子午岭植被演替过程中物种多样性研究

摘要

本文以黄土高原子午岭林区植被演替过程中出现的7种主要群落类型(4年裸地、白羊草群落、狼牙刺群落、沙棘群落、山杨群落、白桦群落、和辽东栎群落)为研究对象，通过野外调查和室内实验分析，研究了不同演替阶段群落的组成结构、区系特征、物种多样性、群落生产力和土壤理化性质的变化，以及演替过程中群落物种多样性与植被生产力和土壤环境因子的关系，结果表明： 1、子午岭林区植被演替过程中共出现种子植物40科87属114种，其中乔木10种、灌木29种、草本71种、藤本4种；从植物区系组成来看，群落演替过程中出现的40科植物分属6种地理成分，出现的87属种子植物可分为9种地理成分，温带分布性质的科、属成分均在该区占优。对该区植被生活型谱分析表明，高位芽植物和地面芽植物在该区群落演替过程中占优，分别占总种数的42.1％和40.1％；其次为地下芽植物，占总种数的12.3％；地上芽植物和一年生植物在该区均较少分布，不足总植物种数的5％。 2、群落总体n物种多样性随演替呈现上升趋势，从演替初期到演替末期，群落的Margalef丰富度指数增加了196％，Shannon-wiener指数增加了149％，Simpson指数增加了218％；群落的Sorensen指数和Jaccard指数依次降低，下降幅度分别为66.1％和70.3％，群落的Cody指数随着演替进行逐渐增大，增幅为150％。群落的分层α多样性测度结果表明，草本层的多样性指数前期相对较大，后期有所下降；灌木层的多样性指数随演替进行有增大趋势，且增加幅度为前期大于后期，各多样性指数最大值均出现在演替后期的顶级群落阶段。除Simpson指数外，乔木层各多样性指数均为顶级乔木群落阶段大于先锋乔木群落阶段。 3、随演替进行，土壤有机质、全氮呈现增加趋势，土壤有效氮和土壤水分呈现波动变化，土壤容重小幅下降。0～20cm土层土壤有机质、全氮、有效氮和土壤水分随着演替进展增加趋势最为明显；20～40cm和40～60cm土层土壤有机质和全氮较0～20cm土层明显下降，土壤水分含量和土壤容重均较上层有所增加，而土壤有效氮在不同演替阶段出现较大波动。 4、群落总生物量随演替进行呈现前期快速增长，后期逐渐稳定的趋势。不同演替阶段群落总生物量大小顺序为：先锋乔木群落阶段(57.75thm-2)>灌木群落阶段(56.48 thm-2)>顶级群落阶段(45.90 t hm-2)>草本群落阶段(3.79 t hrn-2)>弃耕地阶段(1.63 thm-2)。群落生产力呈现先升高后降低的趋势，群落生产力变化范围为1.63 t hm-2 yr-1～6.42thm-2yr-1，群落生产力大小顺序为灌木群落阶段>草本群落阶段>先锋乔木群落阶段>顶级群落阶段>弃耕地阶段。 5、演替过程中表层土壤环境因子与群落物种多样性关系最为密切，二者相关性随土层深度逐渐减弱。0～20cm土层土壤全氮和有机质与物种多样性指数呈显著或极显著正相关，土壤水分、土壤有效氮与物种多样性指数相关性次之，土壤容重相关性最弱；20～40cm土层土壤全氮和土壤有机质与群落物种多样性指数表现出弱相关性；40～60cm土层土壤环境因子与群落物种多样性指数未表现出相关关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章研究背景

1.1引言

1.2研究现状

1.2.1物种多样性及其测度方法

1.2.2物种多样性的维持

1.2.3黄土高原植物多样性研究现状

1.3研究目的与技术路线

第二章研究区域与方法

2.1研究区域特征

2.2调查样地特征

2.3研究方法

2.3.1样地选择与群落调查

2.3.2演替阶段划分

2.3.3物种多样性计算

2.3.4群落生物量和生产力测定

2.3.5土壤水分的测定

2.3.6土壤容重的测定

2.3.7土壤养分的测定

2.3.8数据分析方法

第三章植被演替过程中群落结构特征

3.1植物组成特征

3.2优势种重要值分析

3.3植物区系地理成分分析

3.3.1植物科的地理分布分析

3.3.2植物属的地理分布分析

3.4群落结构分析

3.4.1群落的垂直结构

3.4.2群落的水平结构

3.4.3群落的生活型谱

3.5讨论

第四章植被演替过程中群落物种多样性

4.1演替过程中群落的分层α多样性变化

4.2演替过程中群落的总体α多样性指数

4.3演替过程中群落β多样性变化

4.4讨论

第五章植被演替过程中土壤环境因子变化

5.1土壤有机质的变化

5.2土壤全氮的变化

5.3土壤有效氮的变化

5.4土壤水分的变化

5.5土壤容重的变化

5.6演替过程中土壤理化性质相关性分析

5.7讨论

第六章植被演替过程中群落生产力变化及其与物种多样性关系

6.1不同演替阶段群落生物量

6.2不同演替阶段群落生产力

6.3群落生物量与多样性指数

6.4群落生产力与多样性指数

6.5讨论

第七章植被演替过程中群落物种多样性的维持机制

7.1不同演替阶段群落土壤理化性质分析

7.2群落物种多样性指数与土壤理化因子相关性分析

7.3不同层次土壤理化特性对演替过程中群落多样性影响分析

7.4讨论

第八章主要结论

参考文献

致谢

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