三江源区不同退化演替阶段高寒草甸化学计量内稳态与生态系统结构、功能和稳定性关系研究

Ecosystem structure, functioning and stability have been a focus of ecological research during the past two decades; however, the mechanisms underlying are remains unclear. The latest study has found that the stoichiometric homeostasis is an important mechanism in maintaining ecosystem structure, functioning and stability. In this project, a pot culture experiment and a community sample survey will be conducted to estimate the stoichiometric homeostasis coefficients (H) of 37 plant species collected from the alpine meadow ecosystem and the ecological characteristics such as species dominance and stability, and the community productivity and stability of different degradation successional alpine meadows, respectively, in the Grassland Ecosystem Research Station of Three Rivers' Source Regions, Institute of Northwest Plateau Institute of Biology. Then we will investigate the relationships between the stoichiometric homeostasis and the characteristics of alpine meadow ecosystems at different degradation successional stages, and to analysis its intrinsic mechanisms of ecosystem maintenance and further explain it in the perspective of physiological ecology using the plant species traits such as nutrient use, carbon assimination, biomass allocation and growth regulator etc. The successful implementation of this project will be benefit not only to further expanding the study scope of the ecological stoichiometry, but also directly to providing a scientific basis for the implementation of management and the restoration of degraded grassland alpine meadow.

生态系统结构、功能和稳定性是近20年来生态学的研究热点，但其内在机制仍不清楚。最新研究发现化学计量内稳态是生态系统结构、功能和稳定性维持的重要机制。本项目拟以中科院西北高原生物研究所三江源高寒草地生态系统研究站为依托，利用盆栽实验和样地调查相结合的方法，通过分别测定高寒草甸主要植物种（37个种）化学计量内稳态系数和不同退化演替阶段高寒草甸生态系统物种组成、生产力和稳定性特点，分析化学计量内稳态与生态系统特性间的关系，揭示不同退化演替阶段高寒草甸生态系统结构、功能和稳定性的内在维持特点，并通过不同植物种的营养物质利用、碳同化能力、物质分配和生长调节等特点解释其内在机理。本项目的顺利实施不仅可进一步拓展化学计量学的研究范畴，也可为高寒草甸的保护、退化草地的恢复和管理提供科学依据。

1背景、主要研究内容和科学意义. 生态系统结构、功能和稳定性是近20 年来生态学的研究热点，但其内在机制仍不清楚。本项目拟以中科院西北高原生物研究所三江源高寒草地生态系统研究站为依托，利用盆栽实验和样地调查相结合的方法，通过分别测定高寒草甸主要植物种（37 个种）化学计量内稳态系数和不同退化演替阶段高寒草甸生态系统物种组成、生产力和稳定性特点，分析化学计量内稳态与生态系统特性间的关系，揭示不同退化演替阶段高寒草甸生态系统结构、功能和稳定性的内在维持特点，并通过不同植物种的营养物质利用、碳同化能力、物质分配和生长调节等特点解释其内在机理。本项目的顺利实施不仅可进一步拓展化学计量学的研究范畴，也可为高寒草甸的保护、退化草地的恢复和管理提供科学依据。.2重要结果和关键数据. 项目获得的主要结果有6条：1）明晰了青藏高原高寒草甸植物群落结构和功能对氮、磷、钾添加的短期响应规律；2）研究了青藏高原高寒草甸花期物候和群落结构对氮、磷、钾添加的短期响应；3）揭示了高寒草甸主要植物种间氮素吸收分配策略的分化；4）发现土壤N素缺乏是影响矮嵩草草甸氮素利用率的最关键因子；5）初步说明了施肥和增雨雪对矮嵩草草甸4种典型植物凋落物分解的影响；6）揭示了垂穗披碱草和燕麦生长特性与生殖分配间的权衡策略。. 发表科技论文19篇（其中SCI 论文2篇），培养硕士1名，出版专著1部，完成了2013-2015年度研究任务，达到了预期目标。按照项目任务书的规定获取了许多关键科学数据。进行了植物群落和土壤特征调查，代表种的C、N、P化学计量值测定，以及植物物候和功能属性（叶片性状、茎秆性状、全株性状、叶片光合速率、比叶面积）观测，获取土壤特征数据2000个，植物功能属性、物候等数据9000个。