黄土浅层滑坡植物群落物种共存模式和关键物种识别

Studying plant community succession processes and rules on landslides after natural restoration is of great significance for vegetation restoration of landslides. At present, these studies still stick with species replacement, species diversity change and a few interspecific and plant-soil interactions. All potential interactions between plant species colonizing landslides and their co-occurrence patterns have not been explored. Moreover, the importance of strong interspecific interactions in community dynamics on landslides has not been well understood, and the presence and influences of keystone species in plant communities on landslides have not been verified. In this project, we will focus on the loess shallow landslides triggered by the continuous rainstorms at the Ansai County in northern Shaanxi Province in July 2013. Through seven-year vegetation and soil monitoring, we will use network analyses to explore all potential interactions between plant species recently colonizing landslides and their co-occurrence patterns, and then visualize and simulate the patterns. Furthermore, through the measurement of ecosystem functioning and relevant multidimensional functional traits of plants, we will analyze the influences of strong interspecific interactions on community changes in structure and functioning, and finally identify structural and functional keystone species in plant communities on landslides. This project can lay a sound foundation for discovering plant community succession and assembly rules on landslides and provide strong theoretical support for restoring vegetation on landslides and maintaining slope ecosystem functioning and stability in this study area.

研究滑坡植物群落自然演替过程和机制对于实现滑坡植被恢复具有重要的意义。现有研究仍局限在物种更替、物种多样性变化以及少数种间互作和植物与土壤互作等方面，尚未探明所有潜在的种间互作及其形成的共存模式，仍未充分理解种间强相互作用对于群落动态变化的重要性，更未证实群落中关键物种的存在和作用。基于此，本项目以陕北安塞县2013年7月特大暴雨引发的黄土浅层滑坡为研究对象，拟通过历时7年的植被和土壤监测，借助网络分析探明滑坡植物群落构建初期所有潜在的种间互作及其形成的共存模式，并实现该模式的可视化与建模；结合生态系统功能和多个维度上相关植物功能性状的测定，探明种间强相互作用对群落结构和功能变化的影响，最终识别滑坡植物群落中的结构型和功能型关键物种。该项目可为揭示该区黄土浅层滑坡植物群落演替和构建机制奠定坚实的基础，并可为最终实现该区滑坡植被恢复以及维持坡地生态系统功能与稳定提供有力的理论支撑。

研究滑坡植物群落自然演替机制对于实现滑坡植被恢复具有重要意义。现有研究仍局限在物种更替、物种多样性变化以及少数种间互作和植物与土壤互作等方面，尚未探明所有潜在的种间互作及其形成的共存模式，仍未充分理解种间强相互作用对于群落动态变化的重要性，更未证实群落中关键物种的存在。基于此，本项目以陕北安塞县2013年7月特大暴雨引发的黄土浅层滑坡为研究对象，通过历时7年的植被监测，结合多维度植物功能性状的测定，借助网络分析，探明了滑坡植物群落构建初期所有潜在种间互作形成的共存模式，并实现了该模式的建模，探明了种间强相互作用对群落结构变化的影响，识别出滑坡植物群落中的结构型关键物种，得到如下主要结论：.滑坡植物群落构建初期，群落中仅一半及以下物种形成了具有确定性而简单等级制度的稀疏的强种间互作网络。该网络具有显著的无标度特性和较高的模块化程度和稳定性，这些特性反映出滑坡植物群落对长期土壤侵蚀具有一定的抗干扰能力，同时意味着群落中存在少数影响群落结构变化的关键物种。若植物种间发生物质或信息传递，网络的非小世界性表明滑坡植物种间的传递速率较慢。随着滑坡的植被恢复，植物种间互作趋于增多增强，使形成的网络复杂性增大，而连通性强的物种对网络的瓦解作用趋于减小，因而网络的稳定性增强，进而支持了生态学中复杂性促进稳定性的核心观点。通过种间同配性/不相联性检验和指数随机图建模发现，滑坡植物种间互作关系的建立基本不取决于它们采用何种生态策略以及是否具有相同或不同的生态策略。滑坡堆积体植物群落中极少数连通性强的优势种能够较好地解释群落的结构变化，不过直到植被恢复的第六年才出现这样的结构型关键物种—异叶败酱。.该项目可为揭示该区黄土浅层滑坡植物群落演替和构建机制奠定基础，并可为最终实现该区滑坡植被恢复以及维持坡地生态系统稳定性提供理论支撑。