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)學領域所研究的核心科學問題之一。許多有關物種多樣性一生態(tài)系統(tǒng)功能關系的觀察、理論和實驗研究都表明，在局域尺度范圍內，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)功能關系的潛在生態(tài)學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

2、力、入侵性、水分利用)關系的短期關系格局及潛在作用機理進行了探討。結果表明： (1) 各物種單播的生產力差異顯著，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力呈單峰格局關系，而在多年生群落中，物種多樣性與群落生產力呈顯著正相關關系。在兩種群落中，物種多樣性和物種成分都對系統(tǒng)生產力有顯著影響。 (2) 不同的群落中，多樣性與

3、互補效應間關系較為復雜。在一年生群落中，4種互補效應指數分析均表明，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間不存在顯著正相關關系，這說明在一年生植物群落中，物種間的相互關系較為復雜，不單純表現為生態(tài)位互補效應。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，而且，互補效應與物種多樣性間呈顯著正相關關系。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)功能關系研究中，應

4、同時應用多種方法，以免評價多樣性效應時失之偏頗。 (3)采用“分離添加效應”方法可將同一群落中的多樣性凈效應區(qū)分為取樣效應和互補效應兩個組成部分，并可對每部分的相對貢獻做出定量估測。取樣效應和生態(tài)位互補效應可同時對物種多樣性-生態(tài)系統(tǒng)功能關系產生影響，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。在一年生群落中，物種多樣性與互補效應之間呈單峰曲線關系。而物種多樣性與取樣效應間呈顯著的正相關關系，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，并對群落生產力的提高起主導作用。與之相反，在多年生群落中，互補效應與物種多樣性間呈顯著正相關關系，而取樣效應與物種多樣性間則線性關系不顯著，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力的影響均表現出相同的趨勢，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力有顯著影響，二者均對生產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目，才對系統(tǒng)水分資源的利有實質性的影響。 (5)平均

7、而言，一年生群落的生產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，草地生產力均呈增加趨勢。物種多樣性和群落生產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——生產力——入侵性關系上表現為相同的格局，但在兩種群落中，支配這種關系的作用機理卻完全不同。在一年生群落中，物種多樣性－群落生產力－雜草入侵關系受取樣效應的支配，而在多年生群落中，物種多樣性－群落生產力－雜草入侵性關系受互補