高寒草地植物多样性与Godron群落稳定性关系及其环境驱动因素

doi:10.11686/cyxb2022125

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (3): 1-12.DOI: 10.11686/cyxb2022125

• 研究论文 •

高寒草地植物多样性与Godron群落稳定性关系及其环境驱动因素

雷石龙¹(), 廖李容²^,³, 王杰¹, 张路²^,³, 叶振城¹, 刘国彬², 张超¹()

^1.西北农林科技大学水土保持研究所，陕西杨凌 712100
^2.中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨凌 712100
^3.中国科学院大学，北京 100049

收稿日期:2022-03-18 修回日期:2022-04-20 出版日期:2023-03-20 发布日期:2022-12-30
通讯作者: 张超
作者简介:E-mail： zhangchaolynn@163.com
雷石龙（1997-），男，河南郑州人，在读硕士。E-mail： lsl9852817999@163.com
基金资助:
中科院战略性先导专项(XDA20040200);黄土高原干旱胁迫下白羊草根系分泌物介导的土壤氮转化机制(42177449);陕西省基础研究计划项目(2021JM-605)

The diversity-Godron stability relationship of alpine grassland and its environmental drivers

Shi-long LEI¹(), Li-rong LIAO²^,³, Jie WANG¹, Lu ZHANG²^,³, Zhen-cheng YE¹, Guo-bin LIU², Chao ZHANG¹()

^1.Institute of Soil and Water Conservation，Northwest Agriculture and Forestry Science and Technology University，Yangling 712100，China
^2.Institute of Soil and Water Conservation，Ministry of Water Resources，Chinese Academy of Sciences，Yangling 712100，China
^3.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

Received:2022-03-18 Revised:2022-04-20 Online:2023-03-20 Published:2022-12-30
Contact: Chao ZHANG

摘要/Abstract

摘要：

植物群落多样性及稳定性对草地生态系统功能的稳定发挥至关重要。本研究以青藏高原高寒湿地草甸、高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原为研究对象，基于480个野外样方调查及实验分析，运用显著性分析、回归分析和结构方程模型等方法，探究不同草地类型植物多样性与稳定性之间关系及其影响因素。结果表明：高寒草原植物多样性显著高于其他3种草地类型；高寒草甸群落稳定性最高。高寒草地中，不同的物种多样性指标与群落稳定性的关系不同，4种草地类型均匀度与群落稳定性显著负相关；高寒草甸和高寒荒漠草原中Shannon-Wiener多样性与群落稳定性显著负相关，在高寒湿地草甸和高寒草原中丰富度与稳定性显著正相关。降水量是影响高寒草地植物多样性和群落稳定性的主要因素，土壤有机碳、pH以及铵态氮含量也能通过影响植物多样性进而影响群落稳定性。综上，在高寒草地生态系统的管理过程中，需充分考虑气候和土壤因子的变化，根据草地类型制定不同的管理措施。

关键词: 高寒草地, 植物多样性, 群落稳定性, 环境驱动因子

Abstract:

The diversity and stability of plant communities is of great significance to the function of ecosystems and their ability to provide services. Drawing on field investigation and analysis of data from 480 sample plots， the present study explored the relationship between plant diversity and stability of alpine wetland meadow， alpine meadow， alpine steppe and alpine desert steppe， and also elucidated their environmental drivers using significance analysis， regression analysis and structural equation modeling. It was found that the alpine steppe had higher plant diversity than the other three grassland types， and alpine meadow had the highest community stability. The relationship between species diversity and community stability was different in the four alpine grassland types. The community evenness was negatively correlated with community stability. Plant Shannon-Wiener diversity was negatively correlated with community stability in alpine meadow and alpine desert steppe， but in contrast plant richness was positively correlated with community stability in alpine wetland meadow and alpine steppe. Precipitation is the main factor affecting plant diversity and community stability in alpine grassland. Soil organic carbon， pH and ammonium nitrogen content also affected community stability through altering plant diversity. Taken together， climate and soil factors should be considered in the management of alpine grassland ecosystems， and different management measures should be formulated for different types of grassland.

Key words: alpine grassland, plant diversity, community stability, environmental driver

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图/表 7

图1 研究区域及样点分布

Fig.1 Study area and sample point distribution

图2 不同草地类型植被群落特征、多样性和稳定性不同字母表示不同草地类型间差异显著（P<0.05），下同。Different letters indicate significant differences among different regions（P<0.05）， the same below.

Fig.2 Vegetation community，diversity and stability characteristics of different grassland types

图3 不同草地植被群落功能群地上生物量和物种数

Fig.3 Aboveground biomass and species number of functional communities of different grassland vegetation communities

图4 不同草地植被群落功能群地上生物量和物种数相对比例

Fig.4 Relative proportions of aboveground biomass and species number in functional communities of different grassland vegetation communities

图5 不同草地类型间环境因子的差异·代表异常值Present abnormal value. MAP：年均降水量 Mean annual precipitation；NH4+-N：铵态氮 Ammonium nitrogen；TP：全磷 Total phosphorus；SOC：土壤有机碳 Soil organic carbon. 下同The same below.

Fig.5 Differences of environmental factors among different grassland types

图6 不同草地类型植物多样性与群落稳定性线性回归分析

Fig.6 Linear regression analysis of plant diversity and community stability of different grassland types

图7 高寒草地植物多样性和群落稳定性驱动因素实线和虚线分别表示正作用和负作用，箭头的宽度与作用强度呈正比，箭头上的数字是标准化路径系数，***，P<0.001；**，P<0.01；*，P<0.05。J：Pielou均匀度指数 Pielou evenness index；G：Godron稳定性指数 Godron stability index.The solid line and the dotted line represent the positive and negative effects respectively. The width of the arrow is proportional to the action intensity. The number on the arrow is the standardized path coefficient.

Fig.7 Driving mechanism of plant diversity and community stability in alpine grassland

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高寒草地植物多样性与Godron群落稳定性关系及其环境驱动因素

The diversity-Godron stability relationship of alpine grassland and its environmental drivers

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图/表 7

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