植物功能性状与生态系统功能的关联：功能多样性和群落功能参数的重要性

The role of biodiversity in ecosystem functioning has attracted much attention during the last two decades because of concern over the currently unprecedented rate of biodiversity loss. Recent studies in a variety of ecosystems have demonstrated that plant functional trait is better than species richness in determining the rate of ecosystem process. However, the relationship between plant functional trait and ecosystem functioning is poorly understood. This project will be performed in a typical temperate steppe in Duolun County, Inner Mongolia, China. In this region, thirty plant communities will be selected to measure biomass, CO2 fluxes and related plant functional traits at two-week intervals during growing season. We will 1) test which community functional parameter and functional diversity indices are important in linking plant functional trait and ecosystem functioning during different periods of plant growth; 2) incorporate environmental factors effect in the relationship between plant functional trait and ecosystem functioning. Results and conclusions in this project can 1) improve the understanding of the relationship between biodiversity and ecosystem functioning; 2) facilitate prediction of the responses of ecosystem functioning to global change and associated biodiversity loss, which contributes to biodiversity conservation and ecosystem sustainable management in this region.

生物多样性丧失将对生态系统功能和服务产生显著的负面影响。最近的研究表明，植物功能性状多样性较物种多样性更准确地指示生态系统功能的变化。然而，关于植物功能性状对生态系统功能的影响及其机制还不是非常清楚，严重限制了对多样性-生态系统功能关系的理解。本项目拟在我国北方典型温带草原选择30个代表性植物群落，开展植物功能性状与生态系统功能的关联研究。在生长季定期测定群落生物量、CO2通量及相关的植物功能性状，然后分别用群落功能参数和功能多样性指数量化功能性状与生物量或CO2通量的关联程度，比较、分析两种功能性状-生态系统功能关联在植物不同生长阶段的重要性，并结合环境因子，确定生态系统功能、植物功能性状和环境因子之间的定量关系。研究结果不仅增加对多样性-生态系统功能关系的认识，而且增强在全球气候变化和生物多样性丧失情景下对生态系统功能变化的预测能力，为生物多样性保护和生态系统可持续管理提供理论支持。

开展植物功能性状-生态系统功能关系及其对环境因子变化的响应研究不仅有助于人类更好地应对全球变化情景下生物多样性丧失的生态学后果，而且能为生态恢复实践提供理论基础。本项目以我国北方温带草原生态系统为研究对象，围绕草地植物功能性状、生态系统碳过程和环境因子之间相互关系开展了如下几方面的研究：1) 植物功能性状与生态系统过程的季节动态；2) 植物功能性状与生态系统碳过程之间关系的构建；3) 植物功能性状、生态系统碳过程以及两者之间的相互关系对环境因子变化的响应。研究发现，1) 我国北方温带半干旱草原净生态系统生产力主要有总初级生产力决定，而且在未来降水增加将增强净生态系统生产力对总初级生产力的依赖程度；2) 与植物物候属性相比，植物生理属性在温带半干旱草地生态系统总初级生产力的形成中起着决定性的作用；3) 植物功能性状决定着温带草地净生态系统生产力对气候变化的响应；4) 生态系统呼吸与植物生物量之间存在异速增长关系。本研究结果有助于揭示植物功能性状对生态系统功能的影响及其机制，增加对生物多样性-生态系统功能关系的理解，增强对生物多样性丧失和气候变化对生态系统功能影响的准确预测能力。