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研究成果2-国家自然科学基金地区基金:干旱荒漠水盐时空格局下的植物性状变异与多样性维持机理(31560131)
2020-01-15 18:41   审核人:

国家自然科学基金地区基金:干旱荒漠水盐时空格局下的植物性状变异与多样性维持机理(31560131

主要成果展示:

1.     干旱和盐碱化对不同组织尺度植物功能性状的影响

群落水平上,中水中盐梯度下叶片功能性状与高水高盐梯度或低水低盐梯度之间呈显著差异,并且土壤盐分和水分含量的解释量均较大且依次降低,其中土壤盐分含量的解释量为13.7%,土壤水盐比值的解释量最小,为2.4%(图1)。说明不同水盐梯度下,群落水平叶片性状的功能调节保持着资源优化配置,侧面反映出水盐异质性分布在一定程度上决定了温带荒漠区植物群落构建。

1植物群落叶片功能性状与土壤水盐的RDA排序

另一项在物种、群落水平上开展的干旱和盐碱化对植物功能性状影响的研究也发现:干旱和潮湿盐碱地荒漠植物的NP浓度较低,N:P质量比更高;与盐分的单因素效应驱动物种N浓度的可塑性不同,干旱和盐度在对植物P的可塑性和N:P的影响中相互作用(图2)。植物群落的NP含量和N:P分别与土壤水分呈显著正线性和非线性关系,干旱降低了植物群落水平N的可塑性,增加了P的可塑性(3)。以上验证了“土壤水分和盐分浓度是驱动荒漠植物叶片NP浓度在物种和群落尺度上可塑性的主要因素”这一假设。

2 干盐和湿盐地点和湿盐-非盐地点之间物种化学计量的多重比较

3 物种化学计量的变异系数(CV)与土壤水分和盐分含量之间的关系

2.     厘清干旱和盐碱化对植物群落功能多样性和系统发育多样性的影响

在干旱荒漠区,环境过滤导致功能性状的聚集,进而限制物种的迁徙和生存可能是群落构建的主要过程,然而干旱和盐碱化对局部旱地植被的多重环境过滤综合影响,及其是否会限制其功能性状和系统发育结构模式尚不清楚。基于此问题,本项目研究发现,干旱显著增加植物最大株高,比叶面积,叶面积和叶氮浓度的收敛,盐度显著促进叶面积和叶氮浓度的收敛。种间竞争增加了最大植株高度和叶面积的收敛性。系统发育史促进叶面积的明显收敛。干旱明显增加了系统发育结构的聚类,而种间竞争和系统发育结构对当地植被的功能多样性影响较弱,即干旱过滤在减少旱地植被系统发育多样性方面的作用更大(图4)。

4 基于干旱,盐度和物种丰富度及谱系多样性对功能性状的结构方程模型

3.水盐变化对艾比湖流域植物生态位的影响

为探索艾比湖流域荒漠区植物生态位对土壤水盐梯度的响应,在研究水、盐含量和植物生态位特征的基础上,应用变系数模型,分析了土壤水盐梯度下的群落组成和生态位响应趋势。研究显示,群落水平上,生态位宽度(Bi)与生态位重叠(Oij)具有一定的正相关性;说明由于资源维度的相似性增大了低Bi物种间的Oij,并且BiOij由物种向群落尺度转换时,两者之间的关系存在冗余(5)。

5 群落水平上物种生态位测度值的相关关系

当土壤盐分小于4.87 g /kg 时,生态位水效应指数[β( Xj) ]小于0,说明水分对群落生态位是呈现负效应的,反之,土壤盐分大于4.87 g /kg 时,生态位水效应指数大于0,说明水分对群落生态位是呈现正效应的,而当土壤盐分等于4.87 g /kg 时,生态位水效应指数等于06);在不考虑水分对生态位的效应时,群落生态位随着土壤盐分的减少呈现降低的趋势(6)。总的来说,在高水高盐的土壤水盐分配模式下,群落的生态位受水盐的协同作用,主要表现为升高趋势;在低水低盐的土壤水盐分配模式下,群落的生态位受水盐的协同影响,主要表现为降低趋势。

6 群落生态位对水盐的响应

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