植物生物量分配模式與生長速率的相關(guān)規(guī)律研究.pdf

1、代謝生態(tài)學理論(metobolic theory of ecology)是目前生態(tài)學研究的一個熱點。代謝理論假定植物的代謝速率，B，和動物一樣，將正比于個體大小，M,的3/4次冪，即：B∝M<'3/4>。然后將生物體的其它屬性同代謝速率相聯(lián)系，并進行一系列的時間、空間和組織水平的尺度轉(zhuǎn)換，從而代謝生態(tài)學理論可以解釋個體生長、發(fā)育、種群動態(tài)、分子進化，以及物種多樣性等問題。因此，代謝生態(tài)學理論在生態(tài)學界引起了熱烈的討論。 本論文從

2、四個不同的方面來驗證和探討代謝理論的兩個重要推論： (1)在個體水平上，地上生物量(樹干和樹葉生物量的總和)正比于地下(根)生物量；(2)森林生長率(rates of biomass production)，P，正比于個體大小的3/4次冪。因為這兩個推論對一系列的生態(tài)和進化現(xiàn)象(例如，根生物量估算、森林生態(tài)系統(tǒng)碳流通、全球研究等)有深遠影響。 第一部分研究環(huán)境因子對生物量分配模式的影響。沿水分梯度(干燥度變化范圍：0.95-1.

3、98)對中國西北干旱、半干旱5個區(qū)域的天然植被群落地上M<,A>、地下M<,R>生物量進行了研究。利用回歸模型Ⅱ(Model Type Ⅱ regression)來比較不同區(qū)域地上生物量和地下生物量之間的相關(guān)生長指數(shù)(雙對數(shù)作圖中的斜率)是否存在統(tǒng)計上的顯著差異。研究表明：5個干燥度區(qū)域，地上生物量均正比于地下生物量，且不同區(qū)域的相關(guān)指數(shù)之間沒有統(tǒng)計上的顯著差異。即：相關(guān)生長指數(shù)接近于1.0(M<,A> ∝ MR<'≈1.0>)，這支持

4、存在一個“標準”的地上．地下生物量分配模式。但不同區(qū)域相關(guān)生長常數(shù)存在顯著差異，這主要是因為不同區(qū)域地下生物量的絕對值不同造成的。 第二部分研究的目的是進行生物量分配模式的尺度擴展。代謝生態(tài)學理論表明個體水平上地上生物量(樹干+樹葉生物量)正比于地下(根)生物量。那么，根據(jù)相關(guān)生長關(guān)系，我們預期在群落水平上這種等速生長關(guān)系依然存在，并且同群落組成無關(guān)。我們利用2份中國森林群落水平的地上、地下生物量數(shù)據(jù)來驗證該假設(shè)。研究發(fā)現(xiàn)：個體

5、水平上的地上．地下生物量關(guān)系可以尺度上推到群落水平。即，群落水平上地上生物量正比與地下生物量(而與數(shù)據(jù)的分類方式無關(guān))。 第三部分，我們試圖通過擴展代謝生態(tài)學的生物量分配模式，從而為區(qū)域生物量的估算提供一種新的方法。該擴展模型基于我們假定森林樹枝生物量正比于樹干生物量，進而推導出樹干、地上生物量(樹枝+樹干+樹葉)和整體生物量(地上+地下)之間存在等速生長關(guān)系。實際研究發(fā)現(xiàn)：地上生物量、整體生物量均正比于樹干生物量。這種相關(guān)生長

6、關(guān)系對于任一森林類型在個體水平和群落水平上都是成立的。同時，同一森林類型的相關(guān)生長關(guān)系不受立地條件(如，降雨、溫度、年齡等)的影響，為區(qū)域尺度的森林生物量估算提供了一種新的方法。 第四部分研究了生長率(P)-生物量之間的相關(guān)生長關(guān)系。代謝理論認為生長率正比于個體大小的3/4次冪，并與立地年齡無關(guān)。該推論對于碳流通的估算，生態(tài)系統(tǒng)健康和全球碳預算等一系列問題都有深遠的影響。我們將中國森林數(shù)據(jù)按照20年一個區(qū)間，劃分為10組(20-