物种多样性和遗传多样性对亚热带森林木本植物功能性状及早期生长的影响

Understanding the role of biodiversity in regulating key ecosystem functions such as plant growth is a major challenge for ecology. However, genetic diversity is usually neglected in the biodiversity–ecosystem functioning context. Both plant species diversity and genetic diversity within a plant species can affect tree performance and ecosystem processes. The two diversities might interact in their effects on functioning. The relative contribution of species diversity and genetic diversity to ecosystem functioning is poorly known. Here based on a large forest biodiversity–ecosystem functioning experiment platform, we aim to understand how tree species diversity and genetic diversity independently and interactively influenced plant functional traits and then tree growth in the early stage of subtropical forest. We will establish two experiments. One is assessing the role of experimental genetic diversity and of its interaction with experimental species diversity for plant functional traits; the other is assessing the interaction of multiple combination of genetic diversity and species diversity on tree performance and then growth rates. In conclusion, our project will add genetic diversity into the context of biodiversity-ecosystem function and comprehensively explore the role of its effect and interaction with species diversity on plant performance and tree growth rates.

生物多样性对生态系统重要功能的影响是当前全球变化背景下的热点问题。然而在研究生物多样性与生态系统功能的关系时，种内的遗传多样性常常被忽略。实际上遗传多样性和物种多样性都能够影响植物体的竞争力和生态系统功能，并且二者相互影响，密不可分。二者对生态系统功能影响的相对贡献率和相互影响机制还尚不清楚，特别是在植物生活史周期长的森林生态系统中鲜有研究。本项目即是依托在我国亚热带地区建立的大型森林生物多样性与生态系统功能控制实验平台，通过在样方内设置不同的物种多样性水平以及在物种多样性水平内再设置不同的遗传多样性，并结合样方物种组成和环境因子等来研究二者对植物功能策略和生长率的单独和交互作用机制。最终旨在阐述在更细微尺度上，生物多样性对生态系统功能的影响机制及其随时间的变化规律。

生物多样性与生态系统功能的关系及其内在机制一直以来都是生态学领域研究的重点和热点科学问题。近十年来，科学家综合理论、观测和实验的手段推动了对这一问题的认识，但大部分的研究都是基于物种水平的物种多样性、功能多样性以及谱系多样性，而种下水平的遗传多样性几乎被忽略。因此，本项目依托建立在我国南部的“亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验（BEF-China）”大型控制实验平台，通过在样方内设置的物种多样性和遗传多样性的交互实验，评估了二者的交互作用对植物功能性状、存活和生长以及群落生产力的影响规律和内在机制。研究结果表明：1）物种间的功能性状差异，即使去除种间的部分，由于母树来源不同而具有不同遗传家族信息的个体形成的种内差异也解释了很大部分的性状差异；2）树木的物种多样性和种内遗传多样性是通过提高植物资源利用能力，同时减少食草动物和土壤真菌竞争造成的负面影响，来促进森林生产力；3）树木的总体存活率随样方物种多样性的增加而增高，且物种多样性、功能性状和气候条件之间的相互作用可以平衡森林中不同物种间的生存率；4）物种特异性以及物种组成中的落叶树种和丛枝菌根树种的配比对群落生产力存在显著影响。综合以上结果，我们提出在森林修复时应同时考虑物种多样性和遗传多样性，以促进森林的可持续发展的建议。