高寒草甸群落植物多样性与生产力关系的研究

NWIPB OpenIR

	高寒草甸群落植物多样性与生产力关系的研究
	王长庭
学位类型	博士
导师	龙瑞军
	2006-06-03
学位授予单位	中国科学院西北高原生物研究所
学位授予地点	西北高原生物研究所
关键词	高寒草甸植物多样性植物功能群生产力土壤养分土壤酶活性土壤微生物生物量碳微生物群落
摘要	分别在高寒草甸不同海拔梯度和不同类型草地设置6个和4个样地，对主要植物群落植物多样性与初级生产力的关系，土壤养分、土壤微生物群落、土壤微生物生物量碳和土壤酶活性对群落植物多样性和生产力的影响进行了研究，取得如下结论： 1 水热因子是影响高寒草甸群落植物丰富度、多样性和初级生产力的主要生态因子。在海拔梯度上（局域尺度上）的天然草地植被中，单峰形式能较好地表达6个不同海拔梯度植物群落物种丰富度、多样性和均匀度与海拔高度间的分布格局，即中间海拔高度植物群落物种多样性最大；而植物群落地上生物量在中等水平时，物种丰富度、均匀度和多样性为最高，表现出高的物种多样性并非具有高的群落地上生物量。 2 不同海拔梯度的微环境内，土壤有机质含量、土壤全氮含量与土壤含水量呈显著正相关，而与土壤温度呈负相关；物种丰富度和多样性指数随着土壤资源的增加而降低，特别是土壤有机质、土壤速效氮、土壤速效磷的含量。温度对植物群落初级生产力（地上生物量）的作用最大，是决定不同海拔梯度植物群落初级生产力的主要环境因子；土壤有机质对植物多样性（Shannon-Wiener 指数）的作用最大，是决定不同海拔梯度群落植物多样性的主要环境因子。草地群落的生产力与植物种的丰富度和植物多样性的关系不仅受气候因子和土壤肥力差异的制约，还受草地利用方式和强度的影响。 3 不同类型草地矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛群落地上生物量均随着多样性的上升而增加，而藏嵩草沼泽化草甸群落地上生物量与物种多样性之间没有表现出显著的相关性。这表明植物群落生产力不仅跟物种丰富度有关，更重要的是与群落中现存种（或功能群）的特征、土壤资源水平以及植物功能群组成和多样性有关。 4 在矮嵩草草甸、小嵩草草甸、藏嵩草沼泽化草甸和金露梅灌丛草甸中，群落地上生物量间有明显的差异。群落中每个植物功能群的地上生物量的相对分布表明了群落物种组成的不同。 5 不同类型草地群落植物功能群盖度与群落初级生产力呈显著的线性相关，群落物种数、功能群数和功能群内物种数与群落地上生物量、功能群地上生物量之间均无明显的相关关系。 6 随着土壤养分含量的增加，矮嵩草草甸、小嵩草草甸、金露梅灌丛、藏嵩草草甸其多样性指数（D、H′和J）均呈下降趋势；生产力随着土壤养分含量的增加而增加。 7 海北站不同类型草地土壤中，藏嵩草沼泽化草甸其细菌0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、和0-40 cm数量（平均值）均显著高于其它三个类型草地各层的细菌数量（P﹤0.01）；而放线菌和真菌0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、和0-40 cm的数量（平均值）显著低于其它三个类型草地各层的细菌数量（P﹤0.01）。不同类型草地土壤微生物以细菌占绝对优势，因而土壤微生物数量主要取决于细菌。 8 不同类型草地土壤中，藏嵩草沼泽化草甸其土壤微生物生物量碳和土壤有机全碳0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、和0-40 cm分别为2.99、1.78、0.38和1.72 g/kg 干土；183.31、78.92、20.58和94.27 g/kg 干土，均显著高于其它三个类型草地各层的土壤微生物生物量碳、土壤有机全碳（P﹤0.01）。 9 不同类型草地3种微生物类群与土壤有机质、土壤全氮、土壤容重和土壤微生物生物量碳显著相关，土壤养分含量越高，微生物数量越多；土壤容重越大土壤微生物数量越少、土壤微生物生物量碳越低。 10 多元线性回归分析和偏相关分析进一步探讨了土壤微生物数量和生物量碳与多样性、生产力之间的关系，结果表明：细菌、真菌数量与四种不同类型草地植物群落地上生物量之间存在显著正相关关系（P﹤0.05），而放线菌数量与生物量之间的相关性不显著；土壤微生物生物量碳与四种不同类型草地植物群落地上生物量之间均存在显著（P﹤0.05）或极显著（P﹤0.01）正相关。不同类型草地其不同的生产力水平影响着土壤微生物群落组成、生物量及其活性。 11 不同类型草地群落土壤酶活性的变化来看，脲酶和纤维素酶活性在藏嵩草沼泽化草甸（0 - 40 cm）显著高于其它三种草地类型的土壤酶活性（P﹤0.01）；而过氧化氢酶、多酚氧化酶、蛋白酶和蔗糖酶活性在藏嵩草沼泽化草甸（0 - 40 cm）明显低于其它三种草地类型的土壤酶活性（P﹤0.01）；金露梅灌丛草甸土壤磷酸酶（0 - 40 cm）显著高于其它三种草地类型的土壤酶活性（P﹤0.01）。脲酶、磷酸酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、蛋白酶和蔗糖酶在土壤剖面中的分布总趋势与土壤微生物数量、土壤微生物生物量碳的分布规律是一致的，即随着土壤层次的加深而梯形减弱。 12 不同草地类型土壤有机质与磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶和蛋白酶之间存在着显著正相关（P﹤0.05），土壤全氮脲酶、蛋白酶磷酸酶和过氧化氢酶之间存在显著的正相关关系，速效N与脲酶、蛋白酶、磷酸酶和多酚氧化酶之间的相关性最好，速效P与磷酸酶呈线性相关。 13 不同草地类型植物群落生产力（地上生物量）受到不同土壤酶活性的影响和作用，地上生物量虽然与不同的酶活性之间存在显著的正相关关系，但这些与生产力呈正相关的土壤酶（磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶等）均参与了土壤碳、氮循环，对土壤有机质、腐殖质等的合成起到了积极作用。土壤酶活性的高低不仅影响了群落生产力，同时也影响群落植物多样性（物种丰富度）及群落的物种组成，也就是说土壤酶活性的高低通过影响土壤微生物种类和数量－土壤养分含量－而间接影响群落植物多样性（物种丰富度）。
页数	125
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://210.75.249.4/handle/363003/3034
专题	中国科学院西北高原生物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	王长庭. 高寒草甸群落植物多样性与生产力关系的研究[D]. 西北高原生物研究所. 中国科学院西北高原生物研究所,2006.

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