不同地貌区植物功能群特征及其对景观格局的多尺度响应分析

摘要

本文以黄河中下游典型地区巩义市为例，调查比较了不同地貌区（河川平原、丘陵、山地）半自然生境（林地、荒灌草地、农田边）的植物物种，根据生长型将研究区内调查的所有植物物种分成了不同的功能群。分析了不同地貌区不同生境中植物功能群的分布特征，探讨了不同时期景观对现阶段功能群植物分布的多尺度影响，且运用多模型推理方法（MMI）分析多个尺度上景观和地形环境因子对不同地貌区植物功能群多样性的影响。主要结论如下：
　　（1）不同地貌区植物功能群种类繁多，特征分布多样
　　研究区共记录植物76科、239属、336个物种。所有物种基于生长型，分为7个功能群。就功能群物种而言，一二年生禾草（AG）的物种丰富度为14，多年生禾草（PG）的物种丰富度为15，一二年生杂草（AF）的物种丰富度为81，多年生杂类草（ PF）的物种丰富度为142，灌木与半灌木（ SS）的物种丰富度为52，乔木树种（TS）的物种丰富度为32。
　　（2）不同时空尺度上景观对植物功能群的迟滞效应
　　不同时间和空间尺度上，山地区域景观半自然生境比例最高，丘陵次之，河川平原最小。对于不同地貌区的总物种和各功能群物种的丰富度而言，均是在250m、500m等尺度上与景观多样性的相关性较强，并且最适空间尺度是不一样的，河川平原地区物种丰富度主要与2011年的景观中半自然生境比例关系密切，丘陵和山地的物种丰富度多与1990年的和2001年的景观的半自然生境比例相关，说明丘陵和山地的的物种丰富度相对于景观格局的变化有一定的延迟性，即迟滞效应。
　　（3）不同地貌区植物功能群物种丰富度随时空尺度的变化趋势相似
　　三种地貌区中，模型基质质量（H2），生境特性（H3），基质变化（H4），生境变化（H5）中的解释变量均随尺度变化而变化。而地形-环境因子（H1），在三种地貌区中均无尺度上的变化，只反映样点的地理条件。海拔是不同地貌区的一个差别最显著的因素，坡度也随着海拔的升高逐渐增大，坡向大部分在NE和SE象限内，与水源距离在山地最大，丘陵次之、河川平原最小，这与河川平原多人工沟渠以及农业面积比例大需要灌溉有关系；与道路距离的差别不大，但以河川平原地区与道路距离最小，说明受人工干扰最大。
　　（4）不同地貌区植物功能群物种丰富度与景观环境因子的多尺度关系密切
　　在河川平原地貌区，AG和PG的物种丰富度在所有的空间尺度上主要与 H3相关；AF、TS的物种丰富度在较小的空间尺度上与 H5关系较为明显，随着尺度的增大，与H3的相关性变得较为显著。PF和SS物种丰富度对景观要素有很强的尺度依赖性，不同尺度上对丰富度的解释因子各不相同，但 PF在所有尺度上物种丰富度几乎不受H3的影响。
　　在丘陵地貌区，AG的物种丰富度在较小的空间尺度上与 H2关系较为明显，随着尺度的增大，与 H3的关系变得较为显著。AF物种丰富度不受空间尺度的依赖，主要与地形和环境因子相关性显著；PF的物种丰富度主要与地形环境因素H1相关；PG物种丰富度对景观要素有很强的尺度依赖性，不受 H1即环境地形因子的影响；对于SS而言，在250m和750m景观范围的的空间尺度上，H2是唯一需要考虑的关系最为显著的模型，在其余尺度上，地形-环境因子 H1是唯一需要考虑的关系最为显著的模型；TS乔木树种的物种丰富度的尺度依赖性比较大，主要与H2、H3、H5的关系比较密切，即与基质和生境特性及生境变化有关，不受地形环境因子的影响。
　　在山地地貌区，AG的物种丰富度在所有的空间尺度上主要受生境面积(H3)的影响；AF的物种丰富度在较小的空间尺度上与 H5关系较为明显，随着尺度的增大，与H3的关系变得较为显著。PF的物种丰富度对景观和环境要素有很强的尺度依赖性，不同尺度上对丰富度的解释模型各不相同。PG、TS的物种丰富度主要与 H3和H5有关；但在所有尺度上PG不受地形-环境因子的影响；SS的物种丰富度主要受H2和H3的影响。
　　对于植物总物种来说，河川平原地区的总物种丰富度主要受到基质质量和基质变化的影响；丘陵和山地地区的物种丰富度尺度依赖性比较大，受不同的景观要素和地形环境要素的影响随尺度的变化而变化。
　　总体来看，不同地貌区的物种丰富度对在不同尺度上与不同的模型的相关性各不相同。

目录

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中文摘要

英文摘要

目录

1绪论

1.1选题依据及背景

1.2选题意义

1.3国内外研究现状

1.4论文主要研究内容

2研究区概况

2.1研究区自然地理概况

2.2研究区社会经济概况

3研究方法

3.1植物数据调查与植物功能群的分类

3.2景观特征数据

3.2景观格局的多模型假设

3.3植物功能群的物种丰富度对景观的多尺度响应

3.4研究的技术路线

4不同地貌区植物功能群特征研究

4.1不同地貌区植物功能群的分类

4.2不同地貌区植物功能群的物种丰富度特征分析

4.3不同生境间植物功能群的物种丰富度特征分析

4.4不同地貌区不同生境中植物功能群的相异性特征

4.4本章小结

5景观对植物功能群多样性的多尺度影响

5.1不同地貌区的景观特征

5.2不同时期景观对不同功能群物种丰富度的影响

5.3本章小结

6不同地貌区功能群物种丰富度与环境因子的多尺度关系

6.1环境要素的尺度变化

6.2环境要素与功能群物种丰富度相关性的最优模型选择

6.3景观和环境要素对不同功能群物种丰富度的影响

6.4本章小结

7主要结论

参考文献

致谢

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