土壤养分异质性对草原植物多样性-生产力关系的影响

The relationship between biodiversity and ecosystem function and its response to natural environment and interference factors are the hotspot issues of today's ecology, but previous studies mostly focused on responding to the overall level changes of environment and interference factors, and ignored the effect of spatial heterogeneity of these factors. Soil resource heterogeneity is widespread in natural grassland, and it influences the relationship between plant diversity and ecosystem function. In this study, the controlled experiment is to simulate the community of the Stipa krylovii steppe in Hulun Buir, Inner Mongolia with the starting points of the two important attributes of heterogeneous - patch scale and contrast. Different patch scale and contrast of soil habitats are designed in the experiment, at the same time, simulation plant communities of steppe are established in these soil habitats. After three years of observation and measurement, the effects of patch scale, contrast and their interactions on plant species richness, functional group richness, functional trait diversity and community productivity will be analyzed, and try to reveal the response pattern and mechanism of relationship between plant diversity and productivity to soil nutrient heterogeneity. The results of this project are expected to promote the research and theory development on biodiversity-ecosystem function relationship as the new dimension on spatial heterogeneity of environment factors.

生物多样性与生态系统功能的关系及其对自然环境、干扰因子的响应是当今生态学研究的热点问题，但以往研究大多仅关注了对环境和干扰因子整体水平变化的响应，而忽视了这些因子空间分布异质性的作用。土壤资源异质性普遍存在于天然草地中，并影响植物多样性与生态系统功能之间的关系。本研究拟以内蒙古呼伦贝尔克氏针茅草原作为实验模拟研究对象，以异质性的两个重要属性—斑块尺度和对比度作为切入点，设计不同尺度和对比度的斑块化土壤生境，同时在这些生境上人工建植草原植物模拟群落，通过3年的观察和测定，分析斑块尺度和对比度及其交互作用对植物群落物种丰富度、功能群丰富度、功能性状多样性以及群落生产力的影响，揭示植物多样性与生产力关系对土壤养分异质性的响应模式和机制。本项目成果预期将从环境因子空间异质性这个新的维度上促进生物多样性-生态系统功能关系的研究及其理论发展。

生物多样性与生态系统功能的关系及其对自然环境、干扰因子的响应是当今生态学研究的热点问题，但以往研究大多仅关注了对环境和干扰因子整体水平变化的响应，而忽视了这些因子空间分布异质性的作用。土壤资源异质性普遍存在于天然草地中，并影响植物多样性与生态系统功能之间的关系。本研究以内蒙古呼伦贝尔克氏针茅草原作为实验模拟研究对象，以异质性的两个重要属性—斑块尺度和对比度作为切入点，设计不同尺度和对比度的斑块化土壤生境，同时在这些生境上人工建植草原植物模拟群落，分析斑块尺度和对比度及其交互作用对物种多样性、功能群多样性、功能性状多样性的作用，检验不同处理下生物多样性 生态系统功能关系的影响变化。结果表明：斑块尺度和对比度对植物种群株高、叶绿绿、叶氮含量、叶片厚度、比叶面积等功能性状有显著影响，不同植物功能性状对土壤异质性处理表现出不同可塑性；不同种群对斑块尺度大小和养分对比度的适应性存在差异性，根系发达的植物在大尺度斑块更具有优势竞争土壤资源和光资源，抑制其它物种，获得更大生产力；土壤异质性处理对物种多样性、功能群多样性无显著作用，但对群落功能性状多样性（CWM和rRao指数）有显著影响；中斑块尺度高对比度处理和小斑块尺度低对比度处理下植物群落生产力最大；植物群落生产力随着物种丰富度的增加显著线性增加；植物群落地上生产力随着CWM的增加显著线性增加，地下生产力随着rRao的增加显著线性降低，总生产力随着CWM的增加显著线性增加。表明在资源异质的环境中，质量比假说（CWM）是维持草原地上生产力的重要机制，多样性假说（rRao）主要用于草原地下生产力的解释。因此，在草原管理中，在维持一定物种多样性的前提下，更应该关注对优势种的管理。