資源添加對(duì)青藏高原高寒草甸物種多樣性的影響.pdf

1、由于人類行為所造成的土地過度利用，生境破壞，營(yíng)養(yǎng)富集化，使得地球上的生態(tài)和環(huán)境面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，尤其是物種多樣性的急劇下降，已引起了生態(tài)學(xué)家們對(duì)物種多樣性喪失機(jī)制的關(guān)注。
　　 關(guān)于植物群落物種多樣性形成即群落構(gòu)建機(jī)制的探討可以追溯到上世紀(jì)初的有關(guān)植物群落性質(zhì)的有機(jī)體論學(xué)派和個(gè)體論學(xué)派之間的爭(zhēng)論，其實(shí)質(zhì)是雙方在強(qiáng)調(diào)各自對(duì)植物群落物種多樣性形成與維持機(jī)理的觀點(diǎn)。在爭(zhēng)論的中后期，競(jìng)爭(zhēng)與生態(tài)位分化被認(rèn)為是構(gòu)建群落的主導(dǎo)因子而成為生

2、態(tài)學(xué)界研究的熱點(diǎn)。經(jīng)典的生態(tài)學(xué)理論認(rèn)為，物種數(shù)目在少于或等于限制資源的數(shù)目的條件下才能達(dá)到共存?，F(xiàn)代群落生態(tài)學(xué)家延伸了該理論并認(rèn)為，如果資源存在時(shí)間和空間上的差異，以及物種在利用限制資源的策略上存在種間權(quán)衡的話，那么大量物種就能在限制資源條件下達(dá)到共存。同時(shí)，生態(tài)位維度-多樣性假說(shuō)認(rèn)為限制資源的數(shù)目也是影響物種多樣性的關(guān)鍵因子。對(duì)于該理論的野外試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，無(wú)論是在陸地生態(tài)系統(tǒng)還是水生生態(tài)系統(tǒng)，資源添加所引起的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)引起生產(chǎn)力的增加和物

3、種多樣性的下降。我們基于該理論的假設(shè)，選擇土壤礦質(zhì)元素氮、磷、鉀和水因子作為限制性資源，以此探究資源添加與植物群落物種多樣性之間的聯(lián)系，籍以回答以下問題：
　　 (1)資源添加數(shù)目是否與物種豐富度之間存在特定的關(guān)系?
　　 (2)不同的限制資源對(duì)物種豐富度變化的影響是否是等同的?
　　 (3)資源添加引起的植物群落物種多樣性喪失的生態(tài)學(xué)機(jī)制是什么?
　　 本試驗(yàn)以青藏高原東緣的高寒草甸為試驗(yàn)研究對(duì)象，通過

4、選擇氮、磷、鉀和水四種限制資源依次組合添加，連續(xù)兩年觀測(cè)了植物群落物種組成對(duì)資源添加的響應(yīng)；并且，通過線性回歸研究了資源添加數(shù)目與植物物種豐富度之間的關(guān)系；運(yùn)用方差分析研究了植物物種豐富度、生產(chǎn)力和功能群在各個(gè)資源添加處理?xiàng)l件下的差異，同時(shí)選用植物物種功能群的平均高度計(jì)算Gini系數(shù)，用以表征不同功能群之間的物種其個(gè)體大小不整齊性程度。
　　 研究結(jié)果如下：
　　 (1)限制資源添加數(shù)目與物種豐富度呈負(fù)線性關(guān)系，且與生產(chǎn)

5、力呈正線性關(guān)系，即隨著資源添加數(shù)目的增加，物種豐富度下降、生產(chǎn)力增加。
　　 (2)以氮資源為主，添加其它限制資源(N-NP-NPK)，物種豐富度的變化更能呈現(xiàn)一種逐步下降的趨勢(shì)，而且物種數(shù)目基本上是集中在雜草類物種的喪失，其它非氮資源添加對(duì)物種豐富度未產(chǎn)生顯著效應(yīng)。同樣，涉及到氮資源添加的處理引起的生產(chǎn)力都很高：禾本科和莎草科生產(chǎn)力平均上升250％和26.4％，而豆科和雜草類物種生產(chǎn)力則平均下降28.5％和30.2％。氮磷組合

6、的添加要比單一的添加氮或磷更能夠?qū)ιa(chǎn)力產(chǎn)生顯著效應(yīng)。另外，磷和鉀的添加，無(wú)論是單一添加還是組合處理添加，都對(duì)生產(chǎn)力的變化未產(chǎn)生顯著影響。單一的水資源添加提升了生產(chǎn)力。
　　 (3)生產(chǎn)力與物種豐富度、光照之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，且隨著資源添加數(shù)目的增加，Gini系數(shù)呈上升趨勢(shì)，證明種間大小不整齊性加強(qiáng)和不對(duì)稱競(jìng)爭(zhēng)加劇。
　　 由上述結(jié)果，本文得到以下結(jié)論：
　　 (1)該試驗(yàn)支持了生態(tài)位維度-多樣性假說(shuō)，即限制資源