滇池湖滨带生态恢复过程中陆生植物群落构建机制研究

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湖滨带作为连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的一种功能过渡区,是湖泊的天然保护屏障,基于植物群落构建的湖滨带生态恢复是高原湖泊生态修复的关键。滇池生态恢复是我国“三河三湖”重点生态治理工程之一。尽管有关滇池湖滨生境恢复的研究和实践已有诸多报道,但湖滨带陆生植物群落的构建机制则鲜有研究。植物群落的构建是生态位过程以及中性过程共同作用的结果,而干扰(特别是人为干扰)则影响着群落的形成与演替。紧邻城市的滇池湖滨区域人口密集,人为活动频繁,高强度的外界干扰影响湖滨植物群落的构建与生态恢复过程。因此,探明不同干扰背景下滇池湖滨带生态恢复过程中的植物群落构建机制对于滇池生态恢复与重建具有重要价值。本研究在对滇池湖滨带植物群落详细调查和综合分析的基础上,选取存在自然演替过程的典型生境类型与典型样地,采用系统发育和功能性状相结合的方法探究滇池湖滨陆生植物群落的构建机制,同时采用冗余分析(RDA)、方差分解分析、Mantel检验和MRM分析等方法探究影响滇池湖滨陆生植物群落构建的主要因素,从而为滇池湖滨生态恢复和管理提供科学的理论依据。主要研究结果如下:1.基于滇池湖滨带23个样地陆生植物群落的调查,根据不同的土地利用方式和人为干扰强度将滇池湖滨生境划分为湿地公园(WP)、废弃湿地公园(AW)、抛荒退耕地(AF)和自然山地(ML)4种类型,4种生境中植物物种组成以人工栽培植物为主,尤以乔灌木中栽培种最多;自然生长的物种以草本植物为主,主要分布于禾本科(Poaceae)和菊科(Asteraceae)。此外,不同生境中都出现多种入侵植物,且随着人为干扰的增强群落中入侵物种优势度愈加明显。故滇池湖滨带陆生植物群落的形成和物种组成受到明显的人为干扰影响。2.对自然山地、抛荒退耕地和废弃湿地公园3种生境10个典型样地的植物群落构建机制研究显示:10个样地植物群落优势物种的8个功能性状系统发育信号不显著,性状表现趋同;其中8个样地的群落系统发育结构指数(NRI和NTI)并不显著偏离零模型,3种生境植物群落的系统发育结构整体呈现随机格局,由此推断竞争排斥作用驱动着湖滨植物群落构建。3种生境系统发育β多样性变化格局则表明,环境异质性影响着自然山地生境中不同植物群落的系统发育多样性变化,而竞争排斥则对抛荒退耕地和废弃湿地公园植物群落系统发育β多样性起作用。3种类型生境中有大部分样地群落功能性状结构(S.E.S PW和S.E.S NN)也表现为随机格局,表明中性过程是群落构建的驱动因子。但群落功能β多样性的变化则显示,环境过滤在自然山地和抛荒退耕地生境植物群落的构建中可能起着一定作用,而废弃湿地公园植物群落的构建可能受到较强的人为干扰而在功能性状上表现出较大的差异。结合系统发育和功能性状分析,滇池湖滨带3种生境陆生植物群落的构建是竞争排斥和中性过程共同驱动的结果。3.滇池湖滨植物群落构建机制的影响因素分析表明,不同生境植物群落的叶经济谱权衡策略不同,且土壤因子与群落水平的叶经济谱权衡策略相关,表明不同类型生境中物种对环境的响应不同,环境因素在群落构建中发挥作用。群落物种组成和丰富度、系统发育结构和功能性状结构的RDA分析和方差分解分析表明,生境类型和物种入侵影响群落的物种组成,而土壤和空间因子则与物种丰富度有关;环境因子和物种入侵对NRI有较大解释度但NTI则主要受环境因子的影响;群落功能性状结构受到环境因子、空间因子和物种入侵的共同作用,且空间和环境因子对其解释度更大。群落物种、系统发育和功能β多样性的Mantel检验和MRM分析结果显示,土壤因子和物种入侵影响不同群落的物种变化,而群落系统发育和功能多样性变化只在最近邻体距离(Dnn)上受到物种入侵的影响。故滇池湖滨带植物群落构建受到多个因素综合作用,其中确定性因素(如人为干扰导致的生境差异和物种入侵)对植物群落物种组成和多样性、群落系统发育和功能结构起着主要作用,同时随机因素(如扩散限制)也影响着群落中物种的丰富度和功能多样性。综上研究结果表明,滇池湖滨带植物群落构建是以竞争排斥为主的生态位过程和中性过程共同驱动的,同时以人为活动和物种入侵为主的外界干扰、生境条件和扩散限制共同影响着群落的构建和演替过程。研究结果为受干扰植物群落的构建机制领域提供了新的见解,也将为滇池及其他高原湖泊湖滨生态恢复过程的实践与管理提供科学依据。
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