發(fā)布時間：2020-06-07 15:49

【摘要】：植物群落是生態(tài)系統(tǒng)的重要組分。在長期演化過程中,植物按照一定的發(fā)生學(xué)和生態(tài)學(xué)原則聚集在一起形成相對穩(wěn)定的植物群落,其物種組成、結(jié)構(gòu)和功能等會隨著地域環(huán)境和人類活動的不同而發(fā)生改變。近年來,隨著全球氣候的變化和人類活動的加劇,植被資源開發(fā)過度,生物多樣性保護(hù)面臨著巨大挑戰(zhàn)。山西高原位于黃土高原東部,區(qū)內(nèi)復(fù)雜的地形地貌、多樣的氣候和土壤條件為自然植被的發(fā)育、生存提供了良好的條件。然而,人類活動的加劇、礦產(chǎn)資源的開采和土地資源的不合理利用等對植被類型的分布、組成和多樣性產(chǎn)生了顯著的影響。因此,如何全面、有效地開展山西植被的生物多樣性編目考察工作,制定切實可行的植被和生物多樣性保護(hù)措施是目前急需關(guān)注和解決的問題。本研究采用統(tǒng)一的考察方法和技術(shù)規(guī)范,按照《中國植被》的分類體系與基本原則,采用植被型組、植被型、群系組和群系四級分類單位對山西植被分類系統(tǒng)進(jìn)行了修訂和重新劃分;依據(jù)植物特征及其對水分、溫度的需求,結(jié)合區(qū)域氣候與地理條件,運用景觀格局指數(shù)對山西植物功能型的組成、分布和景觀格局進(jìn)行了研究;綜合物種、譜系和功能α和β多樣性指數(shù),從緯度、海拔和時間等時空尺度上研究了植物群落多樣性的分布格局和構(gòu)建機(jī)制,主要探討了以下科學(xué)問題:(1)在不同時空尺度下,影響植物群落多樣性格局和構(gòu)建機(jī)制的主要因素和過程是什么?(2)木本植物和草本植物的多樣性格局和構(gòu)建機(jī)制是否相同?(3)人類活動和生態(tài)恢復(fù)是如何影響植物群落組成和多樣性格局的?通過此次系統(tǒng)的研究,希望為今后山西植物群落考察、生物資源保護(hù)與利用、生物多樣性保護(hù)等工作提供科學(xué)理論依據(jù)。研究結(jié)果如下:1.山西植被可劃分為8個植被型組、17個植被型、40個群系組和129個群系。在《山西植被》的基礎(chǔ)上,增加了35個群系,其中闊葉林增加了2個群系、灌叢和灌草叢增加了8個群系、草叢增加了2個群系、草原增加了3個群系、草甸增加了5個群系、沼澤和水生植被增加了15個群系。2.山西植物功能型可劃分為19類,分別為寒溫性常綠針葉林、寒溫性落葉針葉林、溫性常綠針葉林、溫性落葉闊葉林、高寒落葉灌叢、溫性落葉灌叢、多年生禾草草叢、多年生禾草草原、多年生禾草草甸、多年生雜類草草叢、多年生雜類草草原、多年生雜類草草甸、多年生豆科草草原、多年生莎草草甸、一年生雜類草草甸、果園、一年一熟作物田、一年二熟作物田和二年三熟作物田。作物田占有較大比重,森林以溫性常綠針葉林和溫性落葉闊葉林為主,灌叢以溫性落葉灌叢為主,草本群落以多年生禾草草叢為主。除作物田表現(xiàn)出較好的整體性和連通性外,其他植物功能型均表現(xiàn)出不同程度的破碎化和離散化。由于水熱條件和地理環(huán)境的異質(zhì)性,植物功能型(不包括作物田)在各區(qū)域表現(xiàn)出較大的差異。山西植物功能型整體上表現(xiàn)出較高的景觀多樣性。中部地區(qū)景觀多樣性和破碎化程度較高,斑塊類型更趨于離散的小斑塊狀。北部地區(qū)表現(xiàn)出較強的景觀優(yōu)勢度。3.山西油松林植物區(qū)系組成較為豐富,野外共記錄植物357種,隸屬于71科227屬。油松林物種和譜系α和β多樣性緯度格局不明顯。復(fù)雜的地理條件和較高的空間異質(zhì)性導(dǎo)致各山地油松林物種和譜系α多樣性差異顯著。與人工油松林相比,天然油松林具有較高的物種和譜系α多樣性。影響油松林譜系多樣性指數(shù)(PD)和凈關(guān)聯(lián)指數(shù)(NRI)最主要的因素是自然環(huán)境(其中坡度和坡位是最主要的影響因子,其次是土壤磷含量和降水),其次是林分類型和林分結(jié)構(gòu)。不同地區(qū)影響PD和NRI的因素不同。呂梁山地區(qū)影響PD的主要因素是地形和土壤,而太行山地區(qū)主要是氣候和土壤。林分類型和林分結(jié)構(gòu)對草本植物的多樣性格局具有較大的影響。隨著緯度的增加,盡管木本植物和草本植物β多樣性(β_(total))都呈不明顯的下降趨勢,但它們的組分更替(β_(repl))和豐富度差異(β_(rich))變化趨勢不同。隨著緯度的增加,木本植物β_(repl)上升趨勢較為明顯,而β_(rich)表現(xiàn)出明顯的下降趨勢。對于草本植物來說,β_(repl)和β_(rich)的變化趨勢與木本植物相反。不論是木本植物還是草本植物,對其物種和譜系β多樣性解釋力最大的因素是地理距離,這表明在較大尺度上,特別是地形復(fù)雜的區(qū)域,擴(kuò)散限制是影響群落構(gòu)建最主要的因素。4.隨著海拔的升高,關(guān)帝山森林群落物種豐富度指數(shù)(S)、PD和功能豐富度指數(shù)(FRic)整體上表現(xiàn)出上升的趨勢,特別是海拔1800 m以上。隨著海拔的升高,β_(total)和β_(repl)上升趨勢明顯,而β_(rich)則逐漸下降。不同生活型植物的物種、譜系和功能多樣性海拔格局差異較大。隨著海拔的升高,草本植物的S和物種多樣性指數(shù)(H’)上升趨勢要高于木本植物。影響草本植物S分布的主要因素是海拔和坡度,而影響木本植物S分布的最主要因素是平均譜系距離指數(shù)(MPD)和NRI。NRI表明群落中的木本植物大多表現(xiàn)出譜系聚集的結(jié)構(gòu),而草本植物大多表現(xiàn)出譜系發(fā)散的結(jié)構(gòu)。隨著海拔的升高,木本植物β_(total)上升趨勢要比草本植物明顯。木本植物和草本植物β_(repl)和β_(rich)具有不同的海拔格局。隨著海拔的升高,木本植物β_(repl)和β_(rich)分別表現(xiàn)出單峰格局和U型格局,而草本植物β_(repl)和β_(rich)則分別表現(xiàn)出單調(diào)遞增和單調(diào)遞減的格局。環(huán)境過濾對木本植物的群落構(gòu)建過程起決定性作用;而對于草本植物來說,環(huán)境過濾和擴(kuò)散限制共同決定了其群落構(gòu)建過程。5.長期無序的旅游開發(fā)和嚴(yán)重的人類活動已造成歷山山地草甸嚴(yán)重的生態(tài)和環(huán)境問題,包括植被蓋度下降、生物多樣性喪失和水土流失等,特別是在嚴(yán)重干擾的樣帶1,物種組成主要以一年生植物和伴人植物為主。實施生態(tài)恢復(fù)工程后,物種和功能多樣性整體上極顯著增加(P0.01),特別是嚴(yán)重干擾區(qū),而譜系多樣性變化不顯著(P0.05)。生態(tài)恢復(fù)工程實施前,由于人類活動的影響,樣帶間物種、譜系和功能多樣性差異極顯著(P0.01);生態(tài)恢復(fù)工程實施以后,這種差異有所減小甚至不顯著(P0.05)。與其他干擾區(qū)相比,嚴(yán)重干擾區(qū)群落類型和物種組成的明顯變化導(dǎo)致該區(qū)域較高的β多樣性。隨著距游徑距離的增加,β多樣性逐漸減小。在未干擾4區(qū),群落在物種組成、親緣關(guān)系和功能屬性等方面皆處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。Tβ_(total)、Pβ_(total)和Fβ_(total)整體上具有相似的格局;但分解后的組分β_(repl)和β_(rich)在不同干擾區(qū)的相對作用不同。當(dāng)群落受到輕微干擾時,群落間的組成差異主要由β_(repl)所致;隨著干擾強度的增加,β_(repl)和β_(rich)共同作用于β_(total)。
【圖文】：

圖 3.1 山西植被調(diào)查樣方分布圖1 Distribution of plots of vegetation investigation in Shanx

圖 3.1 山西植被調(diào)查樣方分布圖re 3.1 Distribution of plots of vegetation investigation in Shanxi, 圖 3.2 森林群落樣方設(shè)置（引自方精云等[183]）gure 3.2 Plot setting of forest community (From Fang et al.[183])
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q948

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2701646