全球变化下种内性状变异在高寒草甸群落构建和功能维持中的作用

Precipitation change and nitrogen input have profoundly altered terrestrial ecosystem structure and processes. Under the background of global change, understanding plant community assembly is an urgent need and a major challenge in ecology. Plants often display strong intraspecific variation in functional traits, and this variation influences plant responses to abiotic filters and biotic interactions, as well as community assembly processes. Integrating intraspecific trait variation in community assembly is the latest development and challenge in community ecology. This study will be conducted in an alpine meadow on the Qinghai-Tibet Plateau, and implement precipitation change and nitrogen addition treatments. Under the background of global change, we will investigate the role of intraspecific trait variation in community assembly processes, as well as the relationship of functional diversity including interspecific and intraspecific trait variation with community productivity. This study will provide data support and parameter verify for developing the theory of community assembly, and strengthen our mechanistic understanding of the effect of global changes on both biodiversity and community functioning.

降水的改变和氮的输入已经严重改变了自然群落的结构和功能。在全球变化的背景下，理解植物群落构建机制是当今生态学的迫切需求和核心课题。种内性状变异可以影响物种响应环境过滤和生物相互作用的能力，并在群落构建过程中有着潜在的作用。在群落构建理论中融入种内性状变异的因素是群落生态学发展的最新进展和挑战。本研究以青藏高原高寒草甸为研究对象，设置降雨增减和氮添加处理，应用整合种内和种间性状变异的群落生态学方法框架，研究全球变化下种内性状变异在群落构建中的作用。同时应用综合种内和种间变异的功能多样性，研究功能多样性与群落生产力的关系。本研究为完善群落构建理论提供数据补充和参数校验，并进一步提高我们认识全球变化下生物多样性和群落功能维持机制的能力。

本研究在青海海北州高寒草甸建成降水改变-氮添加实验平台。基于这一平台，我们研究了种内性状变异对降水改变和氮添加的响应，以及种内性状变异对物种共存和群落生产力的影响。我们研究发现种内性状变异在群落性状对降雨增减和氮添加响应中的相对贡献为67.5%，物种周转在群落性状对降雨增减和氮添加响应中的相对贡献为19.1%。我们研究发现降雨增减和氮添加可以显著改变TIP/IC（即种内性状变异与群落性状总变异比率），在一些处理下（N添加处理和氮添加+增雨处理），高的TIP/IC促进物种共存和提高群落物种多样性。我们研究发现种内功能多样性可以更好解释群落生产力的变化，种间功能多样性的解释次之，而总的功能多样性对群落生产力没有显著影响。总之，在降水改变和氮添加处理下高寒草甸植物群落，种内性状变异是群落性状响应降雨变化和氮添加的主要变异来源；降雨变化和氮添加显著改变了种内性状变异与群落性状总变异比率，并进而影响群落物种共存；相比种间功能多样性和总的功能多样性，种内功能多样性可以更好地预测降雨变化和氮添加下群落生产力变化。因而，我们研究揭示在全球变化背景下种内性状变异在高寒草甸群落构建和功能维持中发挥着重要的作用。