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植物光合功能型

不同光合型(C3C4CAM)植物对环境因子的响应差异很大,了解样带上不同光合型植物的分布是准确模拟植物光合作用及其对于全球变化响应的关键。唐海萍发现沿中国东北样带C4植物分布呈现出两低两高趋势,即东部森林区、草甸草原和典型草原区C4植物分布较少,而中部的松辽谷地和西端的荒漠草原区C4植物分布较多。基于植物生理生态参数(光合速率、气孔导度和叶温与大气温度之差)构建了植物光合功能型判别模型,用马氏距离和后检验判别准则回判的准确率达到98.48%。影响C4/C3植物(Y)分布的主导环境因子为年均温(Ta)2(P2)9月份(P9)的降水,并应用回归分析方法分别建立了整个样带及样带草原区C4C3与环境因子的相关方程:

整个样带:Y0.043823+0.10787Ta0.464594P2+0.040049P9 

(p<0.001, n=5, R=0.8325)

样带草原区:Y1.0525+0.3974P10.00074H0.61596P20.070361P5+ 0.044553P6 

(p<0.001, n=5, R=0.8710)

式中:H为海拨高度(m)。C4/C3植物分布与环境因子关系的建立为基于植物光合功能型进行模型外推及准确评估植物光合作用提供了依据。

植物水分利用效率

植物水分利用效率是了解植物对于全球环境变化适应性以及预测全球变化影响的重要组成部分。基于d13C值对中国东北样带草原区植物长期水分利用效率的分析发现,羊草(Leymus chinensis)、家榆(Ulmus pumila L.)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)等随着年均降水量和年均温的增加而呈不同程度的降低趋势,中间锦鸡儿(Caragana intermedia Kuang et H. C. Fu.)、狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla Pojark.)和冷蒿(Artemisia frigida Willd.)则随环境因子变化不大。这表明,羊草、家榆、小叶锦鸡儿等将可能由于全球变暖而不同程度地衰退,中间锦鸡儿、狭叶锦鸡儿和冷蒿则可能在全球变化条件下成为优势种。在退化草地生态系统恢复实践中应该选择具有较强耐旱能力的植物种作为先锋恢复物种。

植物多样性及植物群落结构的多样性测度

沿中国东北样带生物多样性随降水的减少而减少,呈现明显的梯度变化。关于a多样性指数表现为:森林>草甸草原>典型草原>荒漠草原,分布于典型草原与荒漠草原之间的沙地类型的多样性指数高于荒漠草原。自然林群落>人工林群落;草甸草原中,羊草>线叶菊;典型草原的大针茅+克氏针茅+羊草群落的多样性指数最高,浑善达克沙地>科尔沁沙地>岭南沙地。b多样性沿样带由东向西逐渐降低,表明群落内物种被替代的速率变慢。

为研究群落结构多样性测度,李镇清通过将群落的总复杂性分解为基于无序的复杂性和结构复杂性,提出了用描述群落最小剩余码的平均码长测度的群落总复杂性与用Shannon-Wiener熵和Renyi熵测定基于无序复杂性之差表示的群落结构多样性定量指标,并利用中国东北样带调查的30个典型植物群落样方资料进行了验证。

土地利用变化对草地群落的影响

土地利用方式的变化也是中国东北样带的驱动力,是影响生态系统变化的重要因素。基于松嫩平原5个主要群落类型放牧干扰梯度对植物多样性影响的分析表明,放牧过程通过牲畜的啃食、践踏作用干扰草场环境,使草地群落的物种组成发生变化,植物种群的优势地位发生更替,导致生物多样性变化。随着放牧干扰强度加重,从盐湿化草甸到典型草原,群落植物种的丰富度呈下降趋势。b多样性显示各群落放牧干扰植物多样性的稳定性次序为:荒漠草原>典型草原>草甸草原>盐湿化草甸;羊草群落和羊草-杂类草群落植物多样性的耐牧性较差,而贝加尔针茅-羊草群落、贝加尔针茅-杂类草群落和贝加尔针茅-线叶菊群落的物种组成表现出较高的稳定性。

对于整个样带草地群落放牧干扰植物多样性变化的研究表明,中牧或重牧阶段指数达最大值,形成中牧(重牧)>重牧(中牧)>轻牧>过牧的规律。群落物种丰富度、均匀度与多样性的相关分析表明,均匀度变化对多样性变化具有更大的贡献率,而丰富度呈下降趋势,即轻牧(中牧)>中牧(轻牧)>重牧>过牧。沿样带草地群落植物多样性的分布格局是:草甸草原>典型草原>荒漠草原>碱化草甸,并且群落物种丰富度对多样性贡献率最大。

 
 

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