氮沉降和放牧作用下草地植物功能性状的响应与群落构建机理的研究

近年来，群落生态学逐渐告别了依赖于"种群动态"开展研究的时代，开始利用植物功能性状方法揭示群落分布格局和构建机制。然而，植物功能性状对不同环境和干扰梯度的响应是不同的。因此，本研究以松嫩草地典型群落为研究对象，在不同氮沉降水平、不同牧压强度下，探究植物功能性状（比叶面积、叶氮含量、相对生长速率等）的变化规律，进一步分析植物地上与地下功能性状、生长与生殖功能性状、及竞争与防御功能性状之间的权衡关系，阐释功能性状对于植物适合度的影响。分别利用确定性模型和随机性模型对不同处理的群落物种多度分布模式进行拟合，讨论确定性因素和随机性因素在群落构建过程中的作用。根据植物功能性状与群落物种多度分布的相关关系，分析植物功能性状在解释群落构建机理中的重要作用。基于氮沉降和放牧作用下植物功能性状的改变，对群落构建机制深入分析，进一步丰富群落构建理论，为草地维护和管理提供科学的方法和实践指导。

氮沉降和放牧是对于草地生态系统具有重大影响且同时存在的两大要素，二者对于植物功能群动态特征、优势植物功能性状以及群落构建与演替等过程均具有重要的驱动作用。目前，我国草原区氮沉降量趋近于临界氮容量的拐点，过量氮素对草地生态系统的负面效应会越来越明显。因此，针对于草地生态系统展开氮沉降与放牧交互效应的研究具有一定的科学意义。本项目以松嫩草地典型群落及代表性植物为研究对象，通过野外原位控制实验和盆栽控制实验手段，分析在氮沉降和放牧干扰交互作用下松嫩草地不同功能群植物其功能性状的变化规律，揭示放牧处理后草甸草原代表性植物群落的构建与演替的过程与机理。. 主要研究结果及结论如下：. 1）氮添加（氮沉降）可以显著加快重度放牧处理后退化草地植物群落演替速率，而且，不同水平的氮添加处理可以改变放牧后退化植物群落的恢复演替模式。研究发现，在低水平氮添加的条件下，植物群落演替的模式趋向于聚集型；而进行高水平氮添加处理后则趋向于分散型。. 2）氮添加（氮沉降）和刈割（模拟放牧）对于松嫩草地植物羊草功能性状（例如，相对生长速率）和种群特征的影响结果表明，氮添加和刈割之间存在“拮抗型”交互作用。即二者相互作用结果将会缓解不利因素对植物种群所造成的负面效应，缩小植物适合度下降程度。. 3）本项目从氮添加所形成的“资源诱导异质性”与放牧所形成的“草食动物诱导异质性”两个不同角度，分析当二者同时存在时羊草克隆整合（羊草最重要的功能特征之一）可塑性变化，研究结果解释了氮添加与动物采食交互效应对于克隆整合成本收益的影响，推进了人们对于复杂生境条件下克隆整合可塑性的理解。. 4）在氮沉降背景下，植物在异质性生境条件的空间扩展行为特征具有空间上的优先选择性与时间上的可逆性。植物空间觅养行为是植物功能性特征之一，植物具有优先选择其“适宜”生境的能力。植物生境选择具有时间上的可逆性，是由于资源消耗或种内竞争使得斑块间的差异性会随着时间延长而逐渐消失。在原来是生境选择理论中加入“时间尺度”概念，其规律性才更有“普适性”。. 本项目阐明了氮沉降与放牧干扰对于植物功能特征和植物群落构建与演替的作用效应，有助于深入理解植物个体及群落对于氮沉降与放牧交互作用的响应，同时，对于揭示草地生态系统中植物与环境之间的相互适应机制，实现草地生态系统科学有效管理具有重要意义。