山地城市自生植物功能性状对城市化的响应与适应机制

Urbanization is one of the leading drivers of regional biodiversity loss for plant communities. Understandings of how plants cope with urbanization will provide invaluable information for the conservation and management of urban biodiversity. While existing studies on how urbanization affects urban plant communities mostly focus on the diversity patterns along the urban-to-rural gradient, the lack of considering specific landscape and environmental factors, stressors and plants’ physiological responses therefore limits the understandings of specific mechanisms through which urbanization affects urban plant communities. In this study, a number of factors and stressors which are likely to be key determinants of the composition and distribution of the urban spontaneous plant communities in a mountainous city are evaluated. Then using on a trait-based framework, a combination of plant functional traits that are sensitive to urban environmental fluctuations are summarized. Finally, through the investigations of the divergence of plant functional traits, the responses of urban spontaneous plant communities to urbanization as well as their adaptation strategies are explored. This study hopes to contribute to future studies on the maintenance of urban biodiversity and urban ecosystem functions and services.

城市化是导致区域尺度上植物群落多样性丧失的重要原因之一，明确城市化过程中植物群落的响应和适应机制，对于城市生物多样性的保护与管理至关重要。目前城市化背景下的植物群落研究多为基于城市化梯度和群落多样性指标的格局评价；由于缺少对城市化过程中具体景观和环境要素、胁迫因子以及植物生理响应的关注，此类研究在相关过程和机制的解析方面存在一定限制。本研究以山地城市自生植物群落为对象，在考虑山地城市经济文化背景、城市发展格局和自然本底等特征基础上，提取城市化过程中与自生植物群落组成和分布关联性强的关键景观、环境要素以及胁迫因子。同时，基于对群落植物功能性状的测定，筛选城市化响应敏感的功能性状组合。通过评价特定功能性状或性状组合的分化格局，解析山地城市自生植物群落对城市化的响应和适应机制，以期为城市生物多样性、山地城市生态系统功能和服务的维持提供理论支撑。

城市化是导致区域尺度上植物群落多样性丧失的重要原因之一，明确城市化过程中植物群落的响应和适应机制，对于城市生物多样性的保护与管理至关重要。城市化所伴随的土地利用变化改变了植物赖以生存的环境条件，对植物的生长、发育、繁殖和扩散产生显著影响，还能对城市植物群落的物种组成造成筛选和过滤。本项目以重庆市为研究区域，以自生植物为对象，结合山地城市的城市化特征和研究区内的生境特征，开展了自生植物群落多样性的调查和植物功能性状的采样。本项目最终选择了能够反映植物生活史对策及其环境适应性的典型植物功能性状进行了测定，建立了自生植物功能性状数据集。本项目选取的植物功能性状指标包括物种起源、生活型、光合途径、种子散播特征、种子大小、平均高度、最大高度、叶绿素含量、比叶面积（SLA），叶片碳（C）、氮（N）、磷（P）含量及C/N、C/P、N/P比。最后，基于植物功能性状对城市化的响应，筛选出了城市化响应敏感的功能性状组合，探讨了城市化对于城市植物的过滤和筛选机制，进一步讨论了自生植物群落对于山地城市复杂自然本底、特殊城市形态及发展格局的响应。本项目结果表明，不同生活型、不同来源植物为适应城市环境采取了不同的生存策略。本地种与外来种之间的功能性状差异不显著，但不同生活型自生植物功能性状之间存在较大差异。自生植物的SLA、叶片N含量及C/N比、N/P比是响应城市化的敏感指标；经历了长期城市化的城市核心区域，更倾向于选择具有“获取型”资源利用对策（如高SLA、高叶片N含量）的物种。在不同生境水平上，叶片P含量、N/P、C/P比差异显著，而植物功能性状之间的关系会受到生境影响而发生策略位移。本项目主要结果和发现不仅可以补充山地城市植物功能性状原位测量数据的空白，还有助于理解山地城市特殊景观格局下的城市自生植物适应策略，也将对山地城市城市生态系统的管理提供数据和理论支持。