《基于时空动态的小兴安岭农学植物物种多样性变异规律.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于时空动态的小兴安岭农学植物物种多样性变异规律.docx（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、基于时空动态的小兴安岭农学植物物种多样性变异规律第 1 章 绪论1.1 研究背景衡量一个国家综合国力、文明水平和持续发展能力高低的重要标志就是自然保护区的生物资源状况1。自然保护区内由于相对较轻的干扰而成为物种最丰富的地区，是我国生物多样性保护最核心的的区域，但是由于近代商业化的发展以及相关的法律法规、管理方面的不健全，保护区内生态环境遭到破坏的现象时有发生2，数据显示现在的物种灭绝速度是自然灭绝速度的 1000 倍3，全球有 10%的物种面临灭绝，由于每种物种在生态系统中都占有一定的生态位，物种灭绝致使群落结构不断改变，影响了生境的变化以及生态系统的结构与功能，因此开展自然保护区森林植物多样
2、性的调查，科学评价其物种保护价值的工作迫在眉睫。有效的物种保护需要基于可持续;理念4,5，从而实现生物多样性的良性发展。截至 2016 年 7 月，我国已经建立了 2740 处自然保护区，全国陆地自然生态系统中90%以上都已经建有代表性的自然保护区，89%的国家重点保护野生动植物种类在自然保护区内得到保护6，保护区数量大，统一评价体系、评估保护区保护价值、确定优先保护次序，对于生物多样性的保护变得尤为重要，为此国内外学者对保护区评价的研究做了大量工作7-14，但至今始终没有形成统一的评价体系。选择合理的评价指标与标准，对自然保护区物种保护价值进行评价，确定保护优先性具有重要意义，也可以为小兴安
3、岭地区自然保护区的有效保护与管理提供理论基础和科学依据。.1.2 研究意义物种多样性是物种均匀度和丰富度的综合表现15，反映出在不同自然环境条件下群落之间的相互关系及其异质性。对于具体的植物群落，生境条件的改变会导致群落内植物结构功能都相应发生变化，可以说导致多样性形成的主要原因是群落间的生境异质性16。环境因子对物种分布及多样性的形成具有重要影响17。其主要包括地形因子18、土壤因子19、气候因子以及生物因子16。从全球尺度上来看，气候条件和地形地貌是影响群落物种多样性的主要因素。相反，从区域尺度上来说，决定了植物群落分布的则是地形、土壤养分等环境因素20。环境因子与物种多样性的关系极其复杂
4、，并不是由单个环境因子造成的，而是多因子之间复杂的相互作用21。通过研究物种多样性及影响其格局的环境因子，对于维持植物群落结构及生态系统的稳定性具有重要意义。物种多样性的研究、保护与持续利用是生物多样性的核心内容，而物种多样性沿时空动态的分布格局一直是生态学研究的热点问题之一，它不仅可以区分多样性程度不同的区域，而且还可以揭示物种丰富度与环境梯度、物种演化与迁移等因素之间的关系。目前普遍认为引起群落间多样性差异的主要因素是群落间的生境异质性22，因此探讨物种多样性沿纬度梯度、群落演替的变化规律，有利于了解森林群落结构的组成、分布格局及其形成机制，对生物多样性的保护及利用具有重要意义，通过评估自
5、然保护区的保护价值可以为濒危物种保护和保护区规划及可持续发展提供理论依据。.第 2 章 研究区概况2.1 小兴安岭地区概况小兴安岭位于黑龙江省中北部，属温带季风性气候，北部以黑龙江为界，东接三江平原，西与松嫩平原相邻，是东北边疆重要门户。东西宽 210km，南北长 450km，森林面积 500 多万 hm2，森林覆被率 72.6%，年降水量为 550700mm 之间，降雨多集中于夏季。四季分明，冬季严寒干燥，夏季温暖湿润。山脉走向为西北东南，中部山势较为平缓为低山丘陵地区。建群种是以红松为主的针阔混交林52，红松蓄积量十分丰富，约占全国的 50%。随着生态群落的演替和近代的破坏形成了各种次生林
6、，目前的树种主要有针阔混交林、蒙古栎、落叶松林、云冷杉林、山杨次生林、阔叶红松林、白桦林等林型，植物资源丰富，是我国北方的生物多样性宝库，位置图 1-1 所示。胜山森林国家级自然保护区是省级自然保护区，2003 年建立，2007 年晋升为国家级自然保护区，是黑龙江省内面积最大的森林生态系统的自然保护区，也是中俄边境面积最大的保护区之一。胜山森林国家级自然保护区地处中俄边境，在大兴安岭和小兴安岭的过渡区域内，北纬 49°25′49°40′，东经 126°27′127°02′，拥有我国分布最北边的原始红松林53，保存非
7、常完整，保护区内林型齐全，植物种类丰富，具有 5 种主要植被型包括森林、沼泽、草塘、灌丛、草甸，9 种植被亚型，总面积达 6 万多公顷，其中核心区面积、缓冲区面积、实验区面积分别占 30.34%、占 21.83%、占 47.83%，具有重要的生态价值和科研价值。.2.2 红星森林湿地国家级自然保护区概况红星森林湿地国家级自然保护区位于大庆市东，安达市北，处于温带和寒温带过渡区域，是目前保存最完整的森林湿地生态系统，2003 年建立，2008 年经国务院批准升级为国家自然保护区，因为它开发时间较晚，受人为破坏较小，因此原始群落结构保存非常完整，具有较高的生物多样性资源，保护区内主要林型为阔叶林和
8、针阔混交林，被称为 黑龙江动植物资源保库; ，总面积达 10 万多公顷，主要的森林湿地类型有沼泽化草甸湿地、藓类沼泽湿地、泛洪平原湿地、灌丛沼泽湿地、草本沼泽湿地，河流湿地、森林沼泽湿地等 7 种类型，约占保护区面积的一半，对于保护野生动植物资源和森林湿地生态系统多样性发挥着重要的作用。.第 3 章 研究方法.93.1 样地设置与调查.93.2 物种多样性测度方法.93.2.1 α-多样性.93.2.2 β-多样性.103.3 数据分析.11第 4 章 基于纬度梯度多样性变化.124.1 基于纬度梯度草地、白桦林、落叶松林α多样性变化.124.2 基于纬度梯度
9、草地、白桦林、落叶松林β多样性分析.144.3 小结与讨论.154.3.1 基于纬度梯度α多样性变化规律.154.3.2 基于纬度梯度β多样性变化规律.16第 5 章 基于森林群落演替动态多样性变化规律.185.1 森林群落演替中α多样性变化.185.2 森林群落演替中β多样性变化.185.3 小结与讨论.22第 5 章 基于森林群落演替动态多样性变化规律5.1 森林群落演替中α多样性变化本研究采用空间代替时间的方法分析了小兴安岭 5 个国家级自然保护区森林演替中的多样性变化规律，通过表 5-1 可以看出红星的中后期群落杂木林与
10、演替早期的草地和演替后期的针阔混交林的香农-维纳指数、均匀度指数、辛普森指数均表现为显著（P0.05），友好的针阔混交林与草地、红松林的均匀度指数、辛普森指数均表现为显著（P0.05），5 个保护区内香农-维纳指数、丰富度指数从演替初期到演替中后期不断增大，中后期达到最大值，演替后期开始下降，与中期物种丰富度假说基本一致。均匀度指数和辛普森指数整体波动不大，顶极群落物种丰富度和均匀度均低于前期，而辛普森指数高于前期。通过表 5-3 和表 5-4 我们看出大沾河地区和友好地区的红松林相比于其他 5 种林型的 CJ、CS指数整体表现为先增加后减少，而βC指数表现为;趋势。表 5-5 和表
11、 5-6中乌伊岭地区和红星地区的红松林相比于其它林型 CJ、CS指数则表现为逐渐增加。表5-2 中胜山地区的红松林相比于其它林型 CJ、CS指数基本呈现递减趋势。而通过比较相邻林型之间的β多样性我们发现，乌伊岭地区与红星地区的 CJ、CS指数呈递增趋势，其他 3 个保护区 CJ、CS指数整体为先增大后减小。.结论（1）小兴安岭样地不同类型群落的多样性指数和丰富度基于纬度的反映机制表现为负相关，群落层片中占主导地位的是草本层，草本层主导着群落结构和多样性的变化。（2）物种多样性是群落稳定性的基础或必要条件，友好保护区内内植物共有种较高，中域效应;表明此处可能为群落交错区域。（3）α和β多样性均表明生境过滤作用是在时空动态中影响多样性的反映机制，空间距离和环境异质性可以通过影响物种形成、扩散和生态位过程，影响群落的结构和多样性。（4）保护区群落物种分化程度较低，主要物种集中于优势科，群落结构呈现单调化的特点，与东北植物区系的特点一致。（5）本研究基于定量化构建的物种保护价值评价方法能较好的体现不同保护区物种保护价值的差异以及保护优先性。.参考文献（略）