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生物多样性视角下土地利用强度对生态系统服务影响机制

文献类型:学位论文

作者文志
答辩日期2020-06
文献子类博士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师郑华
关键词土地利用强度变化,生物多样性,生态系统服务,生态系统管理 land-use Intenstiy Change, Biodiversity, Ecosystem Services, Ecosystem Management
学位名称理学博士
学位专业生态学
其他题名Influence mechanism of land use intensity on ecosystem services from the perspective of biodiversity
英文摘要

       土地利用变化直接影响与人类福祉息息相关的生态系统服务,进而受到广泛关注,但土地利用变化对生态系统服务的影响机制仍有待深入探讨。土地利用变化既包括类型转换,也包括利用强度变化,二者均直接驱动生物多样性变化,导致生态系统属性和生态系统服务产生链式响应。生物多样性变化既是土地利用变化的后果,又是生态系统服务变化的驱动力之一。基于生物多样性变化,解析土地利用变化对生态系统服务的影响途径和强度,对于认识生态系统服务变化机制、加强生态系统服务管理具有重要的理论意义与应用价值。
     本研究围绕土地利用类型、强度与生态系统服务的关系,在土地利用变化突出的海南中部山区,实地观测了土地利用强度梯度下植物物种及功能性状(树高、比叶面积和叶片干物质含量)、土壤微生物和生态系统属性(盖度、凋落物、根长密度、土壤有机质和土壤总孔隙度);定位观测了三种重要的生态系统服务(土壤水源涵养、水文调节和土壤保持),评估了与土壤养分和水分有关的生态系统多功能性(定义为生态系统同时提供多种服务的能力);解析了土地利用强度通过植物物种多样性、植物功能性状的优势度和多样性、土壤微生物多样性及生态系统属性对单种生态系统服务及土壤多功能性的影响路径。主要结果如下:
     (1)土地利用强度分别解释了植物多样性16-80%变化和土壤微生物多样性15-29%变化。土地利用强度增加显著提高了比叶面积优势度和土壤真核微生物多样性(P<0.05),但降低了植物物种丰富度、植物物种均匀度、功能多样性和土壤细菌多样性(P<0.05)。此外,植物物种丰富度及功能多样性与土壤细菌多样性关系显著,而比叶面积优势度与土壤真核微生物多样性关系显著(P<0.05)。
     (2)土地利用强度增加显著影响土壤水源涵养服务(P<0.05)。土地利用强度增加通过植物物种丰富度、比叶面积优势度和树高多样性产生间接效应降低了土壤水源涵养。植物物种丰富度和树高多样性不仅直接影响土壤水源涵养,还可通过凋落物和土壤有机质发挥间接影响;树高多样性对水源涵养服务总效应高于植物物种丰富度和比叶面积优势度。
     (3)土地利用强度可解释水文调节服务变化的49%,其通过植物物种丰富度、树高多样性和根长密度分别解释变化的8.1%、16.7%和19.2%。植物物种多样性直接和通过根长密度间接调节水文调节服务,树高多样性则通过直接和通过根长密度和土壤总孔隙度间接影响水文调节服务。
     (4)土地利用强度可解释土壤保持服务变化的25%,其通过植物物种均匀度和树高多样性分别解释变量的1.4%和11.6%。土地利用强度增加导致植物物种均匀度降低引起凋落物和土壤总孔隙度下降,进而影响土壤保持服务;但树高多样性降低直接和通过凋落物和土壤总孔隙度间接调控土壤保持服务。
     (5)土地利用强度可解释土壤多功能性变量的70%,其通过植物物种丰富度和树高多样性分别解释变量的10.4%和59.6%。土地利用强度增加导致的植物物种丰富度降低通过土壤细菌多样性间接影响土壤多功能性,但树高多样性直接和通过土壤细菌多样性间接影响土壤多功能性。树高多样性对土壤多功能性总效应高于植物物种丰富度和土壤细菌多样性。
      可见,土地利用强度增加导致多个生态系统服务退化,不同生物多样性组分介导了土地利用强度对不同生态系统服务的影响,表明仅关注单一生物多样性组分及单种生态系统服务不仅低估生物多样性丧失对生态系统服务的影响程度,而且会低估土地利用强度变化对生态系统服务的影响。其中树高多样性对多种生态系统服务总效应高于其他生物多样性组分,土地利用管理中维持树高多样性可更有效地保障生态系统服务的供给。     

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源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43672]  
专题生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
文志. 生物多样性视角下土地利用强度对生态系统服务影响机制[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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