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塔里木河上游荒漠河岸林植物群落动态与优势种群生态特征研究

作　者: 韩路
导　师: 宇振荣
学　校: 中国农业大学
专　业: 生态学
关键词: 塔里木河上游 荒漠河岸林 环境梯度 植被动态 合理生态水位
分类号: Q948
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


干旱区水分制约着物种的形成、进化、演替和分布。以塔里木河上游荒漠河岸林植物群落为研究对象,通过样地调查与定位监测及室内分析,综合应用数量生态学、生态位理论、生物统计学与地统计学从植被生态学角度分析并探讨上游荒漠河岸林的植物区系、群落结构与空间格局、种间联结性及物种多样性、种群生态位、群落排序、群落动态的生态过程与演化机制、群落结构稳定的维持机制与优势种群保护措施。主要研究结果如下：1、塔里木河上游荒漠河岸林植物群落结构与物种组成简单,分层明显；区系地理成分以温带成分为主,物种多样性低、以矮小型高位芽植物占优势,以胡杨、灰胡杨与柽柳为群落建群种,物种组成与分布差异是是植物长期适应干旱荒漠环境的演化结果。分布格局以河流为中心向外依次形成郁闭度与年龄结构明显不同的林分与群落类型。物种分布极不均匀和高度的空间异质性,群落不稳定、植被发生分化和演替的趋势。2、上游荒漠河岸林群落结构与数量特征沿地下水位梯度递减,优势种衰弱,生活型功能群组成与植物水分生态功能群改变。植被盖度受损是在草本植物受损开始。退化过程中优势种的优势地位没有变化,植被稀疏化、留存物种的早生化是塔里木河上游植物群落退化的明显特征。植被密度、盖度与优势种群冠幅可作为地下水位变化的直观指标。3、上游荒漠河岸林群落主要物种间生态位重叠较大,负关联显著,种间竞争排斥导致群落组织结构水平低并限制群落物种共存。优势种对荒漠干旱环境具有较宽的生态幅与资源竞争利用能力,这是其成为群落优势种和分布较广的原因。群落相异性与生境异质性增大,群落多样性受损于草本层多样性。群落多样性受损的地下水位为4.0m,临界地下水位为5.5m。水分成为物种生存竞争的关键资源和驱动群落逆行演替、种群衰退的主要动力。4、研究荒漠河岸林乔木种间竞争的最佳邻体干扰范围为6m和荒漠河岸林空间分布的格局规模大小为5m×5m及优势种群在胸径达到20cm之前进行适当的人工疏伐竞争是导致群落结构、空间格局动态及分异格局形成的原因之一。5、上游荒漠河岸林土壤水分主要来源于河水入渗与浅层地下水的上升,其变异主要受结构性因素影响,空间上呈条带状格局,从北→南呈逐渐递减的分异规律。土壤有机质、全量与速效养分(N、P、K)较低,土壤变粗沙化,结构质地变劣,土壤生态功能减弱。土壤盐分表聚明显,地下水化学类型为Ca2+-Mg2+-Cl-型水为主。土壤水分与有机质明显影响植被盖度、物种多样性。土壤水分对植物群落的影响首先是减少了荒漠植物种的丰富度,进而威胁到种群规模,最终导致植被盖度下降。6、乔—灌—草群落阶段是群落演化的初始阶段,群落与环境退化过程表现为草本退化期、灌木退化期、乔木退化期。地下水位是所有环境因子中对植物群落分布起决定性作用的因子,其次为土壤水分与有机质。7、塔里木河上游中、下段胡杨种群结构为增长型,灰胡杨种群结构为衰退型,随河流走向种群逐渐消失。种群自疏指数接近-3/2,均为前期薄弱、后期衰退的濒危物种,灰胡杨种群衰退速度大于胡杨,未来种群将加速衰退。种群空间格局随发育进程从幼树→大树总体上是从集群→随机分布,显示出扩散的趋势,其是物种竞争和立地条件相互作用的结果。未来保持适当的人工辅助恢复措施和加强保护现有植株及其生境是保持优势种群自然更新和进行种群恢复的关键。8、提出半致死地下水位(GDW5。)作为群落退化的指标。上游荒漠河岸林维持较高物种多样性和植被正常生长的合理生态水位<4m,植被明显受损和群落退化的临界地下位为5.5m。保持合理的生态水位则是维持荒漠河岸林生态系统稳定的有效途径。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第一章 导论  12-25
  1.1 研究背景与研究意义  12-13
  1.2 国内外研究进展  13-22
    1.2.1 荒漠河岸林概况  13-15
    1.2.2 荒漠河岸林植物群落动态研究进展  15-21
    1.2.3 荒漠河岸林优势种群生态学研究进展  21-22
  1.3 研究目标与研究内容  22-25
    1.3.1 研究目标  22
    1.3.2 研究内容  22-23
    1.3.3 技术路线  23-25
第二章 研究区自然概况与研究方法  25-32
  2.1 研究区自然概况  25-29
    2.1.1 自然地理环境  25-26
    2.1.2 气候特征  26
    2.1.3 土壤  26-27
    2.1.4 植被与动物资源  27
    2.1.5 干流径流量变化  27-28
    2.1.6 社会经济状况  28-29
  2.2 研究方法  29-32
    2.2.1 研究区选择  29
    2.2.2 野外调查方法  29-31
    2.2.3 土壤样品采集与分析方法  31-32
第三章 上游荒漠河岸林植物群落总体特征  32-48
  3.1 引言  32-33
  3.2 研究方法  33-35
    3.2.1 群落物种组成与植物区系分析方法  33
    3.2.2 群落外貌和结构特征的识别与表达方法  33-35
  3.3 结果与分析  35-47
    3.3.1 荒漠河岸林群落组成  35-37
    3.3.2 荒漠河岸林植物区系特征  37-40
    3.3.3 荒漠河岸林植物群落外貌及生活型谱  40-42
    3.3.4 荒漠河岸林植物群落结构特征  42-44
    3.3.5 荒漠河岸林植物群落数量特征  44-46
    3.3.6 优势种群结构特征  46-47
  3.4 小结  47-48
第四章 上游荒漠河岸林群落结构沿水分梯度的动态格局  48-76
  4.1 引言  48-49
  4.2 研究方法  49-51
    4.2.1 样带地下水位  49
    4.2.2 数据分析方法  49-51
  4.3 结果与分析  51-74
    4.3.1 荒漠河岸林群落物种组成沿水分梯度的动态变化  51-53
    4.3.2 荒漠河岸林群落植物功能型与生活史格局动态  53-55
    4.3.3 荒漠河岸林群落结构沿水分梯度的动态变化  55-58
    4.3.4 荒漠河岸林群落数量特征沿水分梯度的动态变化  58-64
    4.3.5 优势种群结构沿水分梯度的动态变化  64-66
    4.3.6 优势种群数量特征沿水分梯度的动态变化  66-69
    4.3.7 地下水埋深对优势种种群的影响  69-70
    4.3.8 荒漠河岸林优势种群空间分布格局沿水分梯度的动态变化  70-71
    4.3.9 荒漠河岸林群落演化过程与退化趋势分析  71-74
  4.4 小结  74-76
第五章 上游荒漠河岸林群落物种多样性沿水分梯度的动态格局  76-94
  5.1 引言  76-77
  5.2 研究方法  77-78
    5.2.1 a多样性指数测度  77-78
    5.2.2 b多样性指数测度  78
  5.3 结果与分析  78-90
    5.3.1 荒漠河岸林物种多样性测度指标的筛选  78-80
    5.3.2 荒漠河岸林群落a多样性及其沿水分梯度的动态变化  80-87
    5.3.3 荒漠河岸林群落B多样性及其沿水分梯度的动态变化  87-90
  5.4 荒漠河岸林群落物种多样性分布格局与环境梯度的关系  90-91
  5.5 荒漠河岸林群落物种多样性与群落动态、稳定性关系  91-92
  5.6 小结  92-94
第六章 上游荒漠河岸林群落种间关系与生态位动态  94-123
  6.1 引言  94-95
  6.2 研究方法  95-100
    6.2.1 种间关联测度与种间协变分析方法  95-97
    6.2.2 种间竞争测度  97-99
    6.2.3 生态位宽度与生态位重叠测度  99-100
  6.3 结果与分析  100-122
    6.3.1 荒漠河岸林群落乔木层种间联结分析  100-101
    6.3.2 荒漠河岸林群落灌木层种间联结分析  101-102
    6.3.3 荒漠河岸林群落乔灌草种间联结分析  102-105
    6.3.4 种间关系与群落动态的关系  105-106
    6.3.5 荒漠河岸林群落种间联结沿水分梯度的动态格局  106-108
    6.3.6 荒漠河岸林群落主要种群空间分布格局与种间空间关联性动态  108-112
    6.3.7 荒漠河岸林群落建群种种内、种间竞争强度定量分析  112-115
    6.3.8 荒漠河岸林群落主要种群生态位特征  115-122
  6.4 小结  122-123
第七章 上游荒漠河岸林群落分布格局与环境解译  123-149
  7.1 引言  123-124
  7.2 研究方法  124
  7.3 结果与分析  124-147
    7.3.1 荒漠河岸林地下水位时空动态  124-126
    7.3.2 荒漠河岸林土壤水分时空格局动态  126-128
    7.3.3 荒漠河岸林土壤盐分时空动态  128-131
    7.3.4 荒漠河岸林地下水化学组成变化  131-132
    7.3.5 荒漠河岸林土壤含水量的空间分异格局  132-134
    7.3.6 荒漠河岸林土壤理化性质的动态格局  134-139
    7.3.7 环境因子对植物群落分布格局的影响  139-143
    7.3.8 荒漠河岸林植物群落分布格局与环境解译  143-146
    7.3.9 荒漠河岸林优势种群生存的合理生态水位分析  146-147
  7.4 小结  147-149
第八章 上游荒漠河岸林优势种群结构与空间格局动态  149-168
  8.1 引言  149-150
  8.2 研究方法  150-152
    8.2.1 样地基本情况  150
    8.2.2 数据分析  150-152
  8.3 结果与分析  152-167
    8.3.1 荒漠河岸林优势种群结构特征  152-156
    8.3.2 胡杨与灰胡杨种群生活史格局动态  156-159
    8.3.3 胡杨与灰胡杨种群动态分析  159-162
    8.3.4 胡杨与灰胡杨种群空间格局动态  162-167
  8.4 小结  167-168
第九章 结论  168-171
  9.1 主要结论  168-169
  9.2 研究展望与不足  169-171
参考文献  171-179
致谢  179-180
个人简历  180

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物生态学和植物地理学
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