青藏高原高寒草地植物和土壤微生物多样性的年际动态及其围栏效应
文献类型：学位论文
| 作者 | 李天宇 |
| 答辩日期 | 2025-05 |
| 文献子类 | 专业学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 付刚 |
| 关键词 | 高寒草地 青藏高原 多样性 时间稳定性 土壤微生物 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 资源与环境 |
| 英文摘要 | 植物和土壤微生物多样性维持着陆地生态系统结构和功能的稳定，探讨它们的时空变化不仅有助于揭示生态系统的运行机制，还为应对全球变化、保护生物多样性和优化资源配置等提供了科学依据。青藏高原是全球气候变化的敏感区域之一，其高寒草地植物和土壤微生物多样性的时空变化是科学界普遍关注的焦点。前人围绕这一焦点进行了大量的科学研究并取得了一系列重要科研成果，这些科研成果对维护青藏高原高寒生态系统健康和人类福祉具有重要意义。然而，先前的研究仍存在以下主要不确定性：大多数研究集中在青藏高原中东部，而对广袤的西部的高寒草地关注不足（这些区域的多样性可能对气候变化和人类活动更加敏感）；同时探讨多样性及其时间稳定性的研究较少；有关多样性-稳定性-敏感性的关系尚存在争议；同时从物种、功能和系统发育三个维度量化围栏对植物α和β多样性的影响的研究较少。因此，本论文依托2000–2020年青藏高原高寒草地的植物物种α多样性和2000-2022年的土壤微生物的物种、功能和系统发育α多样性栅格数据（空间分辨率1 km × 1 km），以及2023年西藏水平样带（37对围栏内外配对样地）的植物物种、功能和系统发育α和β多样性，通过探讨青藏高原高寒草地植物和土壤微生物多样性对气候变化和人类活动的响应及其围栏效应，取得了以下主要研究结果： （1）气候变化和人类活动共同影响下的植物物种数（species richness，SR）以0.0001 yr−1速率递减（其中47.5%区域呈降低趋势），且土壤细菌功能Simpson、真菌系统发育α多样性（phylogenetic diversity）、平均最近种间系统发育距离（mean nearest taxon distance）和功能ACE的相对变化的空间平均值分别降低了0.09%、1.08%、1.16%和0.22%。相反，植物Shannon、Simpson和Pielou分别以0.0004 yr⁻1、0.0002 yr⁻¹和0.0002 yr⁻¹的速率递增（其中54.81%、56.44%、51.95%的区域分别呈降低趋势），其它土壤细菌和真菌α多样性指标则都呈增加趋势（0.08%–2.89%）。与此同时，植物SR、Shannon、Simpson和Pielou的时间稳定性的空间平均值分别降低了11.75%、8.83%、16.40% 和 10.69%（它们的时间稳定性分别在41.82%、43.77%、39.36% 和 41.25% 的区域呈上升趋势）。相反，土壤细菌和真菌α多样性的时间稳定性的空间平均值都呈增加趋势（>60%）。气候变化主导了44.12%–48.71%草地的植物α多样性的时间稳定性的变化，而人类活动主导了51.24%–55.84%草地的植物α多样性的时间稳定性的变化。气候变化主导了>56%的草地的土壤细菌和真菌物种丰富度、ACE、Chao1和Shannon，功能丰富度、ACE和Chao1，系统发育PD的变化。而人类活动主导了>57%的草地的土壤细菌和真菌的其它α多样性指标变化。气候变化主导了53.05%–65.13%的草地的土壤细菌和真菌α多样性的时间稳定性的变化，而人类活动主导了34.87%–46.95%的草地的土壤细菌和真菌α多样性的时间稳定性的变化。地理位置（经度、纬度和海拔）、气候变量（气温、降水和辐射）、土壤变量（有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮、速效磷和pH）均对植物和土壤微生物α多样性及其时间稳定性的变化产生直接或间接的影响。辐射变化的影响不容忽视，它对植物和土壤微生物α多样性及其时间稳定性的影响甚至大于气候变暖和降水变化的影响，其不仅可以直接影响植物和土壤微生物α多样性及其时间稳定性的变化，还可以通过改变土壤变量对植物和土壤微生物α多样性及其时间稳定性产生间接影响。 （2）土壤微生物多样性的时间稳定性及其敏感性并非简单的权衡或协同关系，同一变量可能既对外界干扰敏感，又因自身的较强恢复力等特质在干扰中保持群落多样性的整体稳定。如气候变化和人类活动共同影响下12.95%草地的土壤细菌的物种丰富度比土壤真菌的物种丰富度既稳定又敏感，同时19.22%草地的土壤真菌的物种丰富度比土壤细菌的物种丰富度既稳定又敏感。>65%草地的土壤微生物α多样性的时间稳定性比它们本身对气候变化和人类活动更敏感。>13.31%草地的土壤微生物多样性及其时间稳定性同时面临降低风险。 （3）整体上，围栏提高了 0.20%–26.18%的植物物种和功能α多样性以及系统发育和功能β多样性，但降低了0.70%的物种β多样性。植物多样性对围栏的响应随经度增加而增强，但随纬度和海拔升高而减弱。围栏异质化了高寒草地植物α和β多样性的空间格局。 因此，气候变化和人类活动共同影响下，植物和土壤微生物α多样性及其时间稳定性都不总是增加或降低。气候变化和人类活动共同降低了空间平均的植物α多样性的时间稳定性，却提高了空间平均的土壤微生物α多样性的时间稳定性。人类活动主导的高寒草地植物α多样性的时间稳定性的变化的草地面积更大，而气候变化主导的高寒草地土壤微生物α多样性的时间稳定性的变化的草地面积更大。辐射变化对植物和土壤微生物α多样性的影响应得到重视。土壤微生物α多样性的时间稳定性及其敏感性并不是简单的权衡关系。围栏对植物多样性的影响并不总是促进作用，故通过围栏工程提高植物多样性并不总是有效的。 |
| 学科主题 | 资源与环境 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 328 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215668]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李天宇. 青藏高原高寒草地植物和土壤微生物多样性的年际动态及其围栏效应[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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