基于扰动因素、扰动强度、功能性状数量变化的物种多样性—功能多样性关系研究

  • 作  者:   卫欣华
  • 导  师:   朱志红
  • 文献来源:   陕西师范大学
  • 学位年度:   2016
  •  ISSN:  
  •  关键词:   物种多样性;功能多样性;刈割;施肥
  • 机  构:   陕西师范大学

▎ 摘  要

当前,全球的生物多样性正快速降低。生物多样性的丧失无疑会对生态系统功能与服务造成重大影响。研究物种多样性与功能多样性的关系是分析生物多样性与生态系统功能关系的基础,但是它们之间的关系是正线性、饱和增加、还是S形曲线仍在争论中。功能性状(functional traits)是计算功能多样性的基础,也是联结物种多样性(species diversity, SD)和功能多样性(functional diversity, FD)关系的桥梁。因此,功能性状的选取(如功能性状的种类和数量的变化)无疑会对物种多样性和功能多样性关系的揭示有重要影响。但是长期以来,对这个方面的内容重视程度不够,功能性状数量的变化对物种多样性和功能多样性关系的影响如何还有待验证。为此,通过在高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸连续7年(2007-2013)的刈割(3水平)和施肥(2水平)控制实验,选取对刈割和施肥扰动响应显著的6个植物功能性状(生活周期、植株倾斜度、生长型、主要繁殖方式、株高、叶干重),采用目前最常用的Rao指数计测功能多样性(FD),分别计算每个性状(单一性状)和6个性状组合(多性状)的FD,并从6个性状中分别随机抽取任意1、2、3、4和5个性状的组合计算了FDi(i=1,2,3,4,5),FDi(i=1,2,3,4,5)即表示基于不同数量的功能性状计算的功能多样性值。以物种丰富度指数(SR)和Simpson物种多样性指数(D)计测物种多样性,并对不同刈割和施肥处理组合梯度上的SD-FD关系进行分析。主要的研究结果如下:(1)SR和D对刈割的响应不同,刈割后SR显著增加(p<0.01),D在刈割处理间无显著差异(p>0.05),施肥后SR和D都显著减小(p<0.01)。由于刈割增加SR的效应仅出现在施肥处理,因此,SR和D对刈割响应的不同是因为SR仅考虑了物种丰富度,而D是把物种丰富度和均匀度结合的统计量。施肥后SR和D的显著减小主要归因于喜肥物种对光资源的竞争优势引起的排斥作用降低了在光资源竞争中处于弱势的低矮物种的存活力。(2)刈割后多性状FD6显著减小p<0.05),显示出植物功能性状在总体上对刈割扰动的趋同响应。施肥与不施肥群落的多性状FD6无显著差异(p>0.05),这与施肥引起Rao指数中种间平均性状差异增大以及物种均匀度降低的相反变化有关。(3)实验处理对单一性状功能多样性指数的方差分析显示,刈割处理显著减小了生活周期(LC)、主要繁殖方式(MR)和单株叶干重(LDW)的功能多样性p0.05)。因此,刈割后3个性状的FD减小,3个性状的FD未发生变化,导致多性状的FD6减小。而施肥后6个单一性状的FD分别出现了增大、减小或无变化等多种响应,使得多性状FD6未发生显著变化。(4)多性状的D-FD6关系均为显著的正线性相关p0.05)。由于刈割没有显著改变D-FD关系的斜率(p>0.05),仅仅显著减小了截距(p<0.01),而施肥不仅显著减小了斜率(p<0.01),还显著增加了其截距(p<0.01),因此施肥对多性状D-FD6关系的影响大于刈割。与之相比,单一性状的D-FD关系和SR-FD关系都表现得更加多变,这主要与不同性状的FD对刈割和施肥扰动的多种响应有关。同样,由于刈割仅改变了1个性状SR-FD关系的截距(p<0.001),而施肥却改变了3个性状SR-FD关系的截距和斜率p0.05),说明D-FD关系与SR-FD关系在表现上的不同与实验处理和性状本身可能并无关系,而与D和SR这两个指数的不同有关,SR仅考虑了物种数而没有考虑物种多度,并不是预测FD变化的理想指标。

▎ 相关文献

▎ 相关专家

  • [1]  宋亮;副研究员 ;中科院西双版纳热带植物园
  • [2]  马克平;研究员 ;中科院植物研究所