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黄土高原马栏林区植物群落物种多度研究

作　者: 任萍
导　师: 王孝安
学　校: 陕西师范大学
专　业: 生态学
关键词: 黄土高原物种多度分布演替阶段统计模型生态位模型物种多样性 CCA
分类号: Q948
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

黄土高原由于水土流失其生态系统处于极度退化的状态,加速该地区退化生态系统的恢复与重建,无论对于改善区域生态环境还是对于整个西北地区生态系统生产力的提高均具有极其重大的意义。子午岭南部马栏林区,是黄土高原目前保存较好的林区之一,其对调节该区域气候、维护生态平衡、促进生态和经济的可持续发展都有举足轻重的作用。研究黄土高原子午岭马栏林区植被恢复过程中群落物种多度分布格局的变化,探讨群落物种多度分布格局的成因及变化规律,揭示该区植物群落在演替过程中结构变化及物种对资源利用机制,生物多样性保护和管理提出意见和建议,为该区植被恢复、人工林建设,提供科学依据。在对黄土高原子午岭植被情况调查的基础上,选取马栏林区植被进行研究。从种一多度分布模型的拟合入手,对不同演替阶段植物群落物种多度格局的变化、群落物种多度格局与多样性的关系和环境因子对其的影响分析进行了系统研究。阐明了该区域主要植物群落物种多度分布格局的特征,确定了影响群落格局分布的环境因子。结果如下：1.选用物种多度统计模型(对数级数分布模型、对数正态分布模型)和物种多度生态位模型(分割线段模型、生态位重叠模型、随机分配模型),分层研究了黄土高原子午岭马栏林区不同演替阶段3种森林群落物种多度分布格局的变化。结果表明：(1)物种分布统计模型拟合显示,演替初期的白桦(Betula platyphylla)林,物种丰富,但分布不均匀：演替中期的天然油松(Pinus tabulaeformis)林,油松优势地位明显,林下灌木和草本植物数量少但分布集中；演替顶级的辽东栎(Quercus liaotungensis)林,物种分布均匀且集中,枯立木形成的林隙较多。(2)在物种多度生态位模型拟合中,3种群落均能被较好的拟合。说明在演替过程中,影响物种分布的自然和人为因素较多,不能简单的选择一个生态位模型来解释。因此,研究森林群落物种多度分布时,采用多个模型进行拟合是最适应的方法。2.应用不同生物多样性指数,Shannon-Wiener多样性指数,Margalef’s均匀度指数,Simpson’s优势度指数,分析了不同演替阶段3种森林群落分层物种多样性的变化,结果表明：(1)3种群落各层物种多样性表现为：灌木层>草本层>乔木层,丰富度指数和多样性指数反映的趋势相同。(2)统计模型(对数级数模型和对数正态模型)的参数可以作为群落的物种多样性指数使用,可用来共同解释群落的物种组成和结构。3.采用空间代替时间的方法,选用物种多度统计模型(对数级数分布模型、对数正态分布模型)和物种多度生态位模型(分割线段模型、生态位重叠模型、随机分配模型、生态位优先模型),研究了黄土高原子午岭马栏林区自然演替阶段7种植物群落一扫帚艾蒿(Artemisia scoparia)草地、披碱草(Elymus dahuricus turcz)草地、黄蔷薇(Rosa husonis)灌丛、虎榛子(Ostryopsis davidiana)灌丛和白桦、油松、辽东栎森林群落物种多度分布格局的变化。结果表明：在研究植物群落演替过程中的物种多度分布格局中,由于随着演替的进行,群落的物种组成和分布发生了很大的变化,能够很好拟合演替过程中群落多度格局变化的生态位模型表现为：从分割线段模型、生态位重叠模型、随机分配模型向生态位优先模型过渡的趋势,在不同演替阶段,群落的种类组成、结构等都发生了巨大的变化,群落物种多度分布格局能够很好的反映群落的发展变化规律。4.使用前向选择法和Monte Carlo显著性检验对不同演替阶段物种组成影响显著的环境因子进行筛选,并利用CCA排序方法分析7种群落物种多度与环境因子的关系,结果表明：(1)扫帚艾蒿草地群落影响显著的环境因子是土壤湿度,提供环境信息量的30%；披碱草草地群落、白桦乔木群落和油松乔木群落没有影响显著环境因子；虎榛子灌丛群落分布影响显著的环境因子是坡位,提供环境信息量的20%；黄蔷薇灌丛群落分布影响显著的环境因子是坡度,提供环境信息量的24%；辽东栎乔木群落分布影响显著的环境因子为坡向,提供环境信息量的25%；对7种植物群落分布影响显著的环境因子为有机质、pH值、林冠郁闭度、坡向和盐度,分别提供环境信息量的20%、13%、40%、8%和8%。(2)不同演替阶段的植物群落在CCA排序图上分异显著,占据不同的位置,而光照是发生分异的主要原因。综上所述,在该地区植物群落的自然演替过程中,物种多度格局表现出：随着演替的进行,草本群落阶段物种均匀度最高,分布比较集中；灌丛群落阶段优势种多度不甚明显,常见物种较多；森林群落阶段总体表现为优势乔木树种多度较大,而从白桦林→油松林→辽东栎林草本植物和灌木植物种类数目均表现为从多到少再到多的发展趋势。群落多度分布格局的研究在模拟群落时空变化上有重要的作用。将它与多样性指数,环境因子解释结合在一起,将会更好地反映群落的结构,有效地揭示生物多样性的分布机制,为植物保护提供依据。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章前言  10-16
  1.1 群落结构  10-11
  1.2 多度  11-12
  1.3 群落水平物种多度分布格局的研究史  12-13
  1.4 黄土高原马栏林区的植被及研究现状  13-16
第二章研究方案  16-22
  2.1 研究区域概况  16
  2.2 研究意义、目的和内容  16-17
  2.3 研究方法  17-22
    2.3.1 样地设置与群落调查  17-18
    2.3.2 多度模型  18-20
    2.3.3 多样性指数测度  20-21
    2.3.4 典范对应分析CCA  21-22
第三章结果与分析  22-36
  3.1 森林群落物种多度的分布格局  22-24
    3.1.1 物种多度分布模型的拟合  22-24
  3.2 群落多度分布与群落多样性  24-26
  3.3 不同植物群落演替系列物种多度的分布格局  26-32
    3.3.1 植物群落物种多度分布  26-27
    3.3.2 植物群落物种多度分布模型的拟合  27-32
  3.4 植物群落物种多度分布格局与环境因子的相关性  32-36
第四章讨论  36-41
  4.1 森林群落物种多度分布格局分析  36-38
  4.2 群落多度分布格局与物种多样性的关系  38
  4.3 植物群落演替系列中物种多度的分布格局分析  38-40
  4.4 环境因子对植物群落物种多度分布格局的影响  40-41
第五章总结  41-43
参考文献  43-48
致谢  48-49
攻读硕士学位期间的研究成果  49
参加的科研项目  49-50

黄土高原马栏林区植物群落物种多度研究

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