跨气候区复合生境梯度上森林植被功能多样性的地理分异规律

The functional diversity of vegetation is of vital significance in understanding biotic community assembly rules in a region and geographical variations in ecosystem functioning across different regions. Current knowledge on the functional diversity of vegetation has mainly accumulated in one single region. However, little is known about the geographical variation pattern of functional diversity for vegetation across different climatic zones and the underlying control factors. In this project, on basis of community investigations in our established large scale forest dynamics plots and their small scale satellite plots across four climatic zones (tropical, subtropical and warm temperate, temperate), we will measure major plant functional traits and key environmental factors in these plots. An integrated habitat gradient combining biotic and abiotic factors in different forest vegetations across the four climatic zones will be constructed. We will analyze the inter- and intraspecific variations in plant functional traits and examine the relationships between vegetation functional diversity and environmental factors within each climatic zone. Furthermore, we will explore the geographical variation patterns of vegetation functional diversity along the integrated habitat gradient across different climatic zones, and discern the underlying driving factors. Finally, the relative roles of environmental filtering, biotic competition, stochastic process and regional species pool in the assembly of forest community in each climatic zone will be disentangled. Our trans-climatic zone integrated study will disclose the functional trait-based principles of vegetation formation in each region and the geographical variation patterns in the key regulating factors across different regions. The results of this project will make contributions to the theoretical development of the new emerged functional biogeography.

植被功能多样性对于认识区域内生物群落构建机制和不同区域间生态系统功能的地理分异规律具有重要意义。目前有关植被功能多样性的研究主要以同一区域内的植被为主，而对于跨不同气候区植被功能多样性的地理分异格局及其驱动因素还缺乏深入分析。本项目拟以在全国4个气候区（热带、亚热带、暖温带、温带）已建立的森林动态大样地及其卫星样地为对象，在群落调查监测及环境因子和植物功能性状测定的基础上，构建跨不同区域的生物和非生物因子复合生境梯度轴；研究各区域森林群落内植物功能性状的种内与种间变化规律及森林植被功能多样性与环境因子的相互作用，探讨植被功能多样性随跨区域复合生境梯度轴的地理分异格局及其驱动因素，阐明环境筛、生物竞争、随机过程和物种库在不同区域森林群落构建过程中的相对作用，揭示不同气候区域森林植被形成的功能性状基础和关键调控因素的地理分异机制，从而为拓展新兴的功能生物地理学理论做出贡献。

植被功能多样性对于认识区域内生物群落构建机制和不同区域间生态系统功能的地理分异规律具有重要意义。目前植被功能多样性的研究主要集中在一个区域内，而对于跨不同气候区植被功能多样性的地理分异格局及其驱动因素还缺乏深入分析。本项目基于我国四个气候区（热带、亚热带、暖温带、温带）已建立的森林动态样地，建立跨不同区域的生物和非生物因子复合生境梯度轴，分析各区域森林群落植物功能性状的种内与种间变化规律及森林植被功能多样性与环境因子的相互作用，探讨植被功能多样性随跨气候区复合生境梯度的地理分异格局及其驱动因素，阐明不同区域的森林群落构建过程。通过4年的工作，我们首先基于样地气候特征、群落结构和土壤养分等生物和非生物因子构建了复合生境梯度轴，发现温度、降水量和群落树木平均胸径是第一轴的主导因子，代表了从低温干旱、群落结构简单到高温多雨、群落结构复杂的变化趋势。功能丰富度沿着复合生境轴第一轴增加，而功能分离度则呈现下降的趋势。随着复合生境梯度轴的变化，群落系统发育和功能性状结构由聚集变为发散，表明在寒温带森林中环境过滤作用在群落构建过程中占主导，而在热带亚热带森林中竞争排斥作用占主导。热带和亚热带地区物种多样性对森林地上生物量的影响主要通过选择效应，但生态位互补效应则通过功能多样性、性状结构等因素影响了各个气候区的森林地上生物量。在局域尺度下，种内性状和种间性状变化同样重要。例如木质密度的种内变化是影响温带针叶林树木生长最重要的因素，而且忽视种内性状差异会导致低估群落加权变异值，从而影响对群落构建机制的准确分析。在各个气候区内，生物和非生物环境梯度的变化不仅改变了群落结构、功能组成和群落构建过程，而且在逆境环境条件下性状趋同和树木促进过程更加普遍。通过本项目的实施，进一步扩充了基于植物功能性状的功能生物地理学研究内容，构建了更加完善的数据库，从而为进一步研究森林动态格局及其稳定性提供了重要基础。