計(jì)32
• 3.2.3 環(huán)境因子測定32
• 3.2.4 數(shù)據(jù)分析32-34
• 3.3 沼澤濕地植被區(qū)系特征和主要植被類型分析34-44
• 3.3.1 沼澤濕地植物群落組成34-36
• 3.3.2 沼澤區(qū)植物科屬分布類型分析36-38
• 3.3.3 沼澤濕地植物群落特征分析38-44
• 3.4 群落生物量與環(huán)境因子關(guān)系44-47
• 3.4.1 濕地群落間生物量比較44-45
• 3.4.2 濕地群落地上生物量的季節(jié)動(dòng)態(tài)45-46
• 3.4.3 濕地群落間生物量與土壤營養(yǎng)元素的關(guān)系46-47
• 3.5 討論47-49
• 3.5.1 沼澤濕地群落組成與特征47-48
• 3.5.2 群落生物量動(dòng)態(tài)分析48
• 3.5.3 群落生物量與環(huán)境因子關(guān)系48-49
• 3.6 小結(jié)49-50
• 第四章 不同演替階段沼澤濕地植物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系研究50-72
• 4.1 前言50-51
• 4.2 研究方法51-53
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)地概況51
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法51-52
• 4.2.3 數(shù)據(jù)分析52-53
• 4.3 研究結(jié)果與分析53-66
• 4.3.1 沼澤濕地群落物種多樣性分析53-60
• 4.3.2 沼澤濕地群落功能多樣性分析60-66
• 4.4 討論66-70
• 4.4.1 不同演替階段沼澤濕地物種多樣性變化66-67
• 4.4.2 不同演替階段沼澤濕地功能多樣性變化67-68
• 4.4.3 不同演替階段沼澤濕地物種多樣性和功能多樣性變化對生態(tài)系統(tǒng)功能影響68-69
• 4.4.4 不同演替階段沼澤濕地物種多樣性和功能多樣性變化對環(huán)境因子的響應(yīng)69-70
• 4.5 小結(jié)70-72
• 第五章 泥炭沼澤植物演替過程中灌木種群的入侵機(jī)制研究72-83
• 5.1 引言72-73
• 5.2 研究方法73-74
• 5.2.1 研究區(qū)概況73
• 5.2.2 研究物種73
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)73-74
• 5.2.4 統(tǒng)計(jì)分析74
• 5.3 結(jié)果74-80
• 5.3.1 蘚丘植物群落的物種構(gòu)成74-75
• 5.3.2 油樺年輪與基徑的關(guān)系75-76
• 5.3.3 泥炭蘚丘的大小與油樺樹齡大小的關(guān)系76
• 5.3.4 油樺的年齡結(jié)構(gòu)76-77
• 5.3.5 油樺與蘚丘空間分布格局77-80
• 5.4 討論80-82
• 5.4.1 泥炭濕地中油樺與蘚丘關(guān)系80-81
• 5.4.2 濕地演替過程中灌木侵入的群落構(gòu)建81-82
• 5.5 小結(jié)82-83
• 第六章 群落演替過程中水位對優(yōu)勢種——臌囊苔草生長、生理特性研究83-94
• 6.1 前言83-84
• 6.2 材料和方法84-86
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)材料84
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)處理84
• 6.2.3 試驗(yàn)方法84-86
• 6.2.4 統(tǒng)計(jì)分析86
• 6.3 結(jié)果86-91
• 6.3.1 植物生長及生物量分配86-88
• 6.3.2 相對生長速率和莖部相對伸長速率88
• 6.3.3 醇脫氫酶活性及丙二醛含量88-90
• 6.3.4 碳水化合物含量90-91
• 6.4 討論91-92
• 6.5 小結(jié)92-94
• 第七章 結(jié)論94-97
• 7.1 結(jié)論94-95
• 7.2 不足和展望95-97
• 參考文獻(xiàn)97-111
• 附錄111-116
• 致謝116-117
• 在學(xué)期間公開發(fā)表論文及著作情況117

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：987919