高寒草甸金露梅正相互作用对冠层下植物群落和土壤线虫群落的影响

论文摘要

植物间正相互作用对群落构建的影响是群落生态学中的研究热点。近年来的研究表明,随着胁迫的升高,尤其是在海拔高、气温低的地区,正相互作用的重要性要逐渐强于负相互作用。然而,在我国青藏高原这一有利于正相互作用发挥重要影响的地区,相关的研究却很少。尽管有研究表明在青藏高原东缘的亚高寒草甸地区,金露梅（Dasiphora fruticosa）灌木的正相互作用对冠层下植物群落有重要影响,但是缺乏进一步的研究,这限制了我们对亚高寒、高寒草甸地区植物间正相互作用如何影响地上、地下群落的了解。为弥补这些研究空缺,我们在青藏高原地区东缘的亚高寒、高寒草甸进行了一系列实验。首先,我们在亚高寒草甸的禁牧区域通过控制金露梅及其冠层的有无,研究金露梅地上（冠层）和地下（根系）部分对冠层下植物的作用,以及该作用是如何影响冠层下植物群落组成的;其次,我们在高寒草甸的禁牧区域通过控制金露梅及其冠层的有无和类禾草植物的有无,并测量杂草的功能性状,研究杂草对金露梅冠层、根系部分直接、间接相互作用响应的差异,以及这些响应与自身功能性状的关系;再次,我们在高寒草甸的禁牧和放牧区域,分别控制金露梅及其冠层的有无和类禾草植物的有无,在所有样方中测量杂草的功能性状,用以计算杂草群落性状的范围和群落加权平均值,研究金露梅直接、间接正相互作用对群落功能多样性的影响,以及金露梅直接、间接正相互作用通过群落功能多样性对群落生物量、丰富度和组成的影响;最后,我们在高寒草甸的禁牧和放牧区域,分别控制金露梅的有无,研究金露梅能否通过植物间正相互作用对土壤动物群落产生影响。我们的研究结果表明,（1）在亚高寒草甸,金露梅对冠层下植物生长的正相互作用主要来自根系部分,而可能由于导致光竞争的原因,冠层对冠层下植物有一定的抑制作用。同时,冠层下物种对金露梅冠层、根系部分表现出有差异的响应,且这种差异性响应决定了群落组成。（2）在高寒草甸,金露梅对杂草群落的生物量有间接正作用。类似地,我们也发现杂草物种对禾草、金露梅冠层、根系部分的直接和间接相互作用有差异性的响应（即直接响应和间接响应）,根据这些响应物种被分为四组。杂草物种的个体大小与其直接响应的联系更为紧密,而与间接响应的联系较弱;相反叶片性状则只与直接响应有较弱的联系。（3）在高寒草甸,我们发现金露梅的冠层对杂草群落的生物量、丰富度和组成有间接正作用,这主要是通过抵御食草动物产生的。对于功能多样性,在禁牧草甸,仅当禾草类植物不存在时,金露梅的冠层能够增加杂草群落的高度和比叶面积（即扩大高度和比叶面积的范围以及群落加权平均值）,在放牧草甸,无论禾草类植物是否存在,金露梅都能强烈的增加杂草群落的高度和比叶面积。而宽展和叶片干物质含量对金露梅仅有较弱的响应。我们发现,杂草群落的高度在调节金露梅直接和间接相互作用对群落生物量、丰富度和组成的影响时有最重要的作用,同时比叶面积在调节金露梅直接正相互作用对群落丰富度和组成的影响时也有较弱的作用。（4）在高寒草甸的禁牧区域,金露梅不能借种间相互作用通过影响冠层下植物群落从而影响土壤线虫,相反,在放牧区域,金露梅能够通过抵御食草动物来促进类禾草植物的生物量从而间接的增加土壤线虫多度。这意味着尽管金露梅能通过种间相互作用影响土壤动物群落,但食草动物的存在会改变金露梅通过种间相互作用影响土壤动物群落的路径。我们的研究结果丰富了对植物间正相互作用在生态系统中角色的了解,尤其是在青藏高原的高寒草甸地区。这些结果不仅强调了正相互作用在群落构建过程中的重要性,而且揭示了正相互作用对地上-地下联系有强烈的影响。

论文目录

• 中文摘要
• abstract
• 第一章 正相互作用介绍和研究背景
•   1.1 物种间相互作用类型介绍
•   1.2 正相互作用的介绍
•     1.2.1 正相互作用的内容
•     1.2.2 正相互作用的发展
•   1.3 直接正相互作用研究的发展
•     1.3.1 直接正相互作用与胁迫梯度假说
•     1.3.2 直接正相互作用与生态位
•     1.3.3 直接正相互作用在影响物种多样性中的作用
•     1.3.4 受气候变化影响的直接正相互作用
•   1.4 间接正相互作用的进展
•     1.4.1 间接正相互作用的产生
•     1.4.2 间接正相互作用和生物多样性
•     1.4.3 间接正相互作用和物种入侵
•   1.5 本实验的研究目的与意义
• 第二章 金露梅正相互作用的地上地下作用机制
•   2.1 引言
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 实验地点
•     2.2.2 实验设计
•     2.2.3 冠层和根系作用的计算
•     2.2.4 数据分析
•   2.3 结果
•   2.4 讨论
•     2.4.1 冠层下植物对金露梅地上、地下部分作用的响应
•     2.4.2 金露梅地上、地下部分正相互作用的差异及其对群落组成的影响
• 第三章 金露梅正相互作用与物种功能性状之间的关系
•   3.1 引言
•   3.2 实验方法
•     3.2.1 实验地点
•     3.2.2 实验设计
•     3.2.3 相互作用指数
•     3.2.4 功能性状
•     3.2.5 数据分析
•   3.3 结果
•   3.4 讨论
•     3.4.1 冠层下植物对金露梅直接与间接相互作用的响应
•     3.4.2 功能性状与金露梅直接正相互作用的关系
•     3.4.3 功能性状与金露梅间接正相互作用的关系
• 第四章 金露梅直接、间接正相互作用与群落构建
•   4.1 引言
•   4.2 实验方法
•     4.2.1 实验地点
•     4.2.2 实验设计
•     4.2.3 功能性状
•     4.2.4 相互作用指数
•     4.2.5 数据分析
•   4.3 结果
•   4.4 讨论
•     4.4.1 金露梅通过抵御食草动物而产生的间接正相互作用
•     4.4.2 金露梅正相互作用对功能性状的直接和间接影响
•     4.4.3 功能多样性对金露梅正相互作用的调节作用
• 第五章 金露梅正相互作用对土壤线虫群落的影响
•   5.1 引言
•   5.2 实验方法
•     5.2.1 实验地点
•     5.2.2 实验设计
•     5.2.3 指标测量
•     5.2.4 群落结构指数的计算
•     5.2.5 数据分析
•   5.3 结果
•   5.4 讨论
•     5.4.1 不同放牧条件下,土壤线虫群落的比较
•     5.4.2 不同放牧条件下,金露梅对土壤线虫的影响
•     5.4.3 金露梅正相互作用参与放牧对土壤线虫的影响
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 王相泰

导师: 杜国祯

关键词: 高寒草甸,功能多样性,金露梅,青藏高原,土壤线虫,亚高寒草甸,正相互作用

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 兰州大学

分类号: Q948

总页数: 95

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