半干旱黄土小流域草地群落功能性状分异及其环境解释

论文摘要

半干旱黄土区作为水土流失最为严重的地区,也是生态修复的重点区域,进行科学合理的植被建设是该区生态恢复以及健康持续发展的关键。植物功能性状能够反映群落对环境的适应策略并决定生态系统的功能,是研究植被与环境关系的有效途径之一。研究群落功能性状在小流域尺度的空间异质性及环境驱动,以及对驱动因子的响应和随驱动因子的变化规律,还有响应性状之间的相关关系,对于当地植被资源管理以及植被恢复重建意义重大。本研究采用样带与样方相结合的方法对典型半干旱黄土小流域草地群落进行了调查,选取株高、叶长、叶宽、叶厚、叶面积、比叶面积、叶干物质含量7个性状进行了测定,通过方差分解、排序分析和回归拟合方法对功能性状与环境因子关系进行研究,辨析影响群落功能性状加权均值空间异质性的关键驱动因子,筛选驱动因子的响应性状,分析响应性状加权均值、功能多样性指数和物种多样性指数对驱动因子的响应以及响应性状加权均值之间的相关性。结果显示:(1)环境因子对群落功能性状加权均值空间异质性的影响力大小为土壤物理属性>土壤化学属性>地形因子,即土壤物理属性是植物功能性状加权均值空间异质性的主要因素;且三者间的相关性较强,交互作用较大,表明环境因子是通过交互作用共同影响以及决定植被功能性状。土壤有效水分、全碳、速效氮、全氮、有机碳、p H、土壤容重等7个因子对群落功能性状加权均值异质性有显著影响,其中土壤有效水分是主导因子。(2)株高、叶长、叶宽、叶厚、叶面积、比叶面积、叶干物质含量这7个性状中,除叶宽与土壤有效水分无明显相关外,叶长、株高、叶面积、比叶面积、叶厚和叶干物质含量与土壤有效水分均相关性显著,可识别为草地在群落水平对土壤水分的响应性状。草地群落通过降低株高,减小叶长、叶面积和比叶面积,增加叶厚和叶干物质含量以适应土壤有效水分减少;其中叶干物质含量的拟合优度最大,是土壤水分的最优响应性状。土壤有效水分响应性状中,除叶厚与叶长无显著相关外,其余功能性状均存在显著相关,说明草地群落的功能性状在水分梯度上普遍存在权衡和协同关系。(3)4个功能多样性指数中,功能离散度指数、功能丰富度指数和功能均匀度指数与土壤有效水分极显著正相关(P<0.01),功能丰富度指数与土壤有效水分的相关性最强(R2=0.86),功能多样性指数与土壤有效水分正相关性不显著(R2=0.12,P=0.062)。3个物种多样性指数中,物种丰富度指数和物种多样性指数与土壤有效水分极显著正相关(P<0.01),物种丰富度指数与土壤有效水分的相关性最大(R2=0.84),物种均匀度指数与土壤有效水分正相关不显著(R2=0.15,P=0.058)。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 植被功能性状研究
•     1.2.2 植被功能性状与环境关系的研究
•     1.2.3 植被功能性状与土壤水分的研究
•   1.3 研究内容、目的与意义
•     1.3.1 研究目的与意义
•     1.3.2 研究内容
•     1.3.3 技术路线
• 2 研究区域概况
•   2.1 研究区地理位置
•   2.2 研究区地形地貌
•   2.3 研究区气候特征
•   2.4 研究区土壤
•   2.5 研究区植被概况
• 3 研究方法
•   3.1 样地设置与野外调查
•   3.2 土壤样品采集及理化性质分析
•   3.3 土壤水分测定
•   3.4 数据处理与分析
• 4 结果与分析
•   4.1 草地群落功能性状加权均值空间异质性及环境驱动
•     4.1.1 样地环境因子的特征
•     4.1.2 环境因子对群落功能性状加权均值空间变异的方差贡献分析
•     4.1.3 环境因子的前向选择
•     4.1.4 群落功能性状加权均值的RDA分析
•   4.2 草地群落功能性状加权均值对土壤有效水分的响应
•     4.2.1 土壤有效水分的响应性状
•     4.2.2 响应性状随土壤有效水分的变化
•     4.2.3 响应性状间的相互关系
•   4.3 草地群落功能多样性和物种多样性与土壤水分关系
•     4.3.1 群落功能多样性和物种多样性的RDA分析
•     4.3.2 群落功能多样性和物种多样性对土壤水分的响应
•     4.3.3 群落功能多样性和物种多样性随土壤水分的变化
• 5 讨论与结论
•   5.1 植物功能性状空间异质性受地形和土壤理化性质共同作用
•   5.2 草地群落功能性状空间异质性的关键驱动因子
•   5.3 植物功能性状对环境的响应
•   5.4 植物功能性状对土壤水分的响应
•   5.5 植物功能性状之间的相关性
•   5.6 主要结论
• 参考文献
• 附录
• 在学期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王鑫

导师: 张钦弟

关键词: 植物功能性状,土壤有效水分,环境驱动,响应性状,半干旱黄土小流域

来源: 山西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,畜牧与动物医学

单位: 山西师范大学

基金: 国家自然科学基金项目(41601027)

分类号: S812

DOI: 10.27287/d.cnki.gsxsu.2019.000218

总页数: 55

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