【摘 要】
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在黄土高原大规模退耕还林（草）背景下,基于植物功能性状开展植被恢复与生态系统多功能性的研究可为生态恢复实践提供理论基础。以往研究多为比较不同恢复方式或植被类型下单一生态系统功能的差异性,关于生态系统多功能性的研究亟待加强,且从植物功能性状角度定量探讨植被恢复功能性状对生态系统多功能性的作用机制对该区的生态系统恢复具有重要意义。因此,本研究基于甘肃定西龙滩流域中与天然草地形成对照的2种恢复方式（自然
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（41601027）；
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在黄土高原大规模退耕还林（草）背景下,基于植物功能性状开展植被恢复与生态系统多功能性的研究可为生态恢复实践提供理论基础。以往研究多为比较不同恢复方式或植被类型下单一生态系统功能的差异性,关于生态系统多功能性的研究亟待加强,且从植物功能性状角度定量探讨植被恢复功能性状对生态系统多功能性的作用机制对该区的生态系统恢复具有重要意义。因此,本研究基于甘肃定西龙滩流域中与天然草地形成对照的2种恢复方式（自然恢复、人工恢复）、6种植被类型（长芒草草地、赖草草地、苜蓿草地、柠条灌丛、油松林、山杏林）共38个样地的调查数据,选取与土壤肥力、水源涵养、营养物转化与循环、地上初级生产力、植物生长策略、植物养分吸收相关的20个功能指标量化生态系统多功能性,并采用平均值法和单阈值法（20%、40%、60%、80%）计算生态系统多功能性。本文主要研究了不同恢复方式下单一生态系统功能和生态系统多功能性的差异,且进一步通过植被类型探讨更有效的人工恢复方式,最后基于功能性状加权均值和功能多样性探讨植物性状影响生态系统多功能性的生物量比效应和生态位互补效应。（1）通过对不同恢复方式下的单一生态系统功能进行研究,结果显示,除有机质、土壤全磷、有效磷、毛管孔隙度和土壤p H外,其余土壤生态系统功能在不同恢复方式与植被类型间均存在显著性差异（P＜0.05）。总体上,与土壤肥力相关的功能如土壤全碳、全氮、速效氮和土壤氮磷比中,人工恢复植被均显著高于自然恢复植被（P＜0.05）;且在人工恢复植被中,苜蓿草地与柠条灌丛的土壤肥力相对高于油松林和山杏林。在水源涵养和与营养物转化与循环方面,自然恢复植被显著高于人工恢复植被（P＜0.05）。植物生态系统功能中除植物全磷和比叶面积外,不同恢复方式与植被类型间的其余生态系统功能均存在显著性差异（P＜0.05）。在地上初级生产力和植物养分吸收方面,人工恢复植被的地上生物量、植物全碳和全氮显著高于自然恢复植被（P＜0.05）,在人工恢复植被中,苜蓿草地的植物全氮、油松林的地上生物量和植物全碳、山杏林的叶面积指数相对高于其它植被类型,是人工恢复中生态系统功能的主要贡献者。与植物生长策略相关功能如植物碳氮比和植物氮磷比中,结果显示自然恢复植被与人工恢复植被无显著性差异,但苜蓿草地的植物氮磷比与油松林和山杏林的植物碳氮比显著高于其它植被类型,且与赖草草地间具有显著性差异（P＜0.05）。（2）对不同恢复方式下生态系统多功能性的研究结果显示:除20%阈值的土壤多功能性外,其余阈值和平均值法的土壤多功能性在不同恢复方式与植被类型间均具有显著性差异（P＜0.05）。自然恢复植被的土壤多功能性与人工恢复无显著性差异,但均与天然草地具有显著性差异（P＜0.05）;在植被类型的比较中发现,柠条灌丛的土壤多功能性高于其它植被类型,且与赖草草地间具有显著性差异（P＜0.05）。除20%阈值的植物多功能性外,其余阈值和平均值法量化的植物多功能性在不同恢复方式与植被类型间均具有显著性差异（P＜0.05）。人工恢复植被的植物多功能性显著高于自然恢复植被（P＜0.05）,且与天然草地具有显著性差异（P＜0.05）;在植被类型的比较中发现,油松林、山杏林、柠条灌丛的植物多功能性显著高于其它植被类型,且与赖草草地间具有显著性差异（P＜0.05）。除20%与80%阈值的生态系统多功能性外,其余阈值和平均值法的生态系统多功能性在不同恢复方式与植被类型间均具有显著性差异（P＜0.05）。人工恢复植被的生态系统多功能性显著高于自然恢复植被（P＜0.05）;在植被类型的比较中发现,柠条灌丛与苜蓿草地的生态系统多功能性显著高于其它植被类型（P＜0.05）,且与赖草草地间具有显著性差异（P＜0.05）。（3）基于植物功能性状探讨生态系统多功能性的影响机制,研究结果显示功能性状加权均值与生态系统多功能性呈显著负相关关系（P＜0.01）;功能多样性与生态系统多功能性呈显著正相关关系（P＜0.05）。采用平均值法、20%、40%阈值法量化生态系统多功能性时,植物性状可以较好地解释生态系统多功能性,而采用60%和80%阈值时,植物性状的解释度较低（＜5%）。植物功能性状主要通过生物量比效应影响生态系统多功能性,其次是生态位互补效应,但二者也存在复杂的共线性作用。综上所述,生态系统多功能性表现为人工恢复植被高于自然恢复植被,但人工恢复植被的水源涵养功能低于自然恢复植被,不利于生态系统的可持续发展。因此在植被恢复具体实践中,应针对不同的恢复目标,根据各植被类型的功能特征,制定因地制宜的植被恢复战略,为该区植被建设、生态系统可持续管理提供新思路。
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