影响亚热带森林生物多样性与生态系统功能关系的关键因子研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangping118
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随着全球生物多样性的加速丧失,生物多样性对生态系统功能的影响已经被大家广泛的关注和研究,尤其是在草原上,大量的研究证实了生物多样性和生态系统功能的正相关关系,但同时也存在着比较大的争议,因为群落的结构和物种组成、环境(生物和非生物)差异、实验的观测时间和空间尺度的差异等都会对实验的结果造成显著的影响,从而影响大家对生物多样性和生态系统功能关系的判断。  森林生态系统对全球气候和环境维持起着巨大的作用,但针对森林生态系统的生物多样性和生态系统功能的研究才刚刚起步。亚热带森林是主要分布于中国的植被类型,有着广阔的分布面积,丰富的生物多样性资源。本文围绕影响亚热带森林生物多样性与生态系统功能关系的关键因子展开,选取亚热带森林中的12种常见树种构建了不同多样性水平的实验群落,通过菌根真菌接种和抑制、遮荫和不同种植密度的处理以及群落的相对产量和生物多样性效应及其各分量的计算和比较,研究了不同营养级生物、资源可利用率和群落结构对于亚热带森林生物多样性与生态系统功能关系的影响和作用机制。  在森林菌根真菌接种和杀菌剂抑制处理条件下,我们测定了两个物种库8个亚热带森林树种幼苗的单种、两种混合、四种混合种植样方的地上和地下部分的生物量,通过混合效应模型分析了物种库、物种丰富度、菌根真菌处理及其交互作用对样方生物量及其衍生变量的影响,发现:(1)菌根真菌接种和抑制处理组别间样方生物量的差异不显著;(2)菌根真菌接种处理显著增加了混种样方的相对产量,甚至产生超产现象;(3)菌根真菌接种处理显著增加了生物多样性的净效应和物种间互补效应,对物种选择效应无显著影响;也就说菌根真菌通过增加物种间的资源互补主导了生物多样性对生产力的作用过程,而非通过使部分物种受益的物种选择效应;(4)菌根真菌处理对不同的物种库影响不一致。  在光照和遮荫处理条件下,我们测定了三个物种库12个亚热带森林树种幼苗的单种、两种混合、四种混合种植样方的地下部分的生物量,通过混合效应模型分析了物种库、物种丰富度、遮荫处理及其交互作用对样方生物量及其衍生变量的影响,发现:(1)遮荫处理显著降低了样方的生物量积累,特别是显著降低了落叶树种的生物量积累;(2)遮荫处理对混种样方的相对产量没有显著的影响(只有物种库1被显著提高),但总体而言,混种群落仍旧有超产现象产生;(3)遮荫处理对生物多样性的净效应和物种间互补效应没有显著影响,但显著地降低了物种选择效应;也就说不同的物种对光资源可利用性有较大的差异,即遮荫降低了物种的特异性;(4)生物多样性及其各效应在不同物种库间存在较大的差异,其中物种库1和3生物多样性净效应和补偿效应均为正值,但遮荫处理的影响并不一致。  在不同的种植密度处理条件下,测定了1个物种库4个亚热带森林树种幼苗的单株、单种、两种混合、四种混合种植样方的地下部分的生物量,通过混合效应模型分析了物种库、物种丰富度、遮荫处理及其交互作用对样方生物量及其衍生变量的影响发现:(1)不同的种植密度对物种的生物量有显著的影响,随着种植密度的增加,物种的单株生物量和样方总生物量都减少;(2)不同种植密度处理之间混种样方的相对产量没有显著差异,在高密度条件下混种样方出现了超产现象;(3)不同种植密度间生物多样性的净效应、物种间互补效应以及物种选择效应均没有显著差异,但是高种植密度条件下生物多样性净效应和补偿效应均为正值,且补偿效应大于物种选择效应。也就说,只有在群落密度达到一定阈值时物种之间才能发生相互作用,生物多样性的作用才能表现出来。  总之,不同因子(资源可利用性、群落结构组成、不同营养级生物)对亚热带森林中生物多样性—生态系统功能关系均有一定的影响,其中光资源可利用性主要影响了植物的特异性;而不同的营养级生物-菌根真菌主要影响物种间的相互作用;群落密度的大小决定了生物多样性作用是否能在短期内展现出来;而且不同因子对生物多样性—生态系统功能关系的影响在不同的物种库之间有较大的差异。因此,以后针对亚热带森林开展生物多样性和生态系统功能实验研究时应当充分考虑到以上不同因子的影响,并且较为合理地选取构建实验的物种库。
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