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题目:黄土高原草地群落的Beta多样性及其成因探究

关键词:β多样性,地理距离,环境距离,群落构建

  摘要


黄土高原是我国、乃至整个世界所存在的独一无二的生态环境区域,但由于经年累月的水土流失作用,加之近年来人类放牧干扰的影响,使得其生态系统出现了严重的退化现象,因此加速黄土高原退化地区生态系统的重建和恢复是迫在眉睫的。黄土高原中部的马栏林区是迄今为止保护最为完好的一块天然植被区,它在黄土高原的生态系统建设和保护中扮演了极为重要的角色,能够涵养水源、调节气候、保护生态平衡、促进绿色经济的可持续发展等。因而,研究马栏林区生物的β多样性及其形成机制,将有助于该地区生物多样性的保护,以及对退化的生态系统的恢复工作。另一方面,植物群落构建机制是生态学研究的热点之一。长久以来这个难题并没有得到很好的解释,且争议较多。生态位理论(Niche theory)或中性理论(Neutral theory),或是二者的共同作用,这样的结论在不同的研究中都有印证。鉴于此,本文以黄土高原子午岭地区的草地群落为例,对三种不同的草地群落(五年的弃耕地、阴坡和阳坡的草地)进行了野外群落学调查,探讨分析环境资源和扩散限制对该地区群落构建的影响,以期为这一问题的解决提供理论依据。

本文选取了Whittaker(βW)和Routledge(βR)指数作为计算β多样性二元属性数据的测度指标,又选取了Bray-Curtis(βB-C)和Morisita-Horn(βM-H)指数作为计算β多样性数量数据的测度指标,用以比较不同样地间的β多样性的高低。将所有的环境因子进行CCA排序,用以筛选出对β多样性有显著影响的环境因子。同时采用Mantel test和多元回归分析方法,研究空间地理距离和环境资源差异对于草本植物群落分布的影响,研究结果如下:
(1)不同样带间的β多样性的二元属性数据结果显示:βW曲线和βR曲线具有一定的相似性,整体而言β多样性呈现波动状,但弃耕地的β多样性相对较高;将三个样地分开比较,在弃耕地和阳坡生境中都是下坡位的β多样性最高,阴坡生境中是中坡位β多样性最高。
(2)不同样带间β多样性的二元属性数据测度矩阵和数量数据的测度矩阵结果显示:在三个样地内部,β多样性的二元属性数据测度矩阵值相对较小,而其它任意两个样带间的值相对较大;而β多样性数量数据测度矩阵的结果恰好相反。
(3)通过CCA排序表明:在所分析的8个环境因子中,只有土壤湿度和速效氮对β多样性影响较大,尤其是速效氮的作用,更是十分显著(r2=0.9078,P=0.010)。
(4)Mantel test分析显示环境因子和地理距离与群落组成都存在相关性,但与地理距离的相关性更大。而多元回归分析更为清晰地给出了二者对群落组成的贡献率,即地理距离和环境差异共同解释了群落组成相似性的79.3%,剔除环境因子的影响,地理距离解释了群落组成相似性的33.8%;而剔除地理距离的影响,环境因子解释了群落组成相似性的14.2%。充分说明无论是生态位理论还是中性理论,其在黄土高原草本群落构建过程中都有作用,但中性理论扮演了更为重要的角色。