论文部分内容阅读
生物多样性与生态系统多功能关系的研究是近年来生态学研究的新视角,通过对两者关系的研究,可以更好的了解不同维度生物多样性在生态系统多功能中的作用,及其对生态系统多功能的维持机制,从而更加有效地认识生物多样性与各个功能之间的权衡关系。甘南高寒草甸作为一种重要的生态系统类型,它可以提供如初级生产力、养分循环、水分保持等生态功能,而维持这些功能在很大程度上依赖于植物种类的多样性,也就是说,高寒草甸群落的多样性对保持生态平衡起着关键的作用。因此,研究两者之间的因果关系对于未来的高寒草甸生态系统管理以及生态学研究具有重要意义。本文以甘南高寒草甸植物群落为研究对象,依次在5个不同海拔（3000 m、3250 m、3500 m、3750 m和4000 m）上建立研究样地,采用野外调查和室内实验方法,选择了9个可塑性强的功能性状和6个有关生态系统功能的指标,分析了不同海拔下物种多样性、功能多样性与生态系统功能的变化,同时,对物种多样性、功能多样性与多功能的关系进行了讨论,本研究主要结果如下:（1）随着海拔梯度的增加,物种多样性指数（包括丰富度R、Simpson、Shannon和Pielou指数）呈先增加后减小的趋势,各指数的最高峰值分别为41、0.95、1.94、0.82。同时,各多样性指数与SWC（土壤水分）、ST（土温）、SOC（土壤有机碳）、STP（土壤全磷）、STN（土壤全氮）显著正关联（P＜0.05）,而与SBD（土壤容重）、p H（土壤p H）和LI（光照强度）显著负关联（P＜0.05）。（2）植物群落水平性状（PH株高、SLA比叶面积、LWC叶片含水率、SPAD相对叶绿素含量）呈现先增加后减小的海拔格局,而且,土壤水分对其均有显著的正向促进作用;LDMC（叶干物质含量）、LT（叶片厚度）的最高峰值出现在海拔4000 m,且与LI、SBD、p H、EC存在正相关性（P＜0.05）,与ST、SWC、STP、STN、SOC显著负相关（P＜0.05）;叶养分含量则随海拔的增高逐渐减小,且与ST、STP、SOC和STN显著正相关（P＜0.05）,与SBD、LI、p H和EC显著负相关（P＜0.05）。植物功能性状除了受环境因子的影响,各功能性状间也存在复杂的关联,除了相对叶绿素与叶片全氮、叶片全磷无显著相关性外,其余各功能性状间均显著相关。（3）随海拔升高,SLA的FRic在海拔3000 m的值最大;LDMC、LT的FRic随海拔升高逐渐增加;PH、LWC、SPAD、LCC、LNC和LPC的FRic呈先增加后降低的海拔格局;PH、LT和LWC的FRO均在中海拔梯度（3500 m）达到最高值;SLA、LT、SPAD、LCC、LNC和LPC的FRO表现为随海拔升高逐渐降低;LDMC的FRO在海拔4000 m达到最大值。除了LDMC的FDrao之外,其余性状的FDrao均随海拔的增加而降低。多元功能多样性指数中,除了FDiv外,其余功能多样性指数均与海拔呈负线性关系。FRO.LDMC、FRic.LDMC、FDrao.LDMC、FRic.LT、Rao’Q与p H、LI、SBD和EC呈正相关,与SOC、ST、STP、STN和SWC负关联。各物种、功能多样性指数间存在显著关联性,其中,功能丰富度与物种丰富度之间的拟合程度最高。（4）根据生态系统各功能指标的分析结果显示:AGB（地上生物量）、SOC、STN、STP、AN（土壤速效氮）、AP（土壤速效磷）、EMF随海拔梯度的增加而逐渐下降,并且在不同海拔上存在明显的差异;单一生态系统功能和生态系统多功能（EMF）均与物种多样性指数和功能多样性指数存在显著关联。利用最佳回归模型AIC发现,R与生态系统多功能的拟合程度最好（R~2=0.693,AIC=89.365）,其次是功能丰富度。同时,对生态系统多功能解释率最高的也是物种丰富度,功能丰富度次之,这进一步说明了生态系统多功能的变化是两者共同作用的结果。