在全球气候变化和物种丧失的背景下，生物多样性与生态系统功能的关系成为了生物多样性科学领域热点问题之一。但是相关研究大多集中在草地生态系统或森林地上生态系统，物种多样性怎样影响地下生态系统的功能及过程还不清楚。细根一般定义为直径小于2 mm的根系，由于较快的更新速率，对陆地生态系统的生物化学循环非常重要。因此，研究物种多样性对细根动态的影响有助于我们更全面地理解生物多样性与生态系统功能的关系。物种互补性和选择效应是解释生物多样性效应的主要机制，但是，相关研究还缺乏统一的结论。此外，森林生态系统在结构和生境上存在高度异质性，研究局域多样性和物种交互作用更有助于我们理解生物多样性影响生态系统功能的机制。　　本研究基于中德瑞“中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验研究(BEF-China)”平台，探讨了物种多样性对树木地下和地上生长及功能性状的影响以及相关机制，主要的研究结果为:　　（一）物种丰富度显著增加了细根现存生物量和再生长量。　　本研究利用土芯法和内生长芯法获取了根系生物量、再生长量并测量了相关根系性状。结果发现物种间细根直径、比根长和垂直分布模式差异显著。细根现存生物量和再生长量都随着物种丰富度的增加而增加。但是，群落和物种的细根现存生物量只在物种丰富度水平为4的时候出现超产现象，需要进一步考察种间性状差异对多样性效应的解释。另外，物种丰富度促使细根生物量在垂直方向上分布更加均匀，而这种根系分布模式提高了细根现存生物量。　　（二）细根生长与局域多样性显著正相关，而样方丰富度通过影响土壤碳氮比间接提高了细根生长表现。　　样方的每个个体都有明确的行列位置，我们根据根系取样周围的树木计算了香农多样性指数，并测量了样方土壤总碳、总氮含量和地形因子。利用结构方程模型和线性混合效应模型分别分析了生境因子之间的关系及细根生长对生境因子的响应。一元线性回归分析表明，细根生长指标与局域香农多样性指数显著正相关。结构方程模型表明，样方物种丰富度显著降低了土壤总碳和总氮含量，增加了土壤碳氮比，从而增加了细根生长。线性混合效应模型表明，细根生长只与土壤碳氮比显著正相关，而木荷（Schimasuperba）和无患子（Sapindussaponaria）的存在显著增加了群落水平上细根生长指标。本研究中特定物种的功能性状对群落生态系统功能影响显著，地下细根动态的观测结果支持了生物多样性选择效应假说。　　（三）不同功能群组细根性状差异显著，对生境条件的响应也不同。　　根据细根功能划分法，在根系分枝系统上前2-3分枝的细根主要负责吸收水分和养分，为吸收型细根;而更高级别的细根分枝主要负责养分运输，为运输型细根。基于细根群组功能上的不同，我们假设细根群组性状对生境条件的响应也不同。结果发现，细根性状及性状间的权衡关系在细根群组间都有显著差异，支持了细根功能划分方法。吸收型细根的性状对山坡的平面曲率响应显著，而运输型细根的性状反而与土壤碳氮相关性显著。重要的是，在所有样方中吸收型细根性状变异性小于运输型细根。　　（四）根叶性状与树木基径生长速率相关性显著，两者对物种竞争强度的响应具有协同性。　　为了研究地上、地下生态学过程之间的关联，我们还测量了不同多样性水平下物种的树高、基径、叶片数和叶片性状。一元线性回归模型显示，树木基径生长速率与根长密度、叶片数和单叶面积相关性显著。而根据谱系发育独立比较计算的性状PICs值相关性更强，如树木基径生长速率与比根长、比叶面积、单叶面积、叶绿素含量和叶片数等性状显著相关。局域多样性对基径生长速率影响不显著，而邻体相对高度显著降低了基径生长速率。树木生长速率和根叶性状对邻体相对高度的响应具有物种特异性。重要的是，树木生长速率和根叶性状对邻体相对高度的响应具有协同性，即邻体相对高度同时增加或降低了树木生长速率和根叶性状质量或数量。　　本研究基于BEF-China平台，探讨了生物多样性对地下细根生长和功能性状的影响，并研究了树木生长与地上、地下功能性状的关联性。本论文表明森林生物多样性对细根生长具有积极作用，为全面理解物种多样性与生态系统功能关系提供了新的实验证据;而且，生物多样性对细根生长具有间接作用，补充了生物多样性效应的理论机制。此外，本研究中发现功能性状与树木生长对物种竞争强度的响应具有协同性。因此，性状的响应机制能够反映物种的生长模式。