天山森林植物功能性状与碳库沿海拔梯度的变化

发布时间：2020-08-21 02:00

【摘要】：植物功能性状是能够将植物个体特征、群落结构和生态系统功能结合起来的良好载体,近年来被广泛应用于探讨群落构建机制及生态系统过程和功能等问题。以往的研究集中于分析个体尺度上植物功能性状沿环境梯度的变化规律,但这并不能反映植物通过群落构建来适应环境梯度变化的生态学机制,也很难建立起植物群落的功能性状与生态系统功能的生理生态学联系。因此在环境梯度上,如何通过植物功能性状的连续变化来构建群落、以及植物功能性状如何反映生态系统功能等问题上仍有较多问题。本文以天山雪岭云杉森林群落为研究区,分别采集乔木层、灌木层和草本层植物样品,测试了各样品的14个功能性状指标,在估算群落各组分碳密度的基础上,探讨(1)不同功能型植物功能性状的差异性及其沿海拔梯度的变化规律;(2)群落尺度上植物功能性状的垂直分布格局;(3)群落碳密度与植物功能性状的联系机制,结果表明:(1)不同功能型间,5个性状(叶片碳含量(C_(leaf))、叶干物质含量(LDMC)、细根碳含量(C_(root))、叶片木质素含量(LLC)、植株高度(H))表现为乔木灌木草本,5个性状(叶片氮含量(N_(leaf))、叶片氮磷比(N/P),叶绿素含量(Chl)、细根氮含量(N_(root))、细根磷含量(P_(root)))表现为草本灌木乔木。2个性状(叶片碳氮比(C/N)、细根干物质含量(RDMC))表现为灌木与乔木相差不大但都显著大于草本的特征,2个性状(叶片P含量(P_(leaf))比根长(SRL))无显著差异。(2)由于海拔梯度上气候、土壤及种间相互作用等因子的多重过滤,不同功能型物种随海拔表现出的变化规律有较大差异,并多呈线性和多项式分布,进而造成海拔梯度上群落结构的分化。(3)随海拔升高,群落C/N逐渐上升,群落C_(leaf)、SRL和H先升高后降低,群落Chl、P_(root)、N/P逐渐下降,C_(root)先升高后趋于平缓,群落N_(root)先下降后又有所回升,N_(leaf)、LLC、LDMC、RDMC在各海拔段间无显著差异;(4)海拔梯度上群落H主要受到土壤有机质和干湿度指数的显著影响,群落叶片和细根中营养元素含量及比值主要受到土壤中该元素的限制,群落LDMC和RDMC与水热条件显著相关,群落SRL和群落Chl主要受到温度的调控,而群落LLC的主要影响因子为降水。(5)群落H、SRL以及C_(leaf)、P_(leaf)通过影响资源的获取、营养元素的限制及利用,进而影响碳固定过程;LLC则通过参与植物残体的分解而影响碳释放过程,对森林碳库具有良好的指示作用。(6)植被碳密度与群落H、N/P的关系及总碳密度与群落C_(leaf)、SRL的关系随海拔梯度而发生显著变化,而各组分碳密度与Cleaf等指标的关系在海拔上表现为趋同性,但由于选择压力和单个海拔段性状指标变化较小等原因,碳密度与群落性状仅在相应的海拔段表现出显著相关性。本文明确了海拔梯度上不同功能型植物功能性状特征及其沿海拔梯度的变化规律,分析了群落尺度上植物功能性状的垂直带谱及影响因素,探讨了群落碳密度与植物功能性状的联系机制,为天山森林的保育、管理与经营提供有价值的基础数据,并对全球变化背景下的森林管理及功能预测提供依据。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S718.5
【图文】：

模型图,元素循环,森林生态系统,碳循环

等提出的森林生态系统碳循环概念模型：图1-1 森林生态系统中碳元素循环的概念模型Fig.1-1 Concept model of carbon biogeochemical cycle in forest ecosystems

生长型,性状,小写字母,差异性

17图3-1 不同生长型植物功能性状间的差异性Fig3-1. Characteristics of functional traits in different growing plants图中不同小写字母a、b、c表示P<0.05水平下差异显著，相同表示不显著，NF表示各海拔梯度间无显著差异，下同。3.2.3 不同功能型物种的植物功能性状沿海拔梯度的变化规律为探讨不同功能型物种的功能性状沿海拔梯度的变化趋势，采用回归分析方法，以线性函数、多项式函数、对数函数、指数函数和幂函数对各功能型物种的植物功能性状与海拔进行拟合，以判定系数（R2），标准误差，模型及系数的显著性水平及 F 值选择最优的模型，其中当 5 种函数的拟合程度均未达到显著的拟合效果时

群落,海拔,规律

间无显著差异（P>0.05）。群落 C/N 随海拔逐渐上升，并且在高海拔区域2100—2700 m 显著高于 1700—1900 m（P<0.05）。图4-1 群落叶功能性状随海拔的变化规律Fig.4-1 Community functional traits of leaf change with altitude群落尺度上细根性状和植株高度沿海拔的变化规律见图 4-2。结果表明，在海拔 1700—2700 m，群落 Croot处于 37.14%—83.25 %的范围内，并随着海拔的升高逐渐升高，其中在 2100—2300 m 梯度显著高于 1700—1900 m 处（P<0.05）；群落 Nroot在 1.25%—1.61 %范围内，随海拔先降低后升高；海拔的升高导致群落

【参考文献】