锡林河流域草原群落植物多样性和初级生产力沿水热梯度变化的样带研究

 用样带法研究了草原群落植物多样性和初级生产力沿海拔和水分梯度的变化,结果表明;在样带梯度上,物种丰富度、多样性和群落初级生产力与海拔高度、年降水量和土壤有机C及全N含量呈正相关,而与年平均气温和干燥度呈负相关。随着海拔高度的降低,降水量的减少,热量和干燥度的增加,以及土壤有机C和全N含量的降低,草原群落的物种丰富度、多样性和初级生产力逐渐降低。典型相关分析的结果揭示出,土壤有机C含量和干燥度是对草原群落物种丰富度和初级生产力具有更大的影响。同时,草地的利用方式和强度对群落植物多样性和生产力也具有较强的影响。     

锡林河流域草原群落植物多样性和初级生产力沿水热梯度变化的样带研究

 用样带法研究了草原群落植物多样性和初级生产力沿海拔和水分梯度的变化,结果表明;在样带梯度上,物种丰富度、多样性和群落初级生产力与海拔高度、年降水量和土壤有机C及全N含量呈正相关,而与年平均气温和干燥度呈负相关。随着海拔高度的降低,降水量的减少,热量和干燥度的增加,以及土壤有机C和全N含量的降低,草原群落的物种丰富度、多样性和初级生产力逐渐降低。典型相关分析的结果揭示出,土壤有机C含量和干燥度是对草原群落物种丰富度和初级生产力具有更大的影响。同时,草地的利用方式和强度对群落植物多样性和生产力也具有较强的影响。     

泰山南北坡植物物种多样性垂直梯度格局的比较

以泰山南北坡14块样方的调查资料为基础,分析了泰山植物物种多样性沿海拔梯度的分布格局.结果表明:在相同海拔范围内,南坡物种丰富度大于北坡,泰山物种丰富度随海拔的升高而减少.整个群落及不同层次的物种多样性沿海拔梯度在泰山南北坡呈现不同的分布格局.在人为干扰程度低的情况下,北坡的群落物种丰富度在各个层次均较高,而多样性指数在各个层次不一样,北坡乔木层的多样性指数较南坡低,但灌木层和草本层则是北坡明显大于南坡.整体上,物种多样性指数与海拔的相关性,北坡要比南坡好.     

青藏高原高寒草甸物种多样性的海拔梯度分布格局及对地上生物量的影响

植物物种多样性在海拔梯度上的变化规律以及物种多样性与生产力的关系是生态学研究的热点,至今还没有得出一般性规律。本文以青海省海南藏族自治州贵德县的拉脊山(36°21′N,101°27′E,海拔3,389–3,876 m)和果洛藏族自治州的玛沁县军牧场山体(34°22′N,100°30′E,海拔4,121–4,268 m)为研究对象,对植物高度、盖度、地上生物量和物种多样性随海拔高度的变化进行调查和统计分析,以探讨青藏高原高寒草甸的物种多样性和地上生物量在海拔梯度上的变化规律及两者的关系。结果表明:(1)两条山体样带上地上生物量与物种多样性随海拔的变化规律一致:随着海拔的升高,地上生物量线性降低;Shannon-Wiener指数、Simpson指数和物种丰富度都呈单峰曲线,在中间海拔最大,而Pielou指数随海拔的升高线性增加。结合目前针对青藏高原高寒草甸的研究数据,发现物种丰富度随海拔高度的变化均呈单峰曲线,说明随着海拔的升高物种多样性先升高后降低可能是青藏高原物种多样性分布的普遍规律。(2)地上生物量与物种多样性的关系在两条山体样带上表现一致:地上生物量随ShannonWiener指数、Simpson指数和Pielou指数的升高而线性降低,但与物种丰富度不相关。综合两条山体样带所有样方数据,发现地上生物量与Shannon-Wiener指数、Simpson指数不相关,而随物种丰富度的升高线性增加。结合目前在青藏高原的相关研究数据,发现地上生物量与物种丰富度呈S型曲线(logistic model)。     

福建梅花山常绿阔叶林植物物种多样性及其海拔梯度格局

常绿阔叶林是福建梅花山国家级自然保护区地带性植被。采用样带与典型群落调查法对区内的常绿阔叶林14400m2样地展开调查,并对植物多样性海拔梯度格局进行分析,结果表明：（1） 群落植物物种丰富度、Gleason丰富度指数、Simpson指数、Shannon Wiener指数和Pielou均匀度指数的均值分别为64.42、10.75、5.75、3.50、0.58,且这5种指数在各样带间差异极为显著,并随海拔的升高均呈单峰曲线变化,峰值出现在海拔700m~900m。（2） 群落各层次的植物物种丰富度、Shannon Wiener指数均呈现灌木层（包括幼树和层间植物）〉乔木层〉草本层的特征。乔木、灌木层物种丰富度与乔木层Shannon Wiener指数在海拔梯度上的样带间差异极显著,变化趋势与群落相似;灌木层与草本层Shannon Wiener指数以及草本层物种丰富度随海拔梯度变化不明显。因此,梅花山自然保护区常绿阔叶林植物物种多样性的海拔梯度格局呈现单峰分布,并支持中间高度膨胀模式（mid domain model）。     

青藏高原高寒草甸植物群落物种组成和生物量沿环境梯度的变化

生物多样性与生态系统功能的关系及其机制是生态学领域的重大科学问题. 人们越来越关注环境因子对多样性-生产力关系的影响. 植物群落组成、物种丰富度、物种特征、生物量的分布结构和植物枯枝落叶对高寒草甸物种多样性和生产力有着重要的影响. 因此, 我们利用2001~2004年中国科学院海北生态系统定位站高寒草甸群落的实测资料, 研究了不同环境梯度(土壤含水量和营养)下, 植物群落生物量, 物种丰富度及组成的变化. 结果表明, 植物群落物种组成的不同反应在生物量的分布上, 以藏嵩草为优势种的藏嵩草沼泽化草甸群落总生物量(地上、地下)最高(13196.96±719.69 g/m²), 次之是以杂类草和莎草科为主的小嵩草草甸(2869.58±147.52 g/m₂), 以禾本科和杂类草为主的矮嵩草草甸最低(2153.08±141.95 g/m²). 藏嵩草沼泽化草甸中, 草本植物枯枝落叶显著高于小嵩草、矮嵩草草甸, 土壤含水量对草本植物枯枝落叶有较大的影响. 不同类型草甸群落中, 地上生物量与土壤有机质、全氮和群落盖度之间均呈显著正相关(P < 0.05); 藏嵩草沼泽化草甸中, 总生物量与物种丰富度呈负相关(r_s = -0.907, P < 0.05)、地下生物量与土壤含水量呈正相关(r_s = -0.900, P < 0.05); 而在小嵩草和矮嵩草草甸中它们之间均没有达到显著水平, 说明不同类型高寒草甸群落生产力除受物种多样性、功能群内物种密度和均匀度的影响, 同时也受物种本身特征和外部环境资源的影响. 不同类型草甸群落生物量的分布与土壤含水量和土壤养分的变化相一致.     

退化土地植被恢复群落物种多样性与生物量分配格局

研究了湘西北女儿寨小流域7种典型植被恢复群落生物量的空间分配格局、物种多样性特征及其相互关系。结果表明:1)润楠次生林乔木层生物量最高,马尾松天然林灌木层生物量最大,油桐人工林草本层生物量最高,乔木层最低,毛竹-杉木林灌木层与草本层生物量最小,群落总生物量以马尾松天然林群落最高,荒草灌丛群落最低。2)乔木层物种以润楠次生林最丰富,多样性指数最高,物种分布最均匀;灌木层物种丰富度以毛竹-杉木混交林最高,油桐人工林多样性与均匀度指数最大,优势度最小,荒草灌丛群落的物种丰富度、多样性及均匀度最低;草本层物种丰富度以油桐人工林最高,马尾松天然林最低,杉木人工林草本层多样性指数与均匀度指数最大,润楠次生林优势度最高;群落总体物种丰富度以油桐人工林最高,润楠次生林群落的多样性指数最高,种群分布最均匀,荒草灌丛群落的多样性、均匀度与优势度都最低。3)女儿寨小流域退化土地物种丰富度与群落生物量之间的关系可用"S"曲线较好地描述,双曲线能较好地描述群落多样性指数、群落均匀度指数与生物量之间的关系,而生态优势度与生物量之间为非性线关系。     

祁连山北坡中段植物群落多样性的垂直分布格局

利用DCCA排序和海拔高程排序相结合的方法 ,对祁连山北坡中段植物群落物种多样性垂直分布格局进行了初步研究。结果表明 :1)植物群落草本层和灌木层物种丰富度和多样性在环境梯度上呈单峰曲线变化趋势 ,乔木层的物种丰富度和多样性在环境梯度上无变化。物种丰富度和多样性对环境梯度变化敏感程度的次序是草本层 >灌木层 >乔木层 ;2 )植物群落各层次均匀度在环境梯度上没有表现出一定的变化规律 ,均匀度可能更多地受制于群落自身动态的影响 ,而独立于生境的资源水平 ;3)草地群落物种多样性在DCCA环境梯度上曲线的拟合效果优于按海拔高程排序效果 ,灌木群落则相反 ;4)低海拔、中低海拔和中海拔地带的草本层物种丰富度和Shannon Wiener多样性指数 (H′)显著高于灌木层 (p <0 .0 1) ;高海拔地带草本层仅丰富度指数显著高于灌木层 (p <0 .0 5 )。在整个海拔范围内 ,草本层和灌木层的均匀度无显著差异。就资源的可利用性而言 ,研究区域植物群落物种多样性在垂直环境梯度上的变化规律表达了物种多样性与资源生产力的单调关系内涵。     

井冈山鹿角杜鹃群落灌木层功能多样性及其随海拔梯度的变化

研究植物群落功能多样性沿环境梯度的变化可以揭示功能多样性与生态系统功能间的关系及维持机制。以井冈山地区鹿角杜鹃（Rhododendron latoucheae）群落为研究对象,通过调查不同海拔梯度群落灌木层植物的物种组成与结构特征,研究了该群落类型灌木层植物的物种多样性、功能多样性、环境因子的特征及其相互之间的关系。结果表明：1）群落类型灌木层植物物种多样性和功能多样性沿海拔梯度呈现不同的变化趋势。物种多样性指数均随着海拔的升高呈减小趋势,而功能多样性指数的变化却较为复杂。其中FRic、FEve和FDis随着海拔的升高显著减小,FDiv和Rao却随海拔的升高而增加;2）群落中物种多样性和功能多样性呈现复杂的相关性。FRic、FEve与丰富度指数呈显著正相关,而Rao、FDis、FDiv与Simpson优势度指数呈线性相关关系,且具有显著相关性;3）群落所分布的坡位及土壤氮与磷含量等环境因子对灌木植物的功能多样性有着重要的影响。鹿角杜鹃群落灌木层植物的物种多样性和功能多样性的相互关系及其对环境变化的响应共同决定了群落的生态系统功能。     

白龙江干旱河谷不同坡向主要灌丛群落随海拔梯度变化的物种多样性研究

采用样方调查法,研究了白龙江干旱河谷不同坡向主要灌丛群落沿着海拔梯度的结构特征、物种多样性的变化规律,旨在了解白龙江干旱河谷不同海拔梯度植被特征和物种多样性变化,为白龙江干旱河谷区域不同海拔植被恢复提供理论依据。研究结果表明:(1)不同海拔梯度同一坡向物种数不同,同一海拔不同坡向物种数也不同,随着海拔的升高不同坡向物种数表现为先增加后减少的趋势,同一海拔梯度内不同坡向主要植被类型也不同。(2)主要灌木群落α多样性在不同坡向随着海拔梯度的升高,表现出先升高后减小的趋势。不同坡向草本群落α多样性随着海拔的升高,也表现出先升高后减小的趋势。对主要灌丛α多样性指数进行相关性分析得物种丰富度指数对物种多样性贡献率最大,表现为丰富度指数(D1、D2)生态优势度指数(SN)种间机遇指数(H)群落均匀度指数(R)。(3)不同坡向主要灌丛群落β多样性Whittaker指数沿着不同海拔梯度变化不大,最大值出现在海拔1 250~1 650 m;Routledge和Codyβ多样性指数在海拔1 450~1 650 m出现最大值,但是大体呈现出波形变化。草本β多样性随着海拔的升高变化较大,阳坡植物的β多样性指数在海拔1 050~1 250 m达到最大,阴坡和半阴半阳坡在海拔区间1 250~1 450 m达到最大,半阴半阳坡的β多样性指数均大于阳坡。白龙江干旱河谷不同坡向、不同海拔梯度物种α多样性和β多样性都不同,且不同坡向随着海拔梯度的变化物种α多样性和β多样性呈一定的相关性,说明海拔和坡向是影响生物多样性主要因子之一。     

土壤肥力和物种属性决定亚高寒草甸实验群落的生产力

  生物多样性与生态系统功能之间的关系及其形成的内在机制还存在很多争议。为了揭示植物群落生产力形成的生态学机制, 采用盆栽方法探讨了物种多样性、物种属性以及施肥水平与植物群落生产力之间的关系。研究结果显示: 在不施肥和每盆施5.0 g磷酸二铵的条件下, 随着物种多样性的增加, 地上生物量增加不显著; 在每盆施10.0 g磷酸二铵的条件下, 随着物种多样性的增加, 地上生物量显著增加。相对于中华羊茅(Festuca sinensis)而言, 垂穗披碱草(Elymus nutans)和垂穗鹅观草(Roegneria nutans)对群落生产力的贡献较大, 但在不同施肥水平和播种密度下, 其影响不完全相同。这表明物种多样性对群落生产力的影响随着土壤肥力的变化而变化; 并且植物群落生产力受组成群落的物种属性影响较大, 而物种属性又与特定时间和特定生境下资源的利用方式相联系。在高肥力水平下, 物种多样性之所以对群落生产力具有正效应, 可能是因为高肥力水平增加了可利用的生态位空间, 最终仍体现在物种组合上。因此, 植物群落的生产力与物种多样性之间没有必然的联系, 而与土壤肥力和土壤肥力决定的物种属性有关。     

基于地形因素的高寒草甸土壤温湿度和物种多样性与初级生产力关系研究

山地是高寒草甸的主要分布区,地形变化引起了土壤温湿度和物种的差异性分布,进而影响到草地生态系统生产功能。为明晰高寒草甸山地环境因子(土壤温湿度)和物种多样性(丰富度、多度、均匀度、优势度)与初级生产力的关系,本研究以青藏高原东北缘马牙雪山支脉的高寒草甸山体为研究对象,选择阶地、阴坡、山脊和阳坡与3个海拔梯度段,调查了189个样方的植物群落组成和土壤温湿度。采用线性回归法分析土壤温湿度和物种多样性与初级生产力之间的关系。结果表明:(1)以山地高寒草甸整体为研究单元,初级生产力只随物种多度的增加而显著增加(R~2=0.07 P=0.01)。(2)坡向影响初级生产力的因素不同,阴坡初级生产力与物种丰富度正线性相关;山脊初级生产力与土壤湿度正线性相关,也随物种丰富度增加而显著增加;阳坡初级生产力与物种多度正线性相关;阶地初级生产力随均匀度增加而显著增加,随优势度增加而显著降低。(3)只有低海拔区(2860-2910 m)初级生产力随物种多度和丰富度的增加而显著增加。综上所述,山地高寒草甸土壤温湿度和物种多样性与初级生产力关系受坡向比海拔的影响更大,且物种多样性对初级生产力的影响大于土壤温湿度。建议山地高寒草甸生态系统生产和生态管理过程中要重点考虑坡向对植物多样性和初级生产力的影响。     

南亚热带常绿阔叶林树木多样性与生物量和生产力的关联及其影响因素

生物多样性和生态系统功能的关系直接或间接地影响着生产力, 是生态学研究的关键问题。本研究旨在定量探讨亚热带自然林演替后期森林生态系统树木多样性与生物量或生产力的关系。本研究基于中国南亚热带长期永久性样地的群落调查数据以及地形和土壤养分数据, 分析了南亚热带常绿阔叶林树木多样性与生物量和生产力的关联及其影响因素。相关性分析结果表明, 物种多样性与生物量呈显著负相关, 与生产力呈显著正相关; 结构多样性与生物量呈显著正相关, 与生产力呈显著负相关。此外, 不同环境因子对多样性、生物量和生产力的影响具有显著差异, 其中土壤含水量对生产力有显著影响, 物种多样性指标与部分地形和土壤因子均有相关性, 而群落结构多样性指标与土壤因子的相关性更强。方差分解结果表明, 结构多样性对生物量和生产力的单独效应的解释率最大, 分别为35.39%和5.21%; 其次是结构多样性和物种多样性的共同效应, 对生物量和生产力的解释率分别为13.66%和3.53%; 地形和土壤因子的解释率较小。同时, 结构方程结果也表明, 结构多样性对生物量有较强的直接正影响; 生物量对生产力有强烈的直接负影响, 结构多样性通过增加生物量明显地减少了生产力; 土壤和地形因子主要是通过物种和结构多样性间接影响生物量和生产力。综上, 本研究认为在南亚热带森林演替顶极群落中, 群落结构复杂性和物种多样性的提高对促进群落生产力和生物量具有重要作用。     

运用Century模型模拟管理对鼎湖山森林生产力的影响

马毛松林是我国华南地区最主要的森林植被类型。为了寻求科学合理的马尾松林利用方式,我们运用Ｃｅｎｔｕｒｙ模型对马尾松林在不同管理措施下包括在严格保护措施下的演替各阶段的土壤有机质、Ｎ含量以及生产力进行了模拟预测。结果表明,除去地被物和林下层植物会使土壤肥力降低,导致生产力下降。除去的生物量越多,生产力降低的幅度越大。因此,此种利用方式不符合持续发展的要求,建议予以改变。应用Ｃｅｎｔｕｒｙ模型对鼎湖山     

Biodiversity and Ecosystem Multi-Functionality: Observed Relationships in Smallholder Fallows in Western Kenya

Recent studies indicate that species richness can enhance the ability of plant assemblages to support multiple ecosystem functions. To understand how and when ecosystem services depend on biodiversity, it is valuable to expand beyond experimental grasslands. We examined whether plant diversity improves the capacity of agroecosystems to sustain multiple ecosystem services—production of wood and forage, and two elements of soil formation—in two types of smallholder fallows in western Kenya. In 18 grazed and 21 improved fallows, we estimated biomass and quantified soil organic carbon, soil base cations, sand content, and soil infiltration capacity. For four ecosystem functions (wood biomass, forage biomass, soil base cations, steady infiltration rates) linked to the focal ecosystem services, we quantified ecosystem service multi-functionality as (1) the proportion of functions above half-maximum, and (2) mean percentage excess above mean function values, and assessed whether plant diversity or environmental favorability better predicted multi-functionality. In grazed fallows, positive effects of plant diversity best explained the proportion above half-maximum and mean percentage excess, the former also declining with grazing intensity. In improved fallows, the proportion above half-maximum was not associated with soil carbon or plant diversity, while soil carbon predicted mean percentage excess better than diversity. Grazed fallows yielded stronger evidence for diversity effects on multi-functionality, while environmental conditions appeared more influential in improved fallows. The contrast in diversity-multi-functionality relationships among fallow types appears related to differences in management and associated factors including disturbance and species composition. Complementary effects of species with contrasting functional traits on different functions and multi-functional species may have contributed to diversity effects in grazed fallows. Biodiversity and environmental favorability may enhance the capacity of smallholder fallows to simultaneously provide multiple ecosystem services, yet their effects are likely to vary with fallow management.     

树种多样性对土壤微生物群落结构和元素生物地球化学循环的影响研究进展

森林是陆地生态系统的重要组成部分,其巨大的生产力和生态服务功能对人类的生存和发展至关重要。森林树种多样性增加能够显著提高森林生产力,关于树种多样性如何影响地下生物多样性及生态功能逐渐受到国内外学者的广泛关注。从土壤微生物及其介导的元素生物地球化学循环这一视角出发,综述了树种多样性对土壤细菌和真菌多样性、群落结构及功能的影响,提出需要进一步深入研究的方向。总体来说,树种多样性有利于增加土壤细菌生物量和多样性,是预测病原性真菌和菌根真菌多样性及群落结构的重要生物因子。树种多样性能增加土壤有机碳储量,增强森林土壤的甲烷氧化能力,并提高土壤磷周转速率及有效磷含量。关于树种多样性对森林土壤氮循环的影响需考虑多样性假说和质量比假说的相对贡献。今后应加强树种多样性对多个营养级之间相互作用的研究;关注树种多样性对生态系统多功能的影响;加强学科交叉,引入微生物种群动态模型和气候模型等模型预测方法,研究树种多样性对全球气候变化的应对机制,以期促进地上植物多样性与地下生态系统功能关系的研究,增强森林生态系统应对未来全球环境变化的能力。     

Environmental factors influencing herb layer productivity in Central European oak forests: insights from soil and biomass analyses and a phytometer experiment

Habitat productivity and vegetation biomass are important factors affecting species diversity and ecosystem function, but factors determining productivity are still insufficiently known, especially in the forest herb layer. These factors are difficult to identify because different methods often yield different results. We sampled the herb layer biomass and assessed soil nutrients, moisture and light availability in 100 m² plots in Czech oak forests. Habitat productivity was estimated independently from nutrient content in the soil, herb layer biomass and using a bioassay experiment (growing phytometer plants of Raphanus sativus under standardised conditions in soil samples taken from forest plots). The generalised linear model for herb layer biomass showed it to increase with light, soil phosphorus and moisture availability, but only 10.7% of its variation was explained by these factors. The phytometer biomass increased mainly with soil pH and phosphorus availability; together with soil C/N ratio these factors explained 56.1% of the phytometer biomass variability. Combined evidence based on different approaches indicates that canopy shading and soil phosphorus tend to be the most important factors influencing the herb layer productivity of the studied oak forests.     

植物多样性与生态系统土壤保持功能关系及其生态学意义

 测定物种丰富度呈梯度变化的半湿润常绿阔叶林不同次生演替阶段小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失及影响这些过程的植物群落郁闭度、个体密度、胸高断面积、植物叶吸附水,分析物种多样性与生态系统土壤保持功能、稳定性及直接影响土壤保持功能的群落结构、树冠截留间的关系。结果表明,在降雨、坡度、坡向、坡位、土壤类型等水土保持影响因子相同条件下,随着各小区物种多样性的增加,地表产流次数不断下降;在3个降雨季节,物种多样性最低的小区产生地表径流77次,而物种多样性最高小区产生地表径流才9次;系列小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失随着物种多样性增加呈幂指数下降;物种多样性最低的小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失分别为960.20 m3•hm-2•a-1,11.4 t•hm-2•a-1,127.69 kg•hm-2•a-1,而物种多样性最高的小区为75.55 m3•hm-2•a-1、0.28 t•hm-2•a-1、4.71 kg•hm-2•a-1,分别相差12、50和25倍;地表径流、土壤侵蚀和总磷流失变异系数也呈幂指数下降,物种多样性最高的小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失的变异系数分别为57.93、187.94和 59.2,而物种多样性最低的小区变异系数高达287.6、534.21、315.47,分别相差4、3和5倍。物种多样性与影响土壤保持功能的群落郁闭度、密度和胸高断面积呈正相关关系。不同演替阶段植物叶吸附水量差异显著,吸附水量最高的演替阶段是次生半湿润常绿阔叶林,为12.28 t•hm-2•a-1, 最低是云南松(Pinus yunnanensis)林, 为4.15 t•hm-2•a-1。“植物多样性_土壤保持功能相关群落结构因子及树冠截留效应_生态系统土壤保持功能”的耦合关系表明了植物多样性通过植物群落结构削弱了降雨动能,减少了地表径流,减轻了土壤及营养元素的流失,以间接方式调控生态系统土壤保持功能,维持系统营养的持续性,在不同尺度上实现生态系统生产力。物种多样性的提高,促进了生态系统土壤保持功能的稳定性。植物多样性_生态系统土壤保持过程的研究可能是生态系统稳定性研究的好方法。用植物叶吸附水测定可评价群落树冠截留效应。由于植物多样性与生态系统土壤保持功能间存在相关关系,基于植物多样性对生态系统土壤保持功能作用模式,可增进对生命系统和地球系统界面间相互作用关系的了解。     

Biogeographic historical legacies in the net primary productivity of Northern Hemisphere forests

It has been suggested that biogeographic historical legacies in plant diversity may influence ecosystem functioning. This is expected because of known diversity effects on ecosystem functions, and impacts of historical events such as past climatic changes on plant diversity. However, empirical evidence for a link between biogeographic history and present‐day ecosystem functioning is still limited. Here, we explored the relationships between Late‐Quaternary climate instability, species‐pool size, local species and functional diversity, and the net primary productivity (NPP) of Northern Hemisphere forests using structural equation modelling. Our study confirms that past climate instability has negative effects on plant functional diversity and through that on NPP, after controlling for present‐day climate, soil conditions, stand biomass and age. We conclude that global models of terrestrial plant productivity need to consider the biogeographical context to improve predictions of plant productivity and feedbacks with the climate system.     

Productivity and resistance to weed invasion in four prairie biomass feedstocks with different diversity

High‐diversity mixtures of native tallgrass prairie vegetation should be effective biomass feedstocks because of their high productivity and low input requirements. These diverse mixtures should also enhance several of the ecosystem services provided by the traditional monoculture feedstocks used for bioenergy. In this study, we compared biomass production, year‐to‐year variation in biomass production, and resistance to weed invasion in four prairie biomass feedstocks with different diversity: one species – a switchgrass monoculture; five species – a mix of C₄ grasses; 16 species – a mix of grasses, forbs, and legumes; and 32 species – a mix of grasses, forbs, legumes, and sedges. Each diversity treatment was replicated four times on three soil types for a total of 48 research plots (0.33–0.56 ha each). We measured biomass production by harvesting all plant material to ground level in ten randomly selected quadrats per plot. Weed biomass was measured as a subset of total biomass. We replicated this design over a five‐year period (2010–2014). Across soil types, the one‐, 16‐, and 32‐species treatments produced the same amount of biomass, but the one‐species treatment produced significantly more biomass than the five‐species treatment. The rank order of our four diversity treatments differed between soil types suggesting that soil type influences treatment productivity. Year‐to‐year variation in biomass production did not differ between diversity treatments. Weed biomass was higher in the one‐species treatment than the five‐, 16‐, and 32‐species treatments. The high productivity and low susceptibility to weed invasion of our 16‐ and 32‐species treatments supports the hypothesis that high‐diversity prairie mixtures would be effective biomass feedstocks in the Midwestern United States. The influence of soil type on relative feedstock performance suggests that seed mixes used for biomass should be specifically tailored to site characteristics for maximum productivity and stand success.