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生物多样性和生态系统功能(biodiversity and ecosystem function BEF)关系的研究不仅可以为人类社会的健康发展提供必要的理论支持,同时也能为生物多样性保护提供有价值的信息。虽然BEF关系研究持续了几十年,但由于不同地区、不同生态系统的异质性,使得二者关系的结论仍然存在极大的分歧。目前田间控制实验在时间尺度上对BEF问题得出了一些结论,但囿于实验地点的限制,研究者难以从多个空间尺度对该问题进行探索,而且从空间尺度方面开展的研究较少。此外,现有的研究中出现了用组织尺度替代空间尺度,甚至将二者混为一谈的情况。 为了弥补前人研究的不足,本研究于2015年在内蒙古东北部的呼伦贝尔草原开展了大范围的野外调查,搜集到40个样点共240个样方的数据。利用这些数据分析了不同尺度系统、不同尺度层次的BEF关系,并得到如下结果: (1)在呼伦贝尔草原共调查到植物198种(含变种和亚种),分属于37科、136属。所有植物群落被划分为6个植被型,17个群系,并以羊草(Leymus chinensis)群系占优。自西向东,随着年降水量的增加,物种丰富度显著增加,生产力没有明显的变化趋势。随着群落优势度指数的增加,物种多样性呈显著下降的趋势,生产力呈增加的趋势。 (2)物种丰富度和生产力的相关性在空间上具有很强的变异性。在一定的范围内,植物丰富度和生产力之间的相关性呈不均匀分布,二者呈显著而微弱的负相关。 (3)在组织尺度内,植物丰富度和生产力在群落、群系和植被型等三种层次均表现出单峰关系,但模型拟合的结果不显著(a=0.05)。虽然单峰关系不显著,可以确定的是植物丰富度和地面生产力之间明显不呈正相关关系。 (4)当空间分辨率为1m2和1ha时,物种丰富度和地面生产力之间呈单峰关系,模型的拟合结果不显著(a=0.05)。当空间分辨率为100ha时,NDVI指数和地面丰富度之间呈显著的正相关关系。 (5)不同多样性水平的植物群落的BEF关系存在较大差异。剔除低丰富度-低生产力的群落和低丰富度-高生产力的群落之后,样点水平(空间分辨率为1ha)的植物丰富度和地面生产力之间呈现显著的单峰关系。当群落的辛普森优势度指数大于0.1时,地面生产力和香浓维纳指数呈现显著的负相关关系。对40个样点单位面积的平均物种丰富度进行1-10,10-20和20以上等三个层次的划分,其中单位面积的平均物种丰富度不超过10时,地面生产力和物种丰富度表现出单峰关系,后两种多样性水平的BEF关系不明确。 总的来说,无论是植被分类系统的组织尺度还是空间尺度,物种丰富度和地面生产力之间呈现出单峰关系的可能性最高,而在空间尺度为100ha时可能是线性正相关的关系。本文认为环境筛、生态位分化以及植被类型取样的完整性对BEF在不同组织尺度和空间分辨率下的作用形式有着重要的影响。此外,植物多样性和生产力关系的研究对于草原生态系统的监测和修复有着巨大的应用价值。