太行山植物群落多样性分布格局及其对环境因子的响应

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生物多样性分布格局及其形成机制一直是生态学研究的热点问题,探索生物多样性的地理分布格局及其对环境因子的响应对物种多样性保护和利用具有重要意义。本论文以我国太行山为研究区域,基于309个野外植物群落样地调查,分析了太行山植物群落的物种组成和区系特征,并结合物种多样性、谱系多样性和功能多样性分析了不同维度的多样性分布格局及其与环境因子之间的关系。主要研究结果如下:一、太行山植物群落的物种组成丰富,基于野外植物群落调查统计出该区域共有种子植物88科、337属、668种,其中裸子植物3科、7属、11种,被子植物85科、330属、657种。太行山植物区系成分起源古老,具有显著的温带性质和一定的热带渊源,其中科的分布区类型以泛热带(24科,占27.3%)和北温带(19科,占21.6%)成分为主,属的分布区类型以北温带(124科,占36.8%)成分占绝对优势。二、太行山植物群落的多样性水平整体较高,物种丰富度指数和多样性指数表现为草本植物>灌木植物>乔木植物,均匀度指数表现为乔木植物>灌木植物>草本植物。物种多样性的分布格局表现为,在海拔梯度上随着海拔的升高,物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均呈显著上升趋势,具有明显的垂直格局。对于不同生活型的植物,随着海拔的升高草本植物和乔木植物的物种丰富度指数和多样性指数呈显著上升趋势,而灌木植物的各项指数均无显著变化;在纬度梯度上随着纬度的增大,物种丰富度指数表现出先减小后增大的变化趋势,而多样性指数和均匀度指数无显著变化,不同生活型植物中仅草本植物的各项指数呈显著上升趋势,总的来看纬度格局不明显。三、通过相关分析得出环境因子中海拔、年平均温度和季节性温度等因子对物种丰富度具有显著影响。对不同生活型植物来看,海拔、年平均温度和坡向等因子对草本植物丰富度具有显著影响;年平均温度、年降水量、和坡向等因子对灌木植物丰富度具有显著影响;海拔、年平均温度和季节性温度等因子对乔木植物丰富度具有显著影响。进一步方差分解的结果表明环境因子对群落物种多样性的总解释率为50.5%,气候因子和地形因子的单独解释率分别为31.3%和8.1%,说明气候因素是影响群落物种丰富度的主要因素。对不同生活型植物来看,环境因子对草本植物、灌木植物和乔木植物的总解释率分别为61.6%、32.9%和40.6%,其中气候因子对各个生活型植物丰富度的单独解释率最高,分别为35.3%、14.1%和17.6%,说明气候因素是影响群落中各生活型植物丰富度的主要因素。四、太行山植物群落的谱系多样性分布格局表现为,在海拔梯度上随着海拔的升高,群落谱系多样性指数与平均谱系距离均呈显著上升趋势,具有明显的垂直格局;在纬度梯度上则无显著变化趋势。群落净关联指数表明低海拔地区的群落物种在生境过滤作用下表现出谱系聚集特点,高海拔地区的群落物种在竞争作用下表现出谱系发散特点。相关分析和方差分解结果表明环境因子中海拔、年平均温度和等温性等因子对谱系多样性具有显著影响,环境因子对群落谱系多样性的总解释率为34.1%,气候因子和地形因子的解释率分别为18.8%和8.2%,说明气候因素是影响群落谱系多样性的主要因素。五、太行山植物群落的功能多样性分布格局表现为,在海拔梯度上随着海拔的升高,功能丰富度指数呈显著上升趋势,具有明显的垂直格局;在纬度梯度上随着纬度的增大,功能丰富度指数和功能均匀度指数均无显著变化趋势,功能离散度呈逐渐增大的变化趋势,总体纬度格局不明显。相关分析和方差分解结果表明环境因子中年平均温度、最湿月降水量和海拔等因子对功能多样性具有显著影响,环境因子对群落功能多样性的总解释率为53.5%,其中气候因子和地形因子的解释率分别为35.2%和9.6%,气候因素是影响群落功能多样性的主要因素。六、总的来看,太行山植物群落在不同维度多样性的分布具有明显的垂直格局,纬度格局不明显。比较太行山植物群落的三个不同维度多样性结果,发现物种多样性、谱系多样性和功能多样性格局三者之间存在着一定的相关性。物种丰富度指数与谱系多样性指数呈极显著正相关,说明群落物种在历史演化中,其生态性状在适应环境变化的过程中具有保守性,具备谱系特征。物种丰富度指数与功能丰富度指数呈极显著正相关,说明群落中物种的增加会使物种功能性状的特征值增加,一定程度上增大了物种功能性状所占据的功能空间范围,促进了物种对群落中有效资源的利用度。本论文旨在阐明太行山植物群落物种组成及其群落结构,揭示不同维度生物多样性的地理格局及其对环境因子的响应,从而为太行山野生植物资源的保护提供理论参考。
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