退化和恢復(fù)中的植物群落：以高寒草甸為例的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、植物群落生態(tài)學(xué)研究在經(jīng)過(guò)了早期單純的自然史描述之后，出現(xiàn)了兩大爭(zhēng)論：個(gè)體論和有機(jī)體論之爭(zhēng)，以及最近幾年隨機(jī)過(guò)程和確定性過(guò)程之爭(zhēng)。究其本質(zhì)，隨機(jī)過(guò)程和確定性過(guò)程的爭(zhēng)論也就是個(gè)體論和有機(jī)體論的爭(zhēng)論。植物群落的退化和恢復(fù)在全球范圍內(nèi)引起了高度重視，是當(dāng)今生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的前沿，而且對(duì)政治、經(jīng)濟(jì)都有巨大的影響。高寒草甸是青藏高原最重要的牧場(chǎng)，但是目前該系統(tǒng)由于過(guò)度放牧等原因面臨著退化。退化植物群落的恢復(fù)對(duì)生態(tài)學(xué)研究提出了挑戰(zhàn)，

2、同時(shí)也為生態(tài)學(xué)理論的檢驗(yàn)與發(fā)展提供了良好的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)。 我們?cè)谇嗖馗咴湫透吆莸檫M(jìn)行了一系列的觀察和控制實(shí)驗(yàn)，試圖理解確定性過(guò)程和隨機(jī)過(guò)程在群落中的作用，進(jìn)而探討植物群落退化和恢復(fù)的機(jī)理和途徑。實(shí)驗(yàn)包括高寒草甸不同距離和生境植物群落的物種組成變化；高寒草甸自然群落和棄耕地演替序列中物種多度與種子大小的關(guān)系;施肥和圍欄禁牧對(duì)退化草地恢復(fù)的作用，以及恢復(fù)過(guò)程中確定性和隨機(jī)性過(guò)程的作用；物種的特性和施肥對(duì)物種多度的影響。 本

3、文的主要結(jié)果如下： 1．生態(tài)恢復(fù)措施顯著增加了地上凈初級(jí)生產(chǎn)力、草地質(zhì)量圍欄和施肥顯著增加地上生物量，恢復(fù)處理下草地質(zhì)量指數(shù)也顯著增加； 2．施肥降低了α多樣性，增加了β多樣性施肥顯著降低多樣性，而且降低的程度隨時(shí)間加深；但是施肥顯著增加β多樣性(降低了空間相似性)，這是和生態(tài)位理論(比如Tilman的資源比例假說(shuō))的預(yù)測(cè)相反的，而和隨機(jī)過(guò)程的預(yù)測(cè)相同；α多樣性的降低掩蓋了β多樣性的增加，所以?xún)粜?yīng)是多樣性降低；

4、 3、植物多度和種子大小在演替初期負(fù)相關(guān)，而后期無(wú)關(guān)演替初期，種子大小和多度以及頻度負(fù)相關(guān)，而與生物量無(wú)關(guān)。演替后期物種多度和種子大小無(wú)關(guān)； 4、隨機(jī)過(guò)程和土壤可利用資源的共同作用是物種多樣性喪失的重要機(jī)制通過(guò)蒙特卡羅檢驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)單位面積植物個(gè)體密度對(duì)物種豐富度降低的貢獻(xiàn)率可達(dá)32.3％-42.9％。但是密度變化不能解釋所有的物種豐富度變化； 5、物種特性依賴(lài)的過(guò)程是施肥導(dǎo)致多樣性降低的重要機(jī)制 生產(chǎn)力梯度上

5、物種的平均個(gè)體生物量的變化和物種的多度變化顯著相關(guān)，說(shuō)明物種特性相關(guān)的確定性過(guò)程對(duì)施肥導(dǎo)致的物種多度變化有顯著貢獻(xiàn)； 6、距離和環(huán)境共同作用決定了植物群落的空間相似性 群落相似性沒(méi)有簡(jiǎn)單地隨著生境和距離變化。不同生境問(wèn)群落結(jié)構(gòu)有差異，但是進(jìn)行幫佛繞你較正后差異不顯著；不同距離間群落相似性沒(méi)有差異； 7、植物群落結(jié)構(gòu)退化和恢復(fù)的概念模型 基于以上的實(shí)驗(yàn)研究，我們提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的概念模型來(lái)解釋植物群落結(jié)構(gòu)在退化和恢復(fù)過(guò)程

6、中隨機(jī)過(guò)程和確定性過(guò)程的作用。 創(chuàng)新點(diǎn)： a)提出了植物群落退化和恢復(fù)過(guò)程中隨機(jī)過(guò)程和確定性過(guò)程同時(shí)作用的模型，對(duì)隨機(jī)過(guò)程和確定性過(guò)程的爭(zhēng)論提供了一種可能的解決途徑： b)首次量化了隨機(jī)過(guò)程在植物群落施肥后物種豐富度降低過(guò)程中的作用； c)首次通過(guò)受控實(shí)驗(yàn)揭示了植物群落結(jié)構(gòu)和物種多樣性變化的隨機(jī)過(guò)程與物種特性相關(guān)過(guò)程的共同作用機(jī)制。 結(jié)論和展望： 本文從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面闡述了