由于气候变化和人类活动干扰等因素的驱动，草原灌丛化问题愈演愈烈，并对生态系统养分循环和草本植物群落产生深刻影响。以往研究多关注灌丛化之后的灌草竞争，而对灌草之间的促进作用研究较少。全球整合分析表明植物性状决定灌丛化之后的生态系统响应，可是迄今为止，1）豆科灌木对周围草本植物产生的影响不一致，背后原因尚不清楚;2）灌丛化会导致生态系统土壤碳氮库到底是增加，减少还是不变也没有统一定论;3）不同类型灌木对原有草本群落生产力和生物多样性的影响尚未得到揭示。本研究通过在局域和区域尺度上研究生态系统养分循环和植物群落组成对不同灌木类型的灌丛化的响应，我们发现　　1)豆科灌木小叶锦鸡儿显著提高邻近物种氮素含量:靠近小叶锦鸡儿，3个优势种（羊草、大针茅、西伯利亚羽茅）氮含量均有升高趋势，但是关于氮素升高的空间距离表现出物种特异性。根茎禾草羊草依靠其地下根茎可以将豆科固定氮素传递至少500cm，而丛生禾草大针茅由于其植株个体丛生在一起，氮素传递距离仅仅局限在20cm之内;西伯利亚羽茅，作为可以百分之百被内生菌根真菌侵染的丛生禾草，其同位素无论距离小叶锦鸡儿远近都没有显著变化，表明其自身特有的氮素利用机制;　　2)我们研究了两种不同功能类型的灌木:狭叶锦鸡儿和小叶锦鸡儿。我们发现只有小叶锦鸡儿增加了土壤碳和土壤氮库（分别为8.8％和16.3％），同时也提高了周围草本植物氮素浓度达15％，而狭叶锦鸡儿的影响并不显著。无论哪种锦鸡儿，草原灌丛化会显著降低土壤氮素自然丰度，使得原有系统氮素循环的开放程度降低。灌丛内的土壤和植物养分状况等对降水变异的响应敏感度降低;　　3)灌丛化过程中小叶锦鸡儿对土壤和周围草本植物的养分状况改变程度大于狭叶锦鸡儿，且仅有小叶锦鸡儿对养分的改变依赖于水分条件。狭叶锦鸡儿提高了灌丛内部植物氮磷比而小叶锦鸡儿对之没有影响。小叶锦鸡儿显著提高草本群落生产力，而狭叶锦鸡儿没有。两种锦鸡儿灌丛都没有降低草本植物物种丰富度和均匀度，但是却显著降低灌丛下植物群落的系统发育多样性，并导致系统发育结构组成呈现聚集分布;　　通过上述研究结果，本研究得出如下结论:　　1)局域尺度上的豆科—非豆科物种共存以及氮素传递表现出强烈的种间特异性。:羊草和西伯利亚羽茅生物量在靠近锦鸡儿灌丛时增加，大针茅反而降低，最终小叶锦鸡儿局域尺度入侵后显著降低草原群落均匀度;　　2)灌丛化本身是可以深刻影响区域尺度上生态系统的碳氮循环，而且这种影响的程度和方向都强烈依赖于灌丛类型。同时我们发现灌丛化使得草原生态系统固定更多的碳，并缓解生态系统氮限制，且最终让土壤碳氮耦合更加紧密;　　3)灌丛化影响区域尺度上的土壤和植物养分状况以及群落生产力，而且这种影响强烈依赖于灌木类型和降水条件。　　本研究揭示了草原生态系统结构与功能对灌丛化的响应，推动了物种共存和胁迫梯度理论的发展，完善了灌丛化在不同灌木类型与环境因子水平上的整合研究，重点探讨了植物适应灌木植物多度增加的养分策略和种间关系的响应。该论文对实施合理有效的草地管理与利用，有效管理与恢复退化草地，保护草地生物多样性提供一定的指导。