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云南干热河谷植被是我国西南地区干旱河谷特有的一种植被类型,植被外貌多呈“稀树草丛”或“稀灌草丛”状。作为我国热区和暖区农业开发中的一个重要区域,干热河谷生态系统功能退化和生物物种流失均很严重。原因之一是对干热河谷植被类型中群落的构建过程缺乏深入认识,植被保护和恢复进展缓慢。本研究主要从如下几个方面探讨于热河谷植物群落的构建过程:(1)考察干热河谷植物群落物种丰富度、谱系多样性与非生物因子之间的相关性;(2)分析同一河谷内部不同取样段植物群落谱系结构的特征,即谱系距离呈现离散还是聚集格局;(3)验证物种库不同时,同一河谷内部不同取样段及不同河谷间的群落谱系结构差异;(4)分析评价物种组成β多样性和谱系β多样性随非生物因子差异变化表现出的空间特征,探讨在大尺度上同一河谷内部不同段及不同河谷间群落构建中的生态和进化过程。
本文在对云南怒江、元江和金沙江干热河谷段植物群落进行大量野外调查的基础上,采用多元回归方法检验物种丰富度和谱系多样性与非生物因子之间的相关性,分析物种库大小与群落谱系多样性之间的相互关系,并计算群落谱系结构特征指数及群落草本层物种共存指数与谱系距离的关系,使用“通道——阻隔”效应假说检验同一河谷内部是否存在物种扩散“通道”及不同河谷间是否有“阻隔”效应,最后分析物种组成β多样性、谱系β多样性及其与环境因子间的关系。
调查共获得328个样地,共511个物种。金沙江的样地可以分为25个不同的植物群落类型,怒江样地可以分为18个不同的群落类型,而元江的样地可以分为13个群落类型。植物群落物种组成差异在怒江和金沙江间为0.35,怒江和元江间为0.39,元江和金沙江为0.41;(2)物种丰富度和群落谱系多样性在各江间有显著差异,非生物因子是导致差异的部分原因;(3)物种库大小与群落谱系距离关系表明干热河谷植物群落物种具有生态保守性;(4)在所有调查的样地中,净谱系亲缘关系指数NRI多数为负值,表明群落中的物种在谱系距离上呈离散状态,净谱系亲缘关系指数NRI和净最近亲缘关系指数NTI存在很大差异,后者表明谱系距离呈聚集状态;(5)同一河谷不同取样段的群落谱系距离没有都表现出显著差异,三条河谷植物群落谱系结构整体趋势相似;(6)河谷间物种可以通过“通道”作用扩散,而河谷间的“阻隔”效应不显著;(7)物种组成β多样性和谱系β多样性随非生物因子差异表现出显著的空间分布格局,地理空间距离和旱季降水差异是元江和怒江β多样性及谱系β空间格局分布的主要解释因子,而在金沙江,海拔梯度变化距离和旱季降水差异则是β多样性空间格局影响因子。
研究表明金沙江、怒江和元江干热河谷段的非生物因子是导致植物群落物种丰富度和谱系多样性差异的部分原因。群落谱系多样性深化了对干热河谷植物群落物种组成多样性的认识。多数植物群落的谱系距离结构都表现为离散格局(群落内物种亲缘关系较远),且样地草本层物种的共存几率随物种间谱系距离增大而增加,这一格局表明在小尺度上竞争对干热河谷植物群落的构建具有重要作用。群落谱系距离的两个衡量指标在不同取样段均出现不一致特征可能是由群落水平谱系信号低和干热河谷生态系统较低的稳定性决定的。从群落谱系结构的角度看,干热河谷植物群落中少数物种的丧失极有可能会对系统造成不可逆转影响。在河谷内部,物种扩散限制作用对植物群落物种组成和结构的影响不大,河谷间没有发现明显的扩散阻隔效应,这可能和干热河谷植物群落起源相似及演化历史较短有关。最后,物种组成β多样性和谱系β多样性在河谷间表现出一致的空间分布格局进一步验证了河谷间群落构建存在相似的生态过程,由β多样性和谱系β多样性表示的相似性(1-差异性)都随旱季降水差异和空间距离发生随距衰减,说明在大的尺度上,生境过滤作用在群落构建过程中具有重要作用。