秦岭典型森林植物群落物种多样性与地上生物量关系及其影响机制

Species diversity in forest plays an important role on aboveground biomass. In the natural forest ecosystem, the relationship between species diversity and aboveground biomass and its driving mechanisms are still inconclusive. Along community type, environmental gradient and spatial scale, the changes of relationship between species diversity and aboveground biomass need further exploration. The contribution of individual species to the neighborhood species richness also affects the relationship between species diversity and aboveground biomass, which is still unclear. In this project, we will focus on typical forest communities (Quercus aliena var.acuteserrata, Pinus armandii, Pinus tabuliformis, Abies fargesii and Larix chinensis) in Qinling Mountains along altitude gradients. Based on inventory of permanent sample plot and allometric model, we will develop species and community level models for the relationship between species diversity and aboveground biomass. The changes of relationship between species diversity and aboveground biomass along community structure, species composition, environmental gradient and spatial scale will also be discussed to illustrate the effects of environment factors and interspecific relationship on the relationship between species and aboveground biomass.

森林的物种多样性对地上生物量有着重要影响。天然林生态系统中物种多样性与地上生物量关系的表现形式及其形成机制还存在巨大争议；物种多样性与地上生物量关系随群落类型、环境梯度以及空间尺度的变化规律和作用机制仍未搞清；单个物种对邻域多样性的贡献如何影响物种多样性与地上生物量关系尚不明确。本研究将以秦岭植被垂直带谱中典型森林植物群落(锐齿栎林、华山松林、油松林、巴山冷杉林和太白红杉林)为研究对象，基于固定监测样地数据和异速生长模型，建立物种水平和群落水平物种多样性与地上生物量关系模型；探讨物种多样性与地上生物量关系及其随群落结构、物种组成、环境梯度和空间尺度的变化规律，揭示环境因子和种间关系对物种多样性与地上生物量关系的影响机制。

作为森林生态系统生产力的重要指标，地上生物量在调节全球碳平衡和气候变化中发挥着巨大作用。物种多样性与地上生物量/生产力密切相关，但二者关系的表现模式及其内在的形成机理还存在巨大争议。本研究以秦岭地区典型森林植物群落为研究对象，采用固定样地监测与代表性临时样地调查相结合的方法，在充分分析多样性分布格局与群落结构的基础上，重点探讨了秦岭中段、西段森林群落中物种多样性与地上生物量/生产力关系及其随群落结构、物种组成、环境梯度和空间尺度的变化规律和影响机制。结果表明：. （1）在秦岭中段太白山北坡锐齿栎林中，干扰、生境异质性、径级大小均会影响地上生物量分布，且在原始林和次生林中上述因素对地上生物量的影响存在差异。在次生林中，群落结构，而非物种多样性是影响太白山锐齿栎林地上生物量的重要因素；但结构多样性对地上生物量的作用效应是抑制而非促进；环境因素直接影响地上生物量，但对物种多样性和结构多样性与地上生物量的关系无显著影响。. （2） 在秦岭西段锐齿林研究中发现，丰富度-生产力关系在群落水平上表现出明显的尺度依赖性；单个物种生产力对邻域物种丰富度的响应直接影响群落水平的多样性-生产力关系；不同尺度上，群落多样性-生产力关系与特定属性的物种（丰富度-生产力关系促进种、抑制种）所占比例有关，表明种间促进或抑制作用对群落多样性-生产力关系有着重要影响。. 本研究阐明了单个物种生产力与邻域物种丰富度的关系对群落水平多样性-生产力关系的影响，以及尺度效应、生境异质性等对不同林分物种多样性和地上生物量的影响。研究结果将为秦岭地区森林经营与管理、森林生态系统生物多样性保护和生态系统功能维持提供理论依据。