干旱区荒漠群落基于性状的多尺度构建机制研究

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1、Multi-scalecommunityassemblymechanismbasedonintraspecifictraitvariationinshrubcommunitiesinaridareasAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinEcologyByDangHanSupervisor:YueMingProfessorJune2018西北大学学位论文知识产权声明书西北大学硕士学位论文干旱区荒漠群落基于性状的

2、多尺度构建机制研究摘要群落构建一直以来都是生态学研究的核心论题，是群落内物种组成和维持的重要生态过程。基于功能性状的方法已被广泛用于研究植物群落构建，以往对群落构建的研究主要集中在种间性状差异，然而种内变异在群落构建中也有着重要的作用。不同的空间尺度可能会导致不同的群落构建结果。一般来说，在较小的空间尺度上，共存的物种会表现出发散或随机的模式，而在较大的空间尺度，共存的物种会表现出汇聚的特点。前人对干旱或半干旱植物群落的研究主要集中在种间性状变异，我们的研究重点是是种内性状变异。基于性状的多样性和群落构建机制与空间尺度密切相关，因此本研究主要探讨在不同的空间尺度

3、上基于种内变异的群落构建模式。荒漠是一个重要的生态系统，目前面临由于气候变化和土地利用的选择压力。了解荒漠生态系统的生物多样性和群落构建模式是十分必要的。本研究选取位于腾格里2沙漠边缘甘肃省景泰县作为研究地点，建立了以典型荒漠植物红砂为优势种50×50m222的样地，并划分为不同尺度的小样方，分别为5×5m、10×10m、15×15m、20×2022m、25×25m。每个空间尺度记录样方的物种组成和物种丰富度。我们测量了14个植物性状，如叶片碳含量（LCC），叶干物质含量（LDMC），叶片磷含量（LPC），叶片氮含量（LNC），茎干物质含量（SDMC），茎碳含量

4、（SCC），茎氮含量（SNC），根碳含量（RCC），根氮含量（RNC），根干物质含量（RDMC）,冠幅（CR），叶片长度（LL），比叶面积（SLA）和植株高度（H）。计算不同空间尺度的物种多样性，以及基于平均性状和基于种内变异的功能多样性及群落的标准化效应值（SES），分析对比基于平均性状和种内变异时不同尺度下红砂群落的构建机制。结果表明：（1）在不同的空间尺度上，功能多样性和物种多样性表现出了不一致的变化模式。物种α多样性随着空间尺度的增加表现出增加的趋势，物种β多样性随着空间尺度的增加呈现出下降的趋势；而功能α多样性和β多样性在空间尺度梯度上没有表现出明显的

5、变化趋势。（2）考虑种内变异对功能多样性的分析结果有较大影响，而且这种影响与所选择性状的类型有关（化学性状和形态性状）。考虑种内变异（ITV）时，化学性状往往会表现出较高的功能α多样性和β多样性，而形态性状则往往表现出较低的功能α多样性和β多样性；功能α多样性和β多样性在空间尺度效应上具有一致的变化趋势。I西北大学硕士学位论文（3）不考虑种内变异（ITV）时的不同性状表现出不同的功能结构，但环境倾向于选择相对固定的性状组合也就是说复合性状表现出汇聚的特点。复合性状的功能结构在不同空间尺度上均表现为汇聚的模式，而不同的单一性状可能表现出随机、汇聚或发散的不同功能结

6、构。（4）考虑ITV时，基于性状的构建模式几乎全都表现出随机的模式（包括复合性状），说明种内变异（ITV）在群落群落构建中可能扮演着重要的角色，也说明群落构建过程在某种意义上是中性过程，但还需进一步研究。总之，我们在极端环境下的研究表明了种内变异在多尺度的功能性状多样性分析中的重要性。在考虑ITV时，群落构建模式可能被稀释，表明种内变异对于研究物种贫乏群落的构建机制是很重要的。关键词：功能多样性，物种多样性，功能结构，极端环境，温带荒漠IIMulti-scalecommunityassemblymechanismbasedonintraspecifictrait

7、variationinshrubcommunitiesinaridareasABSTRACTMechanismofcommunityassemblyhaslongbeenacoreissueinecology,andtheimportantprocessofspeciescoexistenceandthemaintenanceofbiodiversity.Themethodbasedonfunctionaltraitshasbeenwidelyusedinthestudyofplantcommunityconstructionassembly.Previouss

8、tudiesoncomm