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兰州市木本植物丰富度分布格局与影响因素

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  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 日期:2022-05-29
  • 来源:上海论文网

农学论文哪里有?本研究主要结论如下: 1)兰州市野生木本植物丰富度的海拔格局为单峰形,经度格局为“V”形,纬度格局为双峰形。不同分类阶元、生活型木本植物分布格局差异较小。 2)主导兰州市野生木本植物不同分类群格局的具体环境因子存在差异。总体上,对物种丰富度与密度影响最大的是气候因子。

第一章  绪论

1.4 研究内容

物种多样性格局研究一直是生态学研究的热点,越来越多的研究发现,不同尺度、不同分类群的植物分布格局存在差异。在全球尺度植物分布更多的受到气候因素等历史因素的影响,到了区域尺度,地形因子的作用得以增强。随着尺度进一步缩小,土壤的影响变大。而大部分研究往往在大尺度、中尺度展开,针对小尺度的研究较少,更多的小尺度研究局限于某一山脉,针对过渡区的研究极少。

2018 年至 2020 年在处于高原过渡区的兰州市进行野生木本植物调查,设置样线与样方调查记录野生木本植物,获得了共计 384 个样点的调查数据,其中野生木本植物 137 种。在各数据库收集下载气候因子、地形因子与土壤因子数据,并与样点一一对应。

本研究将所收集数据按照科、属、种、乔木、灌木重新划分,从经度、纬度、海拔三个梯度上探究野生木本植物分布格局。获得兰州市野生木本植物格局状况,为减小调查面积引起的误差,使用密度来反映调查区域物种分布的强度。

使用气候、土壤、地形数据,通过方差分解分析、标准化线性逐步回归等方法,探究不同分类阶元、不同生活型木本植物丰富度格局与环境因子的关系。

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第三章  研究结果

3.1 木本植物丰富度的垂直分布格局

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在不同分类阶元上,木本植物随海拔升高呈现出一致的变化趋势,随海拔升高呈单峰形变化。在科水平上,兰州市木本植物在 1700-1750 m 梯度内科数最少,仅 3 科,在 2250-2300 m 梯度内最多,达到 27 科。在属水平上,同样在 1700-1750 m 范围达到最小值,仅 3 属,而在 2100-2150 m、2150-2100 m、2150-2200 m 三个梯度均达到最大值,有 42 属。在种水平上木本植物丰富度随海拔升高呈先上升后下降趋势,在海拔 2000-2050 m 区间记录到最大值,约 99 种植物,在高海拔与低海拔处木本植物丰富度较低,在 1700-1750 m 范围内仅记录到 3 种木本植物。使用多项式对三种分类阶元不同梯度进行拟合,均得到呈抛物线形的极显著拟合曲线,校正后 R2>0.65、P<0.001,在海拔梯度上,兰州市木本植物不同分类阶元的丰富度均呈明显的单峰形。即兰州市木本植物在中梯度,物种丰富度最高,科属丰富度也最高,而在低海拔与高海拔处,科属与物种丰富度均处于较低水平。

第四章 讨论

4.1 木本植物分布格局

4.1.1 木本植物垂直格局与水平格局

物种多样性的垂直格局是一直以来的研究热点,许多研究发现物种丰富度的垂直格局呈单峰形,物种丰富度最大值在中海拔出现[10, 11]。本研究在 104-105 km2尺度开展,发现木本植物丰富度垂直格局符合单峰形,在使用面积校正后获得物种密度值,发现物种密度也随海拔呈单峰格局。物种密度峰值与丰富度峰值错位,密度峰值在更高梯度出现。本研究区域内海拔跨度较小,在低海拔区受到水分条件的限制,主要分为温带荒漠植被,木本植物多为耐旱的红砂、珍珠猪毛菜等灌木,随着海拔上升,物种增多出现森林,随着海拔继续上升,逐渐受到能量限制,植被转为灌丛。总体上在研究区域的中海拔区域最高。这与解释一致,物种分布宽度受到环境边界的影响,在中间海拔处达到最大值。根据“中域假说”,很多物种的分布海拔相互重叠,在中海拔区重叠度最大,而低海拔区与高海拔区重叠度相对较弱,结果导致物种丰富度的峰值出现在中海拔区域。这说明,中间膨胀效应是除温度、降水和地形等影响物种丰富度分布格局的环境因素之外,另一个导致物种丰富度和物种密度与海拔呈现单峰关系的影响因子。中海拔区是大多数物种能够自由传播的区域,形成了中梯度物种最丰富的格局。

由赤道向两极,随着纬度的增加地面接收到的能量逐渐减小,物种多样性随之递减,全球纬度格局基本与此一致。但是不同尺度与不同区域中影响物种丰富度的主要因子存在差异,实际上随经纬度变化呈现出多种不同格局。邻近区域的研究出现了多种不同的多样性格局。在内蒙古草原的研究发现,物种丰富度随着经纬度的增加而增加,二者呈正相关关系[84];在黑戈壁地区的研究发现与此不同,草原物种多样性与纬度间的相关性不显著[85];在新疆旱地物种丰富度随着纬度的升高而降低,这与全球规律一致;在宁夏草原的研究发现,丰富度、经度正相关,丰富度与纬度负相关[92];这与梁雪琼等在新疆对灌木的分析结果完全相反[93];在澜沧江源区的研究发现,高寒草甸植物物种丰富度随着海拔的升高呈“V”形变化趋势[94]。

4.2 分布格局的影响因素

4.2.1 不同分类阶元

气温日较差、降水季节性、实际蒸发散、坡向、表层土有机碳、深层土砾石率、深层土有机碳对科丰富度影响显著;气温日较差、降水季节性、实际蒸发散、深层土有机碳对科密度影响显著。气候因子表征的能量与水分格局解释了科密度与丰富度的绝大部分影响,其次为土壤因子。去除面积影响后发现,相比于丰富度,密度对于许多环境因子不敏感,解释率降低。其与深层土有机碳含量相关,这与王增如等的研究一致,土壤有机质、全氮对植被的影响显著[54]。去除面积影响后,地形的影响减弱,对科密度基本无影响。调查面积大小与地形复杂度的关系有关,调查面积变大,地形复杂程度上升,生境复杂化,物种丰富度也会随之上升。在去除面积影响后,地形因子对木本植物科密度基本无影响。气温日较差、降水季节性、实际蒸发散、表层土有机碳、深层土砾石率、深层土有机碳对属丰富度的显著影响。去除面积影响后发现,气温日较差、降水季节性、实际蒸发散、深层土砾石率、深层土有机碳对属密度影响显著,与科水平的格局基本一致,主要受到能量水分的共同影响,而属密度对于土壤、地形等环境因子不敏感,土壤因子与地形因子类似,均在小面积范围内存在变异,在调查区域土壤与地形更多的影响小范围物种属的总数量而不是物种密度。对物种丰富度的显著影响的因素有年均温、降水季节性、最干季降水、实际蒸发散、表层土有机碳、深层土砾石率、深层土有机碳,密度影响显著的为年均温、气温日较差、降水季节性、实际蒸发散、坡度、表层土有机碳、深层土砾石率、深层土有机碳。二者受到的影响因素基本一致,受到气候、土壤的共同作用,水分能量因素仍占据主导地位。在分布密度上,物种层面也受到地形的影响。在不同分类阶元上,随着划分细致化,土壤、地形等区域因素对密度的影响逐渐加大,在科、属水平上,地形作用不明显,同科同属植物相对于单一物种对区域土壤、地形变异的适应性更强,进一步导致了科属密度与丰富度影响因素的差异。

第五章  结论与展望

5.2 展望

本研究在青藏高原与黄土高原过渡区高原过渡区的兰州市开展,将野生木本植物作为研究对象。基于不同分类方式,探究过渡区的植物分布格局差异与影响因素,以期查明高原过渡区植物丰富度格局,并阐明环境因素对丰富度格局的影响。但是,研究尚存在不足之处,本研究使用的环境因子数据分辨率较低,导致环境因子对丰富度格局的解释度较小,因此下一步应使用分辨率更高的环境数据,来提高解释能力。人类活动也可能对兰州市植物分布造成影响,本研究没有考虑干扰因子对木本植物丰富度格局的影响,进一步的研究应予以考量。在丰富度格局方面,研究仅从海拔、经度、纬度三个梯度进行分析,尚未进一步绘制本区域的丰富度分布热图,在获取更精准环境因子数据后,可基于“联合物种分布模型”绘制全市的丰富度分布图。下一步研究可使用比本研究更为精确的气候数据,采用更为先进快速丰富度数据获取方式,完成中小尺度研究的精确化,进一步获得更为精确的中尺度数据,推进丰富度格局多尺度协同研究。

参考文献(略)

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