秦岭北坡生境梯度上植物群落构建研究

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1、分类号：Q94学校代码：10697密级：公开学号：201310165博士学位论文DOCTORALDISSERTATION秦岭北坡生境梯度上植物群落构建研究学科名称：生态学作者：许金石指导老师：岳明教授西北大学学位评定委员会二〇一八年AstudyofcommunityassemblyalonggradientsinNorthslopeofQinlingMountainsAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorinEcologyByXuJinshiS

2、upervisor:YueMingProfessorJune2018摘要群落构建是森林群落维持其多样性的重要生态学过程。当前,学者们提出了生态位理论和中性理论，以描述群落构建机制。基于确定性构建过程的生态位理论认为，在大尺度、生境严酷的地区环境过滤作用主导了群落构建，从而使共存物种具有一定相似性；而小尺度、生境适宜的地区相似性限制作用造成了竞争性排除，使共存物种的相似程度降低。同时，基于随机构建过程的中性理论认为，群落内物种在生态学上是等价的，构建只与地理因素导致的种子散布能力差异有关，而与任何环境因素无关，即扩散限制假说。探究群落构建过程中生境过滤、竞争性排除及扩散限制等作用的相对重要性，

3、一直是群落生态学研究的热点问题。目前群落构建的研究方法主要集中于谱系和功能性状两种手段。基于群落内植物的谱系和功能性状关系，并与随机零模型作对比，可以判断谱系、性状的分布模式，从而推断出影响群落构建的主要生态过程。此外，基于谱系和性状方法，还可以了解群落的生物多样性水平和谱系信号模式，从而从不同方面验证群落构建的过程。不同的研究体系也会得出不同的群落构建研究结果。例如，在不同的环境梯度上，群落构建的变化模式大不相同。在不同的尺度上研究群落构建，也会导致不同的结论。此外，不同生长型物种、不同的群落历史等，都将影响群落构建的过程。因此，进行群落构建研究，需要多方法、多体系结合研究，才全面反映群落

4、构建的机制。本研究通过在秦岭地区设置的128个样方，对本区域不同生境梯度、不同尺度上的群落构建及多样性模式做了深入研究。秦岭是我国的一条东西走向的重要山脉，是我国南北方地理分界线，也是气候类型、动植物区系的分界线。秦岭山体高大，具有众多可以进行研究的环境梯度。在这些环境梯度上研究群落构建机制，探讨这些作用在秦岭地区森林群落构建过程中的相对作用，对于维持和保护秦岭地区生物多样性，了解未来环境因子变化下植物群落对环境的响应模式等方面，无疑具有重要的生态学意义。本研究的主要研究地点位于秦岭主峰太白山，在2300m的海拔梯度上研究了不同环境梯度上的谱系结构、功能结构、谱系信号的梯度响应模式；同时，还

5、以秦岭北坡的太白山、关山、光头山、王顺山、青峰峡、朱雀等地区作为研究地点，探讨了不同尺度、不同物种库、不同植物生长型间的谱系结构模式，以全面探讨本区域的群I落构建机制。此外，本研究还研究了物种、谱系、功能多样性在梯度上的变化模式，以及功能性状和性状组合的变化模式，试图从这些方面增加对本区域群落构建模式的理解。本研究主要的研究结论如下：[1]作为本区域变化最显著的环境因子，海拔主导了本区域的群落构建模式的变化。[2]在高海拔地区，森林中的木本植物受到严酷生境的过滤和筛选，即环境过滤主导了高海拔地区群落构建过程。在中低海拔区域，由于基于功能性状和基于谱系的群落结构并未表现出一致性，因此对于不同的

6、功能性状，在中低海拔区域可能具有不同的过滤或排除过程，但可以明确，基于生态位理论的确定性过程主导了中低海拔区域的群落构建。[3]大部分性状的谱系信号随环境梯度并无明显变化，但株高等性状的谱系信号则表现出随海拔增加而上升的趋势，证明谱系与性状的关系可以受到环境因子的调控。[4]不同生长型的物种对环境变化具有相似的性状响应模式，但具有不同的群落构建过程。草本植物具有独特的生态学策略，在群落构建中选择的性状组合与木本即群落总体不同。[5]谱系、物种的α多样性表现模式与功能α多样性模式不一致，海拔和土壤因子都影响了α多样性的表现。物种β多样性与海拔及地理距离有关，表明本区域群落受到环境过滤和扩散限制

7、的影响，但谱系和功能β多样性与物种β多样性的表现模式不一致，说明生境因子对物种组成、谱系、性状组合的选择是不一致的。[6]区域尺度和局域尺度的构建模式不同。局域尺度上不同样地间构建模式的不同是由不同的拓殖历史导致的。在大尺度上，海拔仍是影响群落构建的主要因子，在高海拔地区群落主要受到环境过滤的影响。总之，在不同尺度、不同物种库、不同生长型、不同环境梯度上群落的多样性模式及构建模式均具有不同的表现。结合物种、谱