内蒙古草原群落多样性格局及其与生产力的关系——基于物种与功能性状维度

摘要

生物多样性与生态系统功能关系是生态学研究的一个核心问题。生态系统能为人类提供物质基础和生存环境等多种服务，生物多样性是控制生态系统稳定性、生产力、碳固持、养分循环等多个功能和过程的重要因素，是实现生态系统功能的根本所在。因此，探讨生物多样性与生态系统功能的关系，揭示其内在机制，不仅在生态学研究中具有重大的理论价值，而且对于维持生态系统过程的良性发展与环境保护也具有重要的指导意义。
　　草地是重要的陆地生态系统之一。我国是世界草地资源大国，内蒙古草原位于欧亚大陆草原东端，同时也是我国北方重要的生态屏障。然而，长期的不合理利用，导致草原退化严重，生物多样性降低，生态系统功能被削弱，因此，迫切需要开展生物多样性与生态系统功能关系的研究。本研究以内蒙古草原为对象，在区域（内蒙古草原）与景观（锡林郭勒典型草原）两个空间尺度上开展相关研究。区域尺度设置218个野外观测样地，景观尺度设置92个野外观测样地，通过对植物群落、植物功能性状、土壤的实地调查获得物种多样性、功能多样性、生产力、土壤特征等数据，结合各个样地的气候因子等其他环境数据，探讨了两种尺度物种多样性、功能多样性空间分布格局及其对环境因子的响应，阐明物种多样性、功能多样性与生产力的关系。主要结果如下:
　　1.区域尺度上的草原植被划分出七个群系，包括草甸草原、典型草原与荒漠草原植被亚型，水热条件是影响上述植被分异的主导因子;景观尺度上的典型草原划分出6个群丛组，放牧等人类活动与土壤因子决定着植物群落的分异。
　　2.在区域尺度上，物种多样性与功能多样性均随着经纬度增加而增加，表现为由西南向东北逐渐增加的空间格局。土壤速效氮含量和年降水量为形成物种多样性空间格局的主导因素，主导功能多样性的因素各指标间有所不同，主要包括年平均气温、年降水量、土壤速效氮和土壤全磷。
　　3.在景观尺度上，土壤速效氮、土壤全氮、羊密度和年降水量是影响物种多样性和功能多样性的主要因素。速效氮与物种多样性多呈正相关关系，全氮与物种多样性和群落叶面积均呈现正相关关系，适度放牧利用有利于物种多样性和功能多样性的维持。
　　4.在区域尺度上，物种多样性与生产力之间为显著正相关关系;CWM植株高度、CWM叶面积、CWM叶干重和CWM比叶面积及Rao二次熵指数均与生产力显著正相关。功能多样性对生产力的贡献更大，选择效应和互补效应共同决定着多样性与生产力之间的关系。
　　5.在景观尺度上，物种丰富度与生产力之间为显著正相关关系，CWM植株高度、CWM叶面积和生产力之间显著正相关。功能多样性对生产力的贡献更大，选择效应和互补效应共同决定着多样性与生产力之间的关系。
　　6.不论是区域尺度，还是景观尺度，高度均成为决定群落生产力的主导因素。
　　综上所述，空间尺度不同，主导草原群落生物多样性的因素有所不同;然而，决定群落生产力主要是功能多样性，并不因为空间尺度变化而改变;高度是影响生产力的主要功能性状，选择效应成为维持功能多样性与生产力关系的主要机制。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 研究进展

1．3 研究内容

1．4 科学问题

2．1 研究区域概况

2．2 样地设置

2．3 野外植被与土壤调查

2．4 土壤样品测试

2．5 环境因子数据获取

2．6 植物群落多样性指数与生产力计算

2．7 数据分析

第三章 草原植物群落特征分析

3．1 区域尺度内蒙古草原群落特征

3．2 景观尺度锡林河流域典型草原群落特征

3．3 小结

第四章 区域尺度生物多样性格局及维持机制

4．1 物种多样性、功能多样性格局

4．2 物种多样性、功能多样性的主导因素

4．3 物种多样性、功能多样性与主导因素关系

4．4 小结

第五章 景观尺度生物多样性格局及维持机制

5．1 物种多样性、功能多样性主导因素

5．2 物种多样性、功能多样性与主导因素关系

5．3 小结

第六章 生物多样性与生产力关系

6．1 区域尺度群落多样性与群落生产力的关系

6．2 景观尺度群落多样性与群落生产力的关系

6．3 小结

第七章 讨论

7．1 区域及景观尺度，群落多样性主导因素不同

7．2 区域及景观尺度，功能多样性成为群落生产力的决定性因素

7．3 区域及景观尺度，选择效应是维持功能多样性与生产力关系的主要机制

7．4 高度是区域及景观尺度影响生产力的主要功能性状

第八章 结论

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表学术论文

致谢