生物多样性变化对生态系统功能的影响是生态学研究的核心科学问题之一,运用理论指导生产实践更是生态学研究的目的和意义。随着我国市场需求旺盛带动下的畜牧业快速发展,现存天然草地生产力供给不足的问题日益严峻。众多研究表明,人工草地建设是促进畜牧业发展、缓解天然草地放牧压力、恢复退化草地的重要手段。人工草地生产力水平高于天然草地数倍,然而青藏高原高寒地区人工草地研究显示,由于寒、旱气候因素制约,该区域人工草地种质资源较为单一,建植群落易受入侵物种干扰,草地生态系统服务功能被严重削弱。因此,应用生态学理论优化人工草地建植群落组合,提高群落生产力、抵御杂草入侵能力的研究就显得至关重要。本研究以青藏高原东部高寒草地牧区为实验区域,利用当地常见牧草燕麦（Avena sativa）、垂穗披碱草（Elymus nutans）、草地早熟禾（Poa pratensis）、中华羊茅（Festuca sinensis）为材料,采用四组单播、三组混播,共七组处理,每组处理设置三种密度建植,构建不同结构人工草地群落。通过了解不同人工草地群落结构与生产力、抵御杂草入侵、土壤理化性状、土壤微生物群落多样性等生态系统功能的短期关系格局及相关规律,以期为高寒地区人工草地群落结构设计、可持续合理利用以及草地生态保护提供科学依据,取得主要研究结果如下:（1）建植首年,生产力水平最高的燕麦单播（As）中密度建植处理地上生物量高于高密度建植处理7.84%,高于低密度建植处理51.81%,高于中华羊茅单播（Fs）低密度建植处理92.05%。燕麦+垂穗披碱草+草地早熟禾混播（AEP）建植处理、燕麦+中华羊茅+草地早熟禾混播（AFP）建植处理、燕麦+垂穗披碱草+中华羊茅+草地早熟禾混播（AEFP）建植三种混播处理中,除AEFP低密度建植处理外,其它处理高、中、低密度建植人工草地均存在超产、超产效应,且土地当量比均大于1,其中高密度建植处理各项生产力指标均显著高于低密度建植处理。各处理正互补效应范围为76-713 g/m~2,正选择效应范围为24-253 g/m~2,仅AEFP低密度建植处理互补效应与选择效应为负。表明人工草地建植时,种群密度合理增加能显著提高群落生产力。建植次年,生产力水平最高的AEFP高密度建植处理地上生物量高于AFP低密度建植处理83.74%,但低于建植首年生产力水平,且差异显著（P＜0.05）。AEP、AFP、AEFP高密度建植处理均存在超产。其中,AEFP高密度建植处理超产最多,达352.7 g/m~2;土地当量比最高,达2.28;且存在最高超产效应。AEP、AFP、AEFP高密度建植处理互补效应均为正,正互补效应范围为104.6-383.9g/m~2。AEP高密度建植处理的选择效应为53 g/m~2,较建植首年显著下降。建植次年,未补播燕麦,结果显示人工草地生产力水平大幅下降,证实燕麦建植显著影响群落生产力水平。为进一步了解燕麦建植密度对人工草地生产力的影响,经多项式回归拟合计算,发现每平米1026粒有效燕麦种子的建植密度,可达理论最大产量（干草生物量1886.84 g/m~2）。（2）As中密度建植处理较As低密度建植处理能够降低入侵杂草物种数16.85%,降低入侵杂草个数20%,降低入侵杂草地上生物量79.14%,降低入侵杂草地下生物量65.71%。AEFP高密度建植处理较AEP高密度建植处理能够降低入侵杂草物种数17.57%,降低入侵杂草地上生物量41.81%,降低入侵杂草地下生物量40.11%。表明群落的物种多样性增加和人工草地建植种群密度的提高能够显著提高人工草地群落对杂草入侵的抵抗能力。利用机器学习方法分析群落各组分与入侵杂草物种数之间的关系发现,本实验设计中,燕麦对抑制入侵杂草物种数的贡献率为50.84%。（3）对比不同处理人工种植草地、未建植处理、天然草地土壤微生物群落结构发现,植物群落物种多样性能够显著改变土壤微生物群落结构,且多种牧草高密度的建植处理较单一物种牧草高密度建植处理对土壤微生物群落结构的影响更大。人工种植燕麦、垂穗披碱草、中华羊茅、草地早熟禾四种牧草,会缓解土壤微生物群落中的竞争关系。燕麦建植通过提高土壤p H值,增加放线菌门（Actinobacteria）和担子菌门（Basidiomycota）相对丰度,降低酸杆菌门（Acidobacteria）相对丰度。AFP处理通过降低土壤速效磷含量,能够减少被孢霉门（Mortierellomycota）相对丰度。AEFP处理通过提高土壤全磷含量,能够增加变形菌门（Proteobacteria）相对丰度,通过降低土壤p H值,减少酸杆菌门（Acidobacteria）相对丰度。AEFP混播建植处理土壤微生物群落多样性指数高于其它人工草地建植处理及天然草地处理,其土壤微生物群落结构与天然草地最相似。（4）与未建植处理相比,As建植能够使土壤p H值提高2.85%、碱解氮含量提高45.88%、速效钾含量提高18.4%、全钾含量提高7.39%。AEFP混播建植能够使土壤碱解氮含量提高50.98%,有效磷含量提高20.11%,速效钾含量提高10.13%,全钾含量提高6%。AEFP混播建植密度合理增加能够使土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷和全钾含量均显著提高（P＜0.05）,但未能显著影响土壤含水量。此外,本研究使用机器学习方法评估了21个人工草地处理对9个土壤理化指标影响的综合表现发现,AEFP混播高密度建植处理对9项土壤理化性状的改良影响最大,有助于土地可持续利用。以上结果表明,加入燕麦的四种牧草高密度混播建植处理能显著提高人工草地生产力水平、有效抑制杂草入侵、有效改良土壤理化性状、提高土壤微生物群落多样性,是青藏高原高寒地区人工草地建植的理想混播组合,同时揭示了高产物种与互补物种混播建植能够增强选择效应与互补效应共同作用的影响。本研究为人工草地建植群落结构设计提供了理论依据和数据支持,对推动高寒地区人工草地建设具有重要意义。