退化和恢复中的植物群落 ——以高寒草甸为例的理论和实验研究

论文摘要

植物群落生态学研究在经过了早期单纯的自然史描述之后，出现了两大争论：个体论和有机体论之争，以及最近几年随机过程和确定性过程之争。究其本质，随机过程和确定性过程的争论也就是个体论和有机体论的争论。 植物群落的退化和恢复在全球范围内引起了高度重视，是当今生态学、保护生物学、环境科学等学科的前沿，而且对政治、经济都有巨大的影响。高寒草甸是青藏高原最重要的牧场，但是目前该系统由于过度放牧等原因面临着退化。退化植物群落的恢复对生态学研究提出了挑战，同时也为生态学理论的检验与发展提供了良好的实验场。 我们在青藏高原典型高寒草甸进行了一系列的观察和控制实验，试图理解确定性过程和随机过程在群落中的作用，进而探讨植物群落退化和恢复的机理和途径。实验包括高寒草甸不同距离和生境植物群落的物种组成变化；高寒草甸自然群落和弃耕地演替序列中物种多度与种子大小的关系；施肥和围栏禁牧对退化草地恢复的作用，以及恢复过程中确定性和随机性过程的作用；物种的特性和施肥对物种多度的影响。 本文的主要结果如下： 1．生态恢复措施显著增加了地上净初级生产力、草地质量 围栏和施肥显著增加地上生物量，恢复处理下草地质量指数也显著增加； 2．施肥降低了α多样性，增加了β多样性 施肥显著降低多样性，而且降低的程度随时间加深；但是施肥显著增加β多样性（降低了空间相似性），这是和生态位理论（比如Tilman的资源比例假说）的预测相反的，而和随机过程的预测相同；α多样性的降低掩盖了β多样性的增加，所以净效应是多样性降低； 3、植物多度和种子大小在演替初期负相关，而后期无关 演替初期，种子大小和多度以及频度负相关，而与生物量无关。演替后期物种多度和种子大小无关； 4、随机过程和土壤可利用资源的共同作用是物种多样性丧失的重要机制通过蒙特卡罗检验，我们发现单位面积植物个体密度对物种丰富度降低的贡献率可达32.3％-42.9％。但是密度变化不能解释所有的物种丰富度变化； 5、物种特性依赖的过程是施肥导致多样性降低的重要机制 生产力梯度上物种的平均个体生物量的变化和物种的多度变化显著相关，说明物种特性相关的确定性过程对施肥导致的物种多度变化有显著贡献； 6、距离和环境共同作用决定了植物群落的空间相似性 群落相似性没有简单地随着生境和距离变化。不同生境间群落结构有差异，但是进行帮佛绕你较正后差异不显著；不同距离间群落相似性没有差异； 7、植物群落结构退化和恢复的概念模型 基于以上的实验研究，我们提出了一个简单的概念模型来解释植物群落结构在退化和恢复过程中随机过程和确定性过程的作用。 创新点： a)提出了植物群落退化和恢复过程中随机过程和确定性过程同时作用的模

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 研究现状概述
• 1.1 植物群落结构研究现状
• 1.2 植物群落结构理论的应用：退化生态系统恢复研究
• 1.3 蒙特卡罗方法在生态学研究中的应用
• 1.4 研究中的困难
• 1.5 问题的提出
• 第二章 空间距离和生境对草地群落相似性的影响
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 高寒草甸植物群落生物量、物种丰富度和土壤养分的空间差异
• 2.3.2 高寒草甸植物群落相似性的时空变异
• 2.4 讨论
• 2.5 本章小结
• 第三章 高寒草甸植物群落物种多度和种子大小关系研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.3 结果与分析
• 3.2.1 高寒草甸植物群落物种多度和种子大小的关系
• 3.2.2 亚高山草甸弃耕地演替序列种子大小和多度的关系
• 3.4 讨论
• 3.4.1 高寒草甸植物群落物种多度和种子大小的关系
• 3.4.2 亚高山草甸弃耕地演替序列种子大小和多度关系的变化
• 第四章 不同恢复措施对生物多样性和群落结构影响的研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 不同生态恢复措施对植物群落结构变化的影响
• 4.2.2 施肥导致生物多样性降低的机制研究：确定性过程和随机过程的作用
• 4.3 结果
• 4.3.1 不同恢复措施下植物群落结构的变化
• 4.3.2 施肥导致物种多样性降低的机制
• 4.4 讨论
• 4.4.1 不同恢复措施下植物群落结构的变化
• 4.4.2 施肥导致物种多样性降低的机制
• 第五章 概念模型
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 在学期间的研究成果
• 致谢