锡林河流域典型草原生物多样性及其与生产力的关系

摘要

生物多样性和生态系统功能的关系是生态学领域研究的核心问题之一。本研究选择了内蒙古锡林河流域典型草原143个具有代表性的样地，通过实地的群落植被、植物功能性状和土壤调查，获取了群落生物多样性指标（物种多样性和功能多样性）、生产力和土壤养分数据（全氮、全磷、速效氮、速效磷）。结合年平均降水量、年平均温度、干燥指数、放牧强度（羊密度数据）与土壤养分环境因子，分析了锡林河流域典型草原不同群系物种多样性、功能多样性特征，以及二者与生产力之间的关系，确定了影响群落生产力的主导环境因子，阐明了决定生物多样性—生产力关系的关键因素。得到以下主要结论:
　　1.本项研究将锡林河流域典型草原划分为羊草、大针茅和克氏针茅三个群系。
　　2.就物种多样性而言，羊草群系物种多样性较高;就CWM（community-weighted mean trait群落平均性状，又称为群落权重均值）而言，CWM叶干重表现为羊草群系＞大针茅群系＞克氏针茅群系，并且三者之间的差异均显著，羊草群系的CWM比叶面积显著小于大针茅群系和克氏针茅群系，大针茅群系的CWM植株高度显著高于羊草群系和克氏针茅群系;就多维功能多样性指数而言，大针茅群系的功能多样性指数均高于其他两个群系，其中功能丰富度与克氏针茅群系、功能特化指数与羊草群系、Rao二次熵指数与羊草群系和克氏针茅群系均呈现出显著差异。
　　3.就不同群系而言，物种多样性与群落生产力之间的关系较弱，CWM与生产力关系较强，表现为三个群系的CWM植株高度与生产力均为极显著正相关，CWM叶面积在羊草群系和克氏针茅群系中与生产力呈极显著正相关，羊草群系的CWM叶干重与生产力显著正相关;在多维功能多样性指数方面，羊草群系和克氏针茅群系的功能丰富度、与功能特化指数和Rao二次熵指数均与生产力显著正相关。
　　4.就锡林河流域典型草原整体而言，Shannon-Weaver指数与群落生产力显著负相关;CWM叶面积和CWM植株高度与生产力成极显著正相关;功能丰富度指数与生产力显著正相关，Rao二次熵指数、功能特化指数与生产力呈极显著正相关关系。
　　5.土壤全氮、全磷与速效氮含量对典型草原整体和各群系水平的群落生产力影响较大，干燥指数、年平均温度和年平均降水量只是在典型草原整体和克氏针茅群系水平上与群落生产力关系密切。
　　6.无论是典型草原整体，还是各个群系，CWM植株高度对生产力变异具有最高的解释能力，说明选择效应是锡林河流域典型草原功能多样性对生产力维系的主导机制。另一方面，Rao二次熵指数与群落生产力显著正相关，表明互补效应对于维持多样性与生产力的关系也具有重要作用。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 物种多样性及其与生产力的关系

1．2．2 功能多样性及其与生产力的关系

1．2．3 土壤养分等环境要素对生物多样性与生产力关系的调控

1．3 研究目标与内容

第二章 研究方法

2．1 研究区域概况

2．2．1 植被调查

2．2．2 植物功能性状测定

2．3．1 气候数据获取

2．3．2 放牧因子数据获取

2．3．3 土壤数据

2．4．1 植物群落分类

2．4．2 物种多样性与生产力计算

2．4．3 功能多样性计算

2．5 统计分析

2．6 技术路线

第三章 研究结果

3．1 典型草原植物群落的分类

3．2．1 物种多样性特征

3．2．2 群落平均功能性状特征

3．2．3 功能多样性特征

3．3 典型草原不同群系生物多样性与生产力的关系

3．3．1 物种多样性与生产力的关系

3．3．2 平均功能性状与生产力的关系

3．3．3 功能多样性与生产力的关系

3．4 典型草原生物多样性与生产力的关系

3．4．1 物种多样性与生产力的关系

3．4．2 平均功能性状与生产力的关系

3．4．3 功能多样性与生产力的关系

3．5 环境因子对生物多样性与生产力关系的影响

第四章 讨论

4．1 不同群系生物多样性特征不同

4．2 土壤因子较气候因子对于维持群落生产力更为重要

4．3 物种丰富度和生产力相关性不显著，Shannon-Weaver指数与生产力呈现负相关

4．4 平均功能性状—生产力关系较功能多样性—生产力关系更显著

第五章 结论

参考文献

附图

致谢