短期增温对晋北半干旱赖草草地植物群落特征的影响

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pudding_dophin
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过去一百年来,全球气候趋向于变暖。全球气候变暖影响陆地生态系统环境和群落特征,作为重要生态系统之一的草原生态系统其结构特征和生态功能受到深刻影响。但是,生态系统结构和特征变化是缓慢过程,因此模拟气候变暖对草地生态系统功能的影响,可以预测未来草地生态系统的变化趋势。本研究以晋北半干旱赖草草地为研究对象,于2018年7月设置开顶式增温装置(OTCs,Open Top Chambers)模拟5个梯度增温试验,分别为四边形边长200cm,高度为0cm(CK)、底边长为100cm,高度为40cm(W1)、底边长为110cm,高度为60cm(W2)、底边长为120cm,高度为80cm(W3)、底边长为130cm,高度为100cm(W4),OTCs顶边边长均80cm。试验采用随机区组设计,5个重复。观测2018-2020年生长季晋北半干旱赖草草地环境因子、植物群落特征变化,分析环境因子与植物群落特征的相关关系,探讨短期增温对晋北半干旱赖草草地群落结构特征的影响。研究结果如下:1.短期增温显著增加了空气温度和土壤温度(0-10cm),降低了土壤湿度(0-10cm)(P<0.001)。不同梯度增温处理下,空气温度、土壤温度和土壤湿度的变化规律一致,均呈非对称性单峰曲线。2019年,与对照相比,W1、W2、W3、W4增温使空气温度分别升高了1.34℃、1.59℃、2.21℃、3.69℃;土壤温度分别升高了0.66℃、0.73℃、0.80℃、0.98℃;土壤湿度分别降低了1.59%、1.90%、2.44%、2.90%。2020年,与对照相比,W1、W2、W3、W4增温使空气温度分别升高了2.45℃、2.69℃、2.84℃、4.25℃;土壤温度分别升高了0.40℃、0.41℃、0.53℃、0.85℃;土壤湿度分别降低了1.07%、1.29%、2.18%、2.39%。短期增温导致浅层土壤温度升高、土壤变得干燥。2.短期增温显著降低了草地植物群落多度(P<0.001)、高度和盖度无显著差异(P>0.05)。多度、高度、盖度均随着月份的推移呈先增加后降低的规律,8月份最高。植物群落多度在CK处理下最高,W4处理下最低;植物群落高度在W2处理下最高,CK处理下最低;植物群落盖度在W1处理下最高,W3处理下最低;梯度增温处理对植物群落多度有显著影响(P<0.001),年份对草地植物群落多度、高度和盖度的影响均显著(P<0.001)。禾草植物群落的重要值沿增温梯度呈先增加后降低的趋势,适当增温促进禾草的生长,而温度过高则促进杂类草的生长。3.短期增温对草地物种数、多样性均无显著影响(P>0.05)。4.短期增温对植物群落生物量无显著影响(P>0.05)。5.短期增温处理下,空气温度与物种数、物种多样性指数均呈显著负相关关系(P<0.001)。土壤温度与植物群落盖度呈显著正相关关系(P<0.001),与物种数、多样性指数不存在相关关系(P>0.05)。土壤湿度与植物群落多度、盖度和高度、物种数和多样性指数均有显著正相关关系(P<0.001)。相关分析表明,在干旱环境下,土壤湿度是植物群落组成改变的驱动因子。综上所述,增温改变了草地环境因子,使其越来越温暖和干旱。增温改变了植物群落的组成和结构。适当的增温对植物的生长有促进作用,温度过高则会有抑制作用,使植物群落趋于单一化。空气温度和土壤湿度与植物群落多样性有相关关系。
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