氮素输入下植物-土壤反馈对高寒草甸群落构建和物种多度格局的影响

Understanding plant community assembly and dynamics with plant-soil feedbacks is an urgent need and a major challenge in ecology. However, related research concerning this scientific task under the background of global change and anthropogenic disturbance (e.g. nitrogen input) is rare. Nitrogen input have profoundly altered terrestrial ecosystem structure and processes. This study will be conducted in an alpine meadow on the Qinghai-Tibet Plateau, and implement nitrogen addition treatments. We will investigate the effects of plant-soil feedbacks on community assembly processes and species abundance patterns. We will also characterize plant-soil feedbacks using plant functional traits and phylogeny under nitrogen addition. This study will provide data support and parameter verify for developing the theory of community assembly, and strengthen our mechanistic understanding of the effect of global changes and anthropogenic disturbances on plant community dynamics。

用植物-土壤反馈来解释植物群落物种组成和预测植物群落动态已经成为生态学研究的新的热点和挑战，然而在全球变化和人类干扰背景下（例如氮素输入）的相关研究很少。氮素的输入改变了陆地生态系统植物群落结构和功能。本研究拟以青藏高原高寒草甸为研究对象，设置氮添加处理，应用植物-土壤反馈方法框架，研究氮素输入背景下植物-土壤反馈对高寒草甸群落构建和物种多度格局的影响。同时应用植物功能生态学和系统发育生态学方法，研究植物-土壤反馈的植物功能和系统发育特征以及氮素输入对这些特征的影响。本研究将为完善群落构建理论提供数据补充和参数校验，并进一步提高我们认识全球变化和人类干扰下群落动态规律的能力。

植物-土壤反馈是影响植物群落物种组成和群落动态的重要因素。正的植物-土壤反馈通过土壤中共生微生物的积累使得植物在群落中的优势度增加，植物群落趋于物种单一化，进而减缓植物群落的演替。负的植物-土壤反馈通过土壤病原物的积累减少原有植物多度，增加了一个物种被另一个物种替代的可能性，使得物种得以共存，维持群落的物种多样性，促进植物群落的演替。本实验结合野外和室内实验，探索氮素输入下植物-土壤反馈对高寒草甸群落构建和物种多度格局的影响。通过植物-土壤反馈实验框架，测定植物-土壤反馈，发现本实验研究的高寒环境以正的植物-土壤反馈为主。在整体上，氮素添加减弱了正的植物-土壤反馈或是稍微增强了负的植物-土壤反馈。在对照处理下，植物-土壤反馈与植物物种相对多度呈负相关，而在氮添加处理下，这种负相关不再存在。叶功能性状可以对植物-土壤反馈的变化有一定的解释，说明植物-土壤反馈可能与植物生活史策略有关。在对照处理下植物-土壤反馈表现出一定的系统发育信号，而在氮添加处理下植物-土壤反馈没有表现出系统发育信号。总之，恶劣的高寒环境可能导致了物种整体上表现出正的植物-土壤反馈。植物-土壤反馈对维持高寒群落物种多度格局有着重要作用，但氮添加消除了这一重要作用。相似的物种倾向于表现出相似的植物-土壤反馈，而氮添加消除了这一倾向。