黄河三角洲典型植被物种功能生态位和环境耦合机制研究

The researches on adaptive mechanisms of wetland typical plant species to environmental changes have vitally scientific importance to the restoration and monitoring of wetland ecosystem. In this study, we will focus on the vegetation in the Yellow River Delta. Representative sampled areas should be selected to investigate the communities' characters and habitat environments. We can subsequently identify the predilection of resources selection to different species in the habitat preference and the possibility of species composition. The pattern of regional distribution to the vegetation and the models of community productivity can also be established. Based on the survey in the field, dominant environmental factors can be selected for the indoor environmental simulated experiments to the typical plant species. The relationships between the plant functional traits and the environment surrounded can be measured and analyzed in two scales from the individuals to the communities. Combining the adaptive mechanisms of individual allometry and phenotypic plasticity with the inter-specific niche changes between different species composition, we can find out the differences of plant functional traits between different environments and different species combinations, and design the models of plant functional niches to different species. Through the relationship between the biomass of the individuals and the productivities of communities, we can integrate the different research scales, so that the coupling models of individual-environment and community-environment can be taken forward and reverse prediction and validation, leading to a better interpretation of vegetation distribution pattern and community succession in the Yellow River Delta.

进行湿地植被典型物种对环境变化的适应性机制研究，对于湿地生态系统的恢复和监测具有重要的科学意义。本研究以黄河三角洲典型植被物种为研究对象，选取代表性样地进行野外群落调查和生境分析，确定不同物种的栖息地资源偏好和可能的物种组成方式，建立区域植被分布格局和群落生产力模型，并在此基础上筛选主导环境因素，进行典型物种的室内环境控制实验，从个体和群落两个尺度上了解物种功能性状与所处环境的相互关系，结合个体的异速生长、表型可塑性等适应调节机制，以及与不同物种的种间生态位变化关系，探寻不同环境下以及不同物种在群落组合中的功能性状差异，构建物种功能生态位模型，并通过个体生物量和群落生产力的关系，将不同尺度的研究进行有机整合，使个体和群落的环境耦合模型可以相互进行正向和反向的预测和验证，从而更好地解释黄河三角洲植被分布格局及群落演替规律。

湿地植被作为地球重要的生态系统之一，在湿地生态系统恢复和监测中具有重要的指示作用，因此进行湿地植被物种适应性特征与环境变化的耦合机制研究就显得尤为重要。本研究以黄河三角洲典型植被物种为研究对象，选取代表性样地进行野外群落调查和生境人工干扰实验，并进行典型物种的大田和室内环境因素的控制实验，从个体和群落两个尺度上分析物种功能性状与所处环境的相互关系，取得了如下的研究成果：（1）野外群落调查确定了黄河三角洲主要物种的功能型以及调查样地的群落功能型，并探讨物种功能型与功能性状经济学频谱的共性关系，有利于后续分析群落的功能变化与环境的耦合关系；（2）大田实验对不同根系统功能型物种的研究，明晰了与之对应的水分功能和光合响应的差异，表现为深根植物耐受性强但恢复较慢，浅根植物耐受性差但恢复较快；（3）水盐扰动的控制实验对碱蓬种子、个体和种群都产生了影响，且随研究尺度的增加而负效应降低，并为随后的种群层面的功能生态位的构建提供了数据支持；（4）野外控制实验重点关注了干扰的方式、强度、频度等对特定群落、不同生境群落、不同生物多样性群落的结构和功能的影响研究，发现早期的轻微干扰对重盐碱群落影响不容忽视，干扰强度的影响符合中度干扰理论，对称性干扰方式对群落功能的影响要小，物种多样性高的群落抗干扰的能力和恢复能力较强；（5）物种间的相互关系受物种组成、生境条件、生长期变化的影响，在不同干扰实验中表现出正负相互关系的权衡，为随后的群落层面的功能生态位的构建提供了数据支持；（6）通过参考多种生态学经典理论和公式，结合研究物种的特性，构建和修订了功能生态位的计算方法，并用前期实验数据进行了模拟分析，功能生态位的变化可以较好的关联其他参数，从而可以用于分析群落层面可能的变化情况；（7）创新的等高线提取模型通过植物功能性状的组合可以定位生境参数，以此为基础，可以进行多物种依托的、多环境因素结合的、不同尺度规模的气候预测代理模型的发展模式。本项目将不同尺度的研究进行有机整合，可以对环境–个体–种群–群落的耦合模型进行上行和下行的预测和验证，从而更好地解释黄河三角洲植被分布格局及群落演替规律。