人工草地植物種多樣性對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響.pdf

1、物種多樣性對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域所研究的核心科學(xué)問題之一。許多有關(guān)物種多樣性一生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系的觀察、理論和實驗研究都表明，在局域尺度范圍內(nèi)，植物種多樣性對生態(tài)系統(tǒng)功能具有重要影響。然而，對于促成物種多樣性一生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系的潛在生態(tài)學(xué)機制卻缺乏足夠的了解。本實驗利用兩種不同類型的牧草——9種一年生牧草和10種多年生牧草，采用各物種單播及混播的方法，構(gòu)建不同多樣性梯度的人工草地實驗群落，對物種多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能(主要包括生產(chǎn)

2、力、入侵性、水分利用)關(guān)系的短期關(guān)系格局及潛在作用機理進行了探討。結(jié)果表明： (1) 各物種單播的生產(chǎn)力差異顯著，表明物種間在生長率、資源利用能力及功能特征方面存在較大差異。不同的群落其生產(chǎn)力隨物種多樣性的變化模式不同。在一年生群落中，物種多樣性與群落生產(chǎn)力呈單峰格局關(guān)系，而在多年生群落中，物種多樣性與群落生產(chǎn)力呈顯著正相關(guān)關(guān)系。在兩種群落中，物種多樣性和物種成分都對系統(tǒng)生產(chǎn)力有顯著影響。 (2) 不同的群落中，多樣性與

3、互補效應(yīng)間關(guān)系較為復(fù)雜。在一年生群落中，4種互補效應(yīng)指數(shù)分析均表明，雖然在部分混播群落中存在資源的互補性利用，但物種多樣性與互補效應(yīng)間不存在顯著正相關(guān)關(guān)系，這說明在一年生植物群落中，物種間的相互關(guān)系較為復(fù)雜，不單純表現(xiàn)為生態(tài)位互補效應(yīng)。而在多年生群落中，混播群落中不僅程度不同地存在互補效應(yīng)，而且，互補效應(yīng)與物種多樣性間呈顯著正相關(guān)關(guān)系。同時還表明，不同的衡量指標反映出的資源互補性利強度有所不同。因此，在多樣性-生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系研究中，應(yīng)

4、同時應(yīng)用多種方法，以免評價多樣性效應(yīng)時失之偏頗。 (3)采用“分離添加效應(yīng)”方法可將同一群落中的多樣性凈效應(yīng)區(qū)分為取樣效應(yīng)和互補效應(yīng)兩個組成部分，并可對每部分的相對貢獻做出定量估測。取樣效應(yīng)和生態(tài)位互補效應(yīng)可同時對物種多樣性-生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系產(chǎn)生影響，但兩種作用機理在不同的群落對物種多樣性的變化有不同的響應(yīng)。在一年生群落中，物種多樣性與互補效應(yīng)之間呈單峰曲線關(guān)系。而物種多樣性與取樣效應(yīng)間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明在一年生群落中，隨

5、著物種多樣性的增加，特殊物種在群落中占優(yōu)勢地位，并對群落生產(chǎn)力的提高起主導(dǎo)作用。與之相反，在多年生群落中，互補效應(yīng)與物種多樣性間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而取樣效應(yīng)與物種多樣性間則線性關(guān)系不顯著，進一步證明在多年生群落中，物種間對資源的互補性利用是群落生產(chǎn)力隨多樣性增加而提高的主要原因。 (4)對于一年生植物群落而言，多樣性的三種成分——物種多樣性、功能群多樣性及功能多樣性對群落生產(chǎn)力的影響均表現(xiàn)出相同的趨勢，但影響程度有所不同。物種多樣性的變

6、化對群落生產(chǎn)力沒有顯著影響，而功能群多樣性和功能多樣性的增加對群落生產(chǎn)力有顯著影響，二者均對生產(chǎn)力的增加有促進作用，而且功能多樣性對系統(tǒng)功能的影響程度更大。同時，混播群落中物種間在水分利用上也程度不同地存在互補作用。物種多樣性，功能群多樣性和功能多樣性的增加均使土壤水分含量呈下降趨勢，但在三種多樣性成分中，只有功能多樣性對土壤水分含量有顯著影響。證明物種的功能特征而不是物種的數(shù)目，才對系統(tǒng)水分資源的利有實質(zhì)性的影響。 (5)平均

7、而言，一年生群落的生產(chǎn)力和抗雜草入侵性能力均較多年生群落高。無論是一年生群落，還是多年生群落，隨著物種多樣性的增加，草地生產(chǎn)力均呈增加趨勢。物種多樣性和群落生產(chǎn)力均對雜草的入侵有顯著的抑制作用。雖然兩種群落在多樣性——生產(chǎn)力——入侵性關(guān)系上表現(xiàn)為相同的格局，但在兩種群落中，支配這種關(guān)系的作用機理卻完全不同。在一年生群落中，物種多樣性－群落生產(chǎn)力－雜草入侵關(guān)系受取樣效應(yīng)的支配，而在多年生群落中，物種多樣性－群落生產(chǎn)力－雜草入侵性關(guān)系受互補