温带草原植物功能性状与生态系统功能对水分和氮素添加的响应

Ecological research has increasingly demonstrated that functional diversity is a better predictor of ecosystem functioning compared with species diversity. However, most previous studies focused on the impact of environmental change on plant functional traits or ecosystem functioning. Consequently, the effect of environmental change on the correlation between plant functional trait and ecosystem functioning is poorly understood. In this project, a field manipulative experiment with increased precipitation and nitrogen addition will be conducted in a temperate steppe of Inner Mongolia, China. Plant functional traits, plant community structure, ecosystem productivity, ecosystem carbon fluxes, ecosystem water flux, and soil microclimate will be measured in the different stage of life history during growing season to examine the responses of plant functional traits, ecosystem functioning, and the relationship between them to increased precipitation and nitrogen addition in the temperate steppe. The findings in the project can improve the understanding of the relationship between plant functional trait and ecosystem functioning, and facilitate the projection of the change in ecosystem functioning in the future.

越来越多的研究表明，基于植物功能性状的功能多样性较物种多样性能更准确地指示生态系统功能的变化。然而，以往大多数研究都集中在环境变化对植物功能性状或生态系统功能的影响，而基于植物功能性状探讨环境变化对生态系统功能影响机制的研究非常缺乏。本项目拟以内蒙古温带半干旱草原生态系统为研究对象，采用野外控制实验方法模拟降水增加和氮沉降，通过在生长季不同时期进行植物功能性状测定、群落调查、生物量收获、碳和水通量观测，以及土壤微环境因子监测，阐明在水分和氮素添加条件下不同生活史阶段草地植物功能性状与生态系统功能之间的关系，揭示环境变化对温带草地生态系统功能的影响机制。项目预期结果不仅可以增加对植物功能性状-生态系统功能关系的认识，而且还可以增强对未来全球变化情景下生态系统功能变化趋势的准确预测能力，为生物多样性保护和生态系统管理提供理论基础。

基于植物功能性状探讨环境变化对生态系统功能影响机制可以增加对生物多样性-生态系统功能关系(BEF)的认识和理解，为生物多样性保护和生态系统管理提供理论支持。本项目以我国北方温带草原生态系统为研究对象，主要围绕植物功能性状和多样性、生态系统功能，及其相互关系对水分和氮素添加的响应开展了如下几方面研究：1）水分和氮素添加条件下温带草原生态系统碳、水过程的季节动态变化；2）水分和氮素添加条件下温带草原植物功能性状及其多样性的季节动态变化；3）植物功能性状与生态系统碳水过程之间关联及其对水分和氮素添加的响应。研究发现：1）资源添加和人类干扰活动可以改变不同维度生物多样性和生态系统功能，但并不改变两者之间的关系；2）温带草原土壤碳排放随着氮添加速率呈现非线性下降，且这种响应主要由土壤水分有效性决定；3）温带草原植物群落分类结构与系统发育结构对氮素和水分添加分异响应。研究结果加深了关于温带草原植物对资源供给增加的适应策略及其生态系统后果的认识和理解，有助于增强对未来全球变化情境下温带草原生态系统功能动态变化的准确预测能力。