来源:Sustainability 发布时间:2022/3/25 18:28:20
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土壤有机质和物种库对物种丰富度的影响:张家口山谷案例 | MDPI Sustainability

论文标题:Importance of Soil Organic Matter and the Species Pool for Local Species Richness in Montane Ecosystems

期刊:Sustainability

作者:Xiang Li,Wenhao Hu and Zhenrong Yu

发表日期:24 September 2021

微信链接:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1MzEzNjgxMQ==&mid=2650061249&idx=

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期刊链接:https://www.mdpi.com/journal/sustainability

引言

植物物种丰富度对环境过滤器的响应和保护管理具有重要意义。区域物种库对植物物种丰富度影响的研究,大多忽视了小的空间尺度的探究。本文探讨了多元背景下区域物种库对当地植物物种丰富度的影响。作者在张家口市崇礼区三个峡谷的样品带上对植物群落进行了采集 (样品分布见图1),比较了不同生境 (生态环境) 不同区域的物种丰富度和物种组成的多尺度差异,并采用分段结构方程模型分析了区域物种库、生境物种库、土壤资源有效性和暴露度对当地植物丰富度的相对重要性。

图1. 湖北省张家口市崇礼区三个山谷取样样地。

方法

作者调查选取了四种常见的生境类型进行采样:草地、灌丛、纯林和混交林。研究小组分别在每个生境类型中建立3个20 × 20 m2样地作为植被记录的基础,在每个山谷建立15个采样地。此外,研究小组采用重铬酸钾氧化法 (Walkey-Black法) 对土壤有机质进行了分析。在数据分析方面,研究小组使用单因素方差分析来比较植物丰富度,同时使用Tukey HSD测试来比较生境类型和区域之间的差异,并采用基于Bray-Curtis距离的相似性分析 (ANOSIM) 方法对物种组成进行了比较。研究小组通过建立分段结构方程模型 (SEM),检验了与当地土壤资源因子、物种库和当地植物丰富度相关的不同因果假设。

结果与讨论

研究小组在研究地点共发现199种植物。在多样性组成 (图2) 中,α多样性对物种丰富度的贡献最小;在不同生境类型和不同山谷中,β2多样性对物种丰富度 (γ) 的贡献最大。这说明不同山谷间的物种更替率显著大于不同生境间的物种更替率,而β1多样性的贡献率则呈现出不同的模式。

图2. 不同生境类型和不同谷地的植物多样性 (平均物种丰富度) 组成,将γ多样性分为样地内的α多样性、生境类型/谷地内的β1多样性、生境类型/谷地间的β2多样性。

不同山谷间的物种更替率显著大于不同生境间的物种更替率。广义结构方程模型 (图3) 表明,高度、坡度方向、土壤有机质、区域物种库因子均直接或间接影响植物物种丰富度。随着海拔的升高,植物物种丰富度降低,而有机质含量增加。物种丰富度与土壤有机质呈显著正相关,区域物种库对土壤物种丰富度有显著影响。然而,生境或生境物种库对当地植物物种丰富度没有显著影响。土壤有机质对当地物种丰富度保护的影响最大,提高植物丰富度的土壤资源可用于恢复和管理。而更大规模的物种分布格局监测和跨生境或区域的复制将有助于更好地评估物种分布格局,为进一步的物种管理提供了参考。

图3. 植物物种丰富度的广义结构方程模型 (SEM) 图。箭头表示因果关系的流程,粗绿线表示显著正相关 (***p < 0.001),细绿线表示显著相关 (**p < 0.01),红线表示显著负相关。所有的线都用标准化的路径系数标记,没有线表示假设的关系不显著 (p > 0.05) 或没有生态意义。

结论

土壤有机质是影响当地植物组合最重要的非生物因子,区域物种库在影响物种丰富度方面也发挥着重要作用。研究结果表明,不同生境下,物种组成有显著差异,物种丰富度差异也比较大,但这些生境间的差异不显著。由于当地物种丰富度受土壤特性和利用的影响最大,野生生境保护工作应从土壤和植被监测研究开始,以便进行合适的区域管理。在较小的空间尺度上,区域物种库在不同环境过滤器的作用下也会对区域物种丰富度产生显著影响。

然而,生物多样性的产生是一个十分复杂的现象,物种丰富度的变化受到许多未知因素的影响。因此,本文建议,城乡规划应基于详细的结构调查,采用多层次、多尺度的方法。

原文来自Sustainability 期刊

Li, X.; Hu, W.; Yu, Z. Importance of Soil Organic Matter and the Species Pool for Local Species Richness in Montane Ecosystems. Sustainability 2021, 13, 10634.

Sustainability 期刊介绍

主编:Marc A. Rosen, University of Ontario Institute of Technology, Canada

期刊主要涉及环境、经济、社会、工程科学等领域的可持续研究。

2020 Impact Factor:3.251

2020 CiteScore:3.9

Time to First Decision:15.4 Days

Time to Publication:41 Days

 
 
 
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