基于系统发育和功能性状的高寒草甸空斑植被恢复过程研究

Throughout the world, grasslands have been degraded by human disturbances and climate changes. Growth and decline of gap, as one important component of community dynamics, influences the maintenance of diversity and functioning in grassland. The imbalance of gap dynamics is one important manifestation and also one important cause of grassland degradation. This study will be conducted in an alpine meadow on the Qinghai-Tibet Plateau, and implement gazing, nitrogen addition and gap size treatments. We will investigate the effect of regeneration mode (seed regeneration vs. clone growth), grazing, nitrogen addition and gap size on gap revegetation processes, using phylogenetic and trait-based approaches. The key aim of this study is to explore temporal phylogenetic and functional patterns in processes of gap revegetation. This study will be helpful to understand the rules of gap revegetation in an alpine meadow in background of human disturbances and climate changes, and provide basis for decision-making and theoretical support of degraded grassland management.

人类干扰和全球变化引起了大规模的草地退化。空斑（gap）的消长是草地群落动态的主要组成部分，影响着草地群落物种多样性和功能维持。空斑消长失衡既是草地退化主要表现之一，又是草地退化主要原因之一。本研究以青藏高原高寒草甸为研究对象，应用系统发育和基于功能性状的方法，研究更新方式（种子更新和克隆更新）、放牧、氮素添加和斑块大小等多种因素对空斑植被恢复过程的影响。本项目将着重分析恢复过程中群落系统发育和功能结构的变化以及物种更替（物种定居和局部消亡）的系统发育和功能模式。本项目旨在从系统发育和功能性状的角度理解人类干扰和全球变化下草地空斑植被恢复的规律，并为退化草地的管理和恢复提供理论依据。

本研究在青海海北州建成高寒草甸空斑微演替实验平台。基于这一平台，我们研究了更新方式（种子更新和克隆更新）、放牧、氮素添加和斑块大小等多种因素对空斑植被恢复过程的影响，以及高寒草甸空斑植被恢复过程的系统发育和功能生态学规律。我们研究发现克隆更新是高寒草甸空斑植被盖度恢复的主要方式，而克隆更新和种子更新对高寒草甸空斑植被物种多样性恢复的作用相当。我们发现更新方式、放牧、斑块大小对空斑植被盖度有显著影响，斑块大小可以修饰更新方式对空斑植被盖度恢复的影响；更新方式、氮添加、放牧、斑块大小对空斑物种多样性有显著影响，放牧处理可以修饰更新方式对空斑植被物种多样性恢复的影响。放牧处理、更新方式、斑块大小可以显著影响空斑植被的系统发育结构；放牧处理、氮素添加和更新方式可以显著影响空斑植被的功能结构。空斑演替早期随机过程在群落构建中占有主导地位，环境过滤和竞争等决定性作用可能需要更长的时间呈现出来。总之，整体上，空斑在三年的时间只恢复到对照群落盖度的25%和物种多样性的50%，因而高寒草甸空斑恢复需要更长的时间。