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降水和草地利用方式变化对内蒙古温带草原生产力及稳定性的影响

张斌

降水和草地利用方式变化对内蒙古温带草原生产力及稳定性的影响

张斌1
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作者信息

  • 1. 内蒙古大学
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摘要

植物群落生产力作为草原重要的生态系统功能,在很大程度上为人类经济发展与日常生活提供了资源,了解植物群落生产力如何在多变的环境中保持稳定性是生态学的一项基本任务。影响群落稳定性的因素包括生物和非生物因素,在生物驱动因素中,物种多样性经常与群落稳定性相关连,另一方面,生态系统的稳定性机制对气候变化与草地利用方式响应明显,这可能会掩盖物种多样性对稳定性的影响。因此,研究草地生态系统稳定性的影响机制,对于探讨未来极端气候事件下草地生态系统稳定性如何响应环境变化具有重要意义。 为此,在内蒙古温带草原进行了为期5年的降水与草地利用方式控制实验。分析了降水与草地利用方式变化对植物群落生产力、物种多样性及稳定性的影响,同时构建了结构方程模型,探讨群落稳定性的影响途径,主要结果如下: (1)物种丰富度在前三年(2017-2019年)随降水梯度的增长而增长,后两年(2020,2021年)趋势不明显。通过区分不同功能群发现,后两年一二年生物种增多,不随处理变化,从而导致降水对物种丰富度的影响出现年际差异。香农-威纳多样性指数相比物种丰富度对草地利用的响应更强,降水与草地利用对物种多样性的影响更多取决于物种组成的变化。 (2)长期的增雨处理促进群落生产力增长,减雨处理则降低了植物群落生产力,物种间特征差异导致不同功能群与优势种、常见种和稀有种对降水与草地利用的响应不同,其中多年生禾草与优势种生产力对降雨的响应最强。此外,放牧相比其他草地利用方式促进了优势种生产力。 (3)物种多样性与植物群落生产力在前几年显示出积极的正相关关系,表明了多物种共存的超产效应。后两年由于群落生产力受控于少数优势物种,增多的物种对生产力影响较小,所以导致多样性-生产力关系出现不显著以及负相关关系。 (4)降水通过影响物种稳定性与物种异步性,间接促进了群落时间稳定性。多年生禾草与优势种在其中发挥了重要作用,尤其是优势种的稳定性,相比其他物种,优势种更能抵抗环境的波动,草地利用方式对群落稳定性的影响较弱。 降水对内蒙古温带草地的植物群落生产力及稳定性有着显著影响,而草地利用方式与物种多样性对群落稳定性的影响可能会被其他因素所掩盖。我们的研究强调了除物种多样性之外的其他稳定性驱动因素的重要性,以便更全面地了解调节生态稳定性的机制。

关键词

温带草原/植物群落生产力/物种多样性/稳定性能/降水梯度/草地利用方式

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授予学位

硕士

学科专业

环境工程

导师

王永慧

学位年度

2022

学位授予单位

内蒙古大学

语种

中文

中图分类号

S8
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