人类活动引起了严重的生物多样性丢失,这些丢失将如何影响生态系统的稳定性成为生态学家密切关注的问题。很多理论性和实验性研究增进了我们对生物多样性-生态系统稳定性关系的了解,然而在单个功能群内部生物多样性如何维持以及生物多样性如何影响群落的稳定性,我们却知之甚少。禾本科植物有着相似的生物学特征和特定的生态功能,常被当作一类功能群运用于生态学研究。为了了解这个功能群内部物种组成与群落生产力的稳定性,我们用三种常见的且常用于牧草生产的禾本科物种(垂穗披碱草、羊茅和中华羊茅)构建了一个具有多样性梯度的人工群落,并对群落进行了施肥和刈割处理。经过长期观测,我们得到如下结论:1.施肥和刈割条件下三种禾本科植物的共存这些禾本科物种能够长期稳定地共存,其背后的机制是在各个混播中种间相互作用强度要小于各组分物种的平均种内相互作用强度。同其他混播相比,中华羊茅垂穗披碱草混播和羊茅垂穗披碱草混播在以上两种相互作用方式上的差异较小,因此这两个混播的物种共存能力较差,但是这种能力有随时间增强的趋势。最低产的物种中华羊茅在混播中比在单播中表现好,说明它能稳定地与其余两个物种共存。施肥增大了各混播中平均种内相互作用强度与种间相互作用强度之间的差异,促进了物种的共存。与之相反,刈割减小了各混播中平均种内相互作用强度与种间相互作用强度之间的差异,削弱了物种的共存能力。此外,刈割能够有效抑制施肥的正效应。2.施肥和刈割条件下播种物种的物种丰富度对群落生产力的影响混播比单播高产,因为它们具有较高的非特征依赖性互补效应,特征依赖性互补效应和优势度效应发挥的作用则较为微弱。仅在2006年和2008年三物种混播的非特征依赖性互补效应显著高于两物种混播中的值,因此仅在这两年三物种混播比两物种混播高产。施肥增强了非特征依赖性互补效应,进而增强了混播的超产效应。与之相反,刈割降低了非特征依赖性互补效应,进而降低了混播的超产效应。此外,刈割能够有效抑制施肥的积极作用。然而,施肥和物种丰富度之间以及刈割与物种丰富度之间并未存在交互作用,说明施肥与刈割对非特征依赖性互补效应的影响并没有随着物种丰富度的升高而发生显著变化。3.施肥和刈割条件下播种物种的物种组成和物种丰富度对杂草物种丰富度以及杂草生物量的影响杂草物种丰富度仅受到优势物种的负向影响,群落的优势物种在不同时间和不同处理中不相同,因此影响杂草物种丰富度的物种也随之改变。在实验前期(2004-2008年)垂穗披碱草是优势物种,因此包含此物种的播种处理有着比其他播种处理更低的杂草物种丰富度,并且这种影响并未受到施肥和刈割干扰。在实验后期(2011-2014年),施肥增加了垂穗披碱草的优势度,但是降低了羊茅的优势度;刈割降低了垂穗披碱草的优势度,但并未改变羊茅的优势度。因此,在对照和刈割处理中羊茅是优势度最高的物种;在施肥处理中垂穗披碱草是优势度最高的物种;在施肥加刈割处理中垂穗披碱草和羊茅有着近似等同的优势度。因此,不含以上两个物种的中华羊茅单播有着最高的杂草物种丰富度。与杂草物种丰富度不同,杂草生物量不仅受到优势物种较强的负向影响,还受到另外两个播种物种稍弱的负向影响,因此我们检测到了播种物种丰富度对杂草生物量的影响。播种物种丰富度越高,群落中的杂草生物量越低。除此之外,优势度高的物种还能够通过抑制其他播种物种来间接地促进杂草生物量。综上,我们的结果表明起始的播种处理能够对群落的杂草产生长期的、负向的影响。4.在实验后期,施肥条件下群落实际物种丰富度、均匀度和播种物种的生产力稳定性对群落和种群的生产力稳定性的影响同其他播种处理相比,羊茅单播有着更低的物种丰富度,包含羊茅的单播和混播有着更低的物种均匀度,然而这并未导致相应的群落的生产力稳定性更低。产生这种现象的原因是:优势物种羊茅的生产力稳定性对群落生产力稳定性产生了重要影响。然而,羊茅的这种影响并未改变物种丰富度与群落稳定性之间的正相关关系。统计平均效应和物种异步性效应是产生这种正相关关系的主要机制,超产效应则并未在其中发挥作用。与此同时,在施肥条件下物种均匀度与群落生产力稳定性之间存在正相关关系,其中的机制是物种异步性效应。此外,在未施肥的处理中物种丰富度与种群稳定性之间存在负相关关系,且垂穗披碱草在其中发挥着重要作用。