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人类活动和全球气候变化正在剧烈改变着“环境筛”的作用强度,而“环境筛”作用强度的改变会直接影响植物性状,进而影响群落乃至整个生态系统的结构和功能。随着植物功能性状在生态系统进程中重要作用的研究及基于性状的群落构建理论的提出,利用植物功能性状预测群落动态和解释群落构建已成为当前群落生态学研究热点。受人类活动和气候变化的影响,内蒙古草原群落异质程度很高,本研究旨在研究内蒙古草原区主要群落的植物叶功能性状对不同利用方式和水热梯度的响应,建立物种水平性状与群落结构及群落性状的关系。
在内蒙古典型草原区设置3种不同土地利用方式(即无牧无刈割、放牧不刈割和无牧一次刈割),经过8年不同土地利用方式处理后,在2010年和2011年采用样方法进行群落调查,并测量了3种不同土地利用方式下群落内6个共有种的植物功能性状。结果显示:(1)群落特征、物种功能性状和性状可塑性受利用方式、年际以及它们的交互作用影响显著。(2)植物性状与其相对丰度之间的相关性较弱。仅在2010年的放牧不刈割利用方式下发现,物种相对丰度随着其叶片氮含量的增加而减小。(3)植物性状可塑性与其相对丰度之间存在一定的关联性。在无牧一次刈割利用方式下,2010年的测定结果显示,比叶面积可塑性和光合氮利用效率可塑性高的物种其相对丰度较小;2011年的测定结果显示,株高可塑性高的物种其相对丰度较大。
在内蒙古中东部草原区,根据现存草原区水热条件的空间组合,选择典型的地带性植物群落设置了13个样地,所选样地的利用方式均为轻度放牧利用。对这13个样地进行传统的群落调查,并测量主要物种的植物功能性状。结果显示:(1)植物叶性状与生物气候因子之间的相关关系有50%为显著相关;群落加权性状平均值与生物气候因子之间的相关关系有7.5%为显著相关;群落加权性状方差值与生物气候因子之间的相关关系有12.1%为显著相关。(2)昼夜温差月均值是影响物种水平和群落水平叶性状的关键因子,气孔导度对昼夜温差月均值的响应非常敏感。(3)物种水平上绝大多数性状间表现出显著的相关性;而群落水平上性状(CWM和CWV)间的关联较弱。
本研究的结果表明,植物功能性状对人类活动和气候变化的响应显著。利用植物功能性状的响应可以预测内蒙古草原群落在不同土地利用方式下的动态,并能为解释内蒙古草原群落构建机制提供理论依据。