降雨变化对高寒草甸植物群落及凋落物分解的影响

论文摘要

全球气候变化改变了青藏高原地区温度和降雨的时空格局,进而影响了寒区生态系统中凋落物分解和营养元素循环,特别是对高寒草甸生态系统中凋落物分解产生影响,但其规律和机制还不十分明确。本研究以川西北高寒草甸为研究对象,在野外原位条件下进行模拟增减雨实验即:减雨90%、减雨50%、减雨30%、自然降雨（CK）、增雨50%五个处理,并应用网袋分解法对禾本科、莎草科、杂类草、混合凋落物进行分解实验,旨在研究高寒草甸地上植物群落、凋落物分解、养分释放对降雨变化的响应规律和机制。研究结果表明:1.植物生长期土壤表层含水量（0-10 cm）随降雨量增加而增加。在生长季末期,减雨90%处理下土壤含水量显著下降,土壤紧实度显著升高。2.不同降雨处理对13种优势种植物功能性状的影响存在物种和器官上的差异。其中减雨90%显著降低了异叶米口袋的叶片长度,提高了矮嵩草营养枝高度;减雨50%显著提高了垂穗披碱草的营养枝高度,草玉梅的营养枝高度、叶片长度、每株平均开花数。3.当增减雨不超过50%,植物群落总丰富度（Richness）、多度（Abundance）、盖度（Coverage）、生物量（Biomass）、Simpson指数、Shannon-Winer指数没有显著变化。当减雨量达到90%,群落总生物量没有显著改变,但杂类草、豆科盖度显著低于CK,禾本科植物盖度和生物量显著高于CK。4.降雨改变对不同功能群凋落物初始半纤维素、纤维素、全磷（TP）、全氮（TN）含量具有显著影响。其中减雨30%下禾本科、杂类草和混合凋落物中TN的含量显著高于CK;增雨50%处理下禾本科、莎草科、杂类草TP的含量显著高于CK。5.禾本科凋落物是分解最慢的类型,杂类草凋落物分解对土壤含水量变化最敏感。莎草科和杂类草分别在减雨90%和增雨50%下残留率最低。降雨变化对凋落物分解和养分释放的影响存在时间段、凋落物类型的差异,其影响主要发生在凋落物分解实验的中后期。混合凋落物中禾本科、莎草科、杂类草凋落物之间没有显著的促进或抑制作用。6.凋落分解过程中质量残留率的变化呈现出先慢后快再变慢的趋势,结构方程模型显示其主要受到凋落物分解时间、降雨变化、纤维素含量、C/N比的直接影响。减雨90%抑制了半纤维素、纤维素的分解和TC、TN、TP的释放。综上所述,降雨变化不仅改变了植物群落数量特征、土壤物理环境,而且也影响了凋落物分解和分解过程中养分的释放。其中,减雨90%对高寒草甸生态系统的结构和功能影响最大,在此处理下土壤表层含水量显著降低、地上植被群落数量特征明显改变,凋落物分解受到明显抑制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第1章 文献综述
•   1.1 全球气候变化背景下降雨格局变化特征
•   1.2 降雨变化对土壤环境影响
•   1.3 降雨变化对植物群落的影响
•   1.4 凋落物分解过程及其对降雨变化的响应
• 第2章 研究区概况与实验方法
•   2.1 研究区自然概况
•   2.2 实验设计
•     2.2.1 增减雨实验设计
•     2.2.2 凋落物分解实验设计
•   2.3 研究内容、创新点
•     2.3.1 研究内容
•     2.3.2 研究创新点
•     2.3.3 技术路线
•   2.4 数据采集和处理
•     2.4.1 优势种功能性状及群落调查
•     2.4.2 土壤理化性质和凋落物养分测定
•     2.4.3 数据处理
• 第3章 结果分析
•   3.1 土壤含水量和紧实度在植物生长季的变化特征
•     3.1.1 植物生长季土壤表层含水量变化特征
•     3.1.2 植物生长季土壤紧实度变化特征
•     3.1.3 土壤含水量、紧实度与降雨量变化的关系
•     3.1.4 小结
•   3.2 降雨变化对优势种植物功能性状的影响
•     3.2.1 降雨变化对优势种植物叶片数的影响
•     3.2.2 降雨变化对优势种植物叶片长度的影响
•     3.2.3 降雨变化对优势种植物营养枝高度的影响
•     3.2.4 降雨变化对优势种植物生殖枝高度的影响
•     3.2.5 降雨变化对优势种植物平均开花数的影响
•     3.2.6 不同功能性状之间的相关性
•     3.2.7 小结
•   3.3 降雨变化对高寒草甸植物群落数量特征的影响
•     3.3.1 不同降雨梯度下植物群落丰富度差异
•     3.3.2 不同降雨梯度下植物群落多度差异
•     3.3.3 不同降雨梯度下植物群落盖度差异
•     3.3.4 不同降雨梯度下植物群落生物量差异
•     3.3.5 不同降雨梯度下植物群落多样性差异
•     3.3.6 降雨变化与植物群落数量特征的相关性
•     3.3.7 降雨变化对群落多样性的影响
•     3.3.8 小结
•   3.4 不同降雨梯度下凋落物分解和元素释放特征
•     3.4.1 凋落物分解过程中质量残留率变化特征
•     3.4.2 不同降雨梯度下凋落物平均每月分解量差异
•     3.4.3 不同降雨梯度下凋落物全年分解量差异
•     3.4.4 不同降雨梯度下凋落物质量残留率随时间的指数回归方程
•     3.4.5 混合凋落物中不同功能群凋落物组成
•     3.4.6 混合凋落物残留率实测值与期望值比较
•     3.4.7 分解时间、降雨变化、凋落物类型对凋落物质量残留率的影响
•     3.4.8 小结
•   3.5 凋落物分解过程中半纤维素、纤维素分解和养分释放特征
•     3.5.1 不同降雨梯度下凋落物初始化学性质差异
•     3.5.2 凋落物分解过程中半纤维素含量变化特征
•     3.5.3 凋落物分解过程中半纤维素残留率变化特征
•     3.5.4 凋落物分解过程中纤维素含量变化特征
•     3.5.5 凋落物分解过程中纤维素残留率变化特征
•     3.5.6 凋落物分解过程中TC含量变化特征
•     3.5.7 凋落物分解过程中TC残留率变化特征
•     3.5.8 凋落物分解过程中TN含量变化特征
•     3.5.9 凋落物分解过程中TN残留率变化特征
•     3.5.10 凋落物分解过程中TP含量变化特征
•     3.5.11 凋落物分解过程中TP残留率变化特征
•     3.5.12 凋落物分解过程中C/N比变化趋势
•     3.5.13 小结
•   3.6 凋落物分解过程不同化学元素含量之间的关系
•     3.6.1 凋落物初始特征与全年凋落物质量损失的关系
•     3.6.2 凋落物初始化学性质与凋落物分解过程中养分含量的关系
•     3.6.3 降雨变化对分解过程中凋落物质量残留率的影响
•     3.6.4 小结
• 第4章 讨论
•   4.1 降雨量对高寒草甸优势植物物种功能性状的影响
•   4.2 降雨量变化对高寒草甸植物群落的影响
•   4.3 降雨量对不同功能群凋落物初始化学性质的影响
•   4.4 降雨量变化对凋落分解的影响
•   4.5 降雨量变化对凋落物分解和养分释放的影响
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 本研究得到以下项目资助
• 硕士期间科研经历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 罗雪萍

导师: 王长庭

关键词: 高寒草甸,植物群落,模拟增减雨,凋落物分解

来源: 西南民族大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 西南民族大学

基金: 国家自然科学基金,高寒草甸植物群落不同径级和根序根系生产,周转和寿命对模拟增温的响应(31870407),国家自然基金,植被与土壤微生物在退化高寒草地恢复演替中的作用及其互作机制(31370542),中央高校基本科研业务费专项基金项目,高寒人工草地根系寿命,径级及碳分配特征(2018NZD13),四川省科技项目-省部级重点项目,若尔盖退化湿地植被保育与关键生态功能提升技术(2018SZ033)

分类号: Q948

DOI: 10.27417/d.cnki.gxnmc.2019.000177

总页数: 90

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