长期封育演替下典型草原植物群落生产力与多样性关系

封育是退化草地的重要恢复措施, 理解长期封育过程中草地群落生产力和植物多样性变化特征及两者间关系, 有助于草地植被的恢复管理与利用。该研究依托宁夏云雾山国家级自然保护区典型草原长期封育演替梯度, 选择持续放牧、封育9年、26年和34年的草地群落作为研究对象, 分析其地上生产力、物种多样性和功能多样性的变化特征及内在联系。结果表明, 封育显著提高典型草原植物群落的地上生产力、凋落物生物量、功能丰富度和功能离散度, 未改变草地群落的物种丰富度、Shannon-Wiener指数和功能均匀度, 但Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数在长期封育(34年)后显著下降。此外, 封育对不同植物群落加权平均功能性状的影响存在差异。随机森林模型和方差分解结果显示, 群落加权平均功能性状对封育草地群落地上生产力变异的解释度高达70.70%, 其中植株高度是最主要的解释因子; 功能多样性的解释度为36.86%, 主要由功能丰富度贡献; 而物种多样性的解释度仅为14.72%。由此可见, 植物功能性状和功能多样性对草地群落地上生产力的贡献远高于物种多样性, 建议将其纳入植物群落恢复演替动态研究, 以便全面了解植物多样性与生态系统功能的关系, 为更好地实现生态恢复目标奠定基础。     

刈割、围封、放牧三种利用方式下草原生态系统的多功能性与植物物种多样性之间的关系

随着全球变化对生物多样性的影响不断加剧, 生物多样性与生态系统功能之间相互关系(BEF)的研究显得极为重要。过去的20多年, BEF的研究大多集中在对物种多样性与单一或少数生态系统功能之间关系的探讨, 但生态系统最为重要的价值是同时维持多种服务和功能的能力, 基于此, 该文首次在国内引入近年来不断完善的生态系统多功能性(multifunctionality)的概念, 并对目前主流的评价方法进行了改进, 从而对内蒙古三种利用方式(刈割、围封、放牧)下的草地群落进行了多功能性评价, 并探讨了多功能性与物种多样性之间的关系。结果显示本研究改进的方法和目前主流方法评价得出的多功能性指数在样方和样地尺度上都有很高的相关性(R² = 0.6956, p < 0.0001; R² = 0.9231, p < 0.0001), 表明该文作者改进后的方法是可靠的。重度放牧的草地群落物种多样性水平最低, 绝大多数土壤功能指标较差, 表现出退化特征; 7年的围封和刈割群落均有较高的物种多样性水平和改善的土壤功能指标; 三者的多功能性指数为刈割(0.2178) >围封(0.0704) >放牧(-0.8031)。植被样方主要沿水肥梯度分布; 多样性指数中, 均匀度指数(Pielou index)和丰富度指数(Margelf index)对多功能性的影响作用最大, 均为样方尺度(R² = 0.1871, p < 0.0001; R² = 0.1601, p < 0.0001)小于样地尺度(R² = 0.5921, p = 0.0093; R² = 0.7499, p = 0.0007), 有尺度依赖性; 多功能性在样方和样地尺度上均与物种均匀度呈线性正相关关系, 而与物种丰富度呈单峰曲线关系。该文研究结果表明, 相对于重度放牧和围封, 刈割更有利于维持该地区生态系统的多功能性; 物种丰富度适中且物种分布均匀的生态系统可能有更好的多功能性。     

山西五鹿山森林群落木本植物功能多样性

通过选取群落中木本植物种子的扩散方式、传粉方式、植株高度和盖度等13个功能性状,计算出群落的6个功能多样性指数:功能性状距离、功能性状平均距离、功能体积、功能均匀度、功能分散指数和Rao二次熵指数,结合群落物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数和物种均匀度指数对山西五鹿山森林群落木本植物功能多样性进行研究。结果表明:(1)功能性状距离、功能性状平均距离、功能体积与物种丰富度、Shannon-Wiener指数显著正相关;功能均匀度与Shannon-Wiener指数、物种均匀度指数显著正相关;功能分散指数、Rao二次熵指数与物种均匀度指数、Shannon-Wiener指数显著正相关;(2)功能多样性的差异很大程度上是由于物种差异所引起的;(3)6个功能多样性指数可分为三类:功能性状距离、功能性状平均距离、功能体积为功能丰富度指数;功能均匀度为功能均匀度指数;功能分散指数和Rao二次熵指数为功能离散度指数。该分类结果符合指数的计算方法和生态学意义,以及相互独立的标准。     

玉米田养鹅措施对杂草群落生态特征的影响

探索如何在利用和控制农田杂草的同时又能维持较高的杂草群落多样性的生产方式, 是当前农业发展的重要方向。作者以“农牧一体化”生产方式下的“玉米(Zea mays)田养鹅”处理和常规玉米种植处理为研究对象, 探讨了玉米田养鹅处理放牧前后及同期常规玉米种植处理下杂草生态位、功能群结构和杂草群落生物多样性的变化。结果表明: (1)在玉米田养鹅模式下, 黑麦草(Lolium multiflorum)、紫花苜蓿(Medicago sativa)和灰绿藜(Chenopodium glaucum)在放牧前的生态位宽度较大, 但放牧后黑麦草、紫花苜蓿的生态位宽度减小, 而灰绿藜、尼泊尔蓼(Polygonum nepalense)、西南草莓(Fragaria moupinensis)和老鹳草(Geranium sibiricum)等物种的生态位宽度则有不同程度的增大, 放牧后群落内新增加了7种杂草; 对照中, 前期丝叶球柱草(Bulbostylis densa)的生态位宽度最大, 而后期鼠麹草(Gnaphalium affine)的生态位宽度变为最大, 新增2种杂草。(2)放牧前玉米田养鹅处理下的黑麦草和紫花苜蓿的重叠度最大, 而放牧后黑麦草和西南草莓的重叠度变为最大; 在常规玉米种植模式下, 前期丝叶球柱草和马唐(Digitaria sanguinalis)的重叠度最高, 而后期丝叶球柱草和鼠麹草的重叠度最高。(3)两种模式下放牧前后均是一年生双子叶(DA)杂草功能群占据最大优势, 但玉米田养鹅处理模式下放牧后多年生功能类群所占的比例较放牧前增加, 且分配更均匀。(4)放牧前, 玉米田养鹅处理的Shannon-Wiener多样性指数、Margalef物种丰富度指数和Simpson多样性指数均高于对照, 其中Shannon-Wiener多样性指数和Margalef物种丰富度指数差异显著(P<0.05, n=3), 而Pielou均匀度指数低于对照, 但差异并不显著(P>0.05, n=3); 放牧后玉米田养鹅处理的Shannon-Wiener多样性指数和Margalef物种丰富度指数仍显著高于对照(P<0.05, n=3), 而Pielou均匀度指数和Simpson多样性指数则分别显著低于对照 (P<0.05, n=3)。放牧前后, 玉米田养鹅处理杂草群落的地上总生物量均高于对照, 但差异不显著(P>0.05, n=3)。(5)玉米田养鹅处理的玉米产量与对照相比减产4.0%, 但并未达到显著差异(P>0.05, n=12)。总的来看, 玉米田养鹅生产方式维持了较高的农田生态系统生物多样性, 虽然造成了一定的减产, 但可通过鹅的产出获得更高的经济效益。     

不同林龄刺槐林下植物群落物种组成及功能多样性差异分析

群落物种组成与功能多样性动态变化反映了种群的现状及未来群落的演替趋势。本文选取不同林龄刺槐(Robinia pseudoacacia L.)林的林下草地植被为研究对象,通过群落特征调查和功能性状测定,分析不同林龄刺槐林林下植物的群落物种组成及功能多样性的差异与动态变化。结果显示：(1)林下草地植物群落主要以菊科、蔷薇科多年生杂类草为主,随林龄的增加,以菊科为主的植物群落逐渐演替为以禾本科为主的植物群落,双子叶植物数目逐渐减少,单子叶植物数目逐渐增加。(2)除群落总盖度外,林下植物群落各数量特征随林龄的增加而增加。(3)Rao二次熵指数随林龄的增加而逐渐降低,功能丰富度指数、功能均匀度指数和功能离散度指数随林龄的增加呈先增加后降低的趋势,功能多样性动态变化主要归因于群落地上生物量及植物叶片面积和质量的改变。     

新薛河底栖动物物种多样性与功能多样性研究

研究功能多样性与物种多样性关系及其随环境梯度的变化规律,有助于理解生物在群落中的共存机制;然而,二者间关系的研究在淡水生态学中尚鲜见报道。通过对新薛河典型河段(A缓流河段、B断流河段、C有机污染河段、D对照河段、E人为干扰河段)底栖动物季节性调查,就物种多样性和功能多样性时空动态及关系进行了研究。结果表明:在空间序列上,物种多样性指数在B河段均最低,表明间歇性断流对物种多样性影响重大。功能丰富度在D河段最高,A河段最低;功能均匀度在A河段高于其他河段;功能分离度在A、B河段最高,D河段最低。在时间序列上,物种丰富度和Shannon指数均值在10月份最低,4月份最高;均匀度指数在12月份最低,10月份最高。3个功能多样性指数于各季节间差异显著、相互独立,主要受水文条件和底栖动物生活史影响。相关分析表明,功能多样性指数间无显著相关性;功能丰富度同物种丰富度和Shannon指数相关显著,功能均匀度同物种均匀度相关显著。逐步回归分析发现,功能丰富度受物种丰富度和Shannon指数影响显著,功能均匀度受物种均匀度影响显著;功能多样性和物种多样性指数间拟合度总体不高。研究结果进一步表明:相对物种多样性,功能多样性对生境梯度变化响应更加全面。     

中国东部海岛黑松群落功能多样性的纬度变异及其影响因素

黑松(Pinus thunbergii)群落在中国东海和黄海海域的海岛广泛分布, 研究其功能多样性的纬度变化特征及其影响因素, 有助于揭示是否在高度隔离的片断化景观中, 同一植物群落类型的生物多样性也具有显著的纬度地带性特征。该研究调查和测定了中国东部海域跨越13个纬度的27个海岛60个黑松群落的物种组成和植物功能性状, 分析了生物因素(黑松优势度和物种多样性)与非生物因素(年平均气温、总太阳辐射和干旱指数)与黑松群落功能多样性的关系, 并利用广义线性回归和方差分解揭示了各影响因素对黑松群落功能多样性的相对影响。主要结果: 随纬度升高, 群落的黑松优势度和物种丰富度, 以及枝干性状和枝叶性状总体的功能丰富度、功能分散度、Rao二次熵均显著降低, 但叶片功能多样性无显著变化趋势。黑松优势度、物种多样性和气候综合解释了枝叶性状总体功能丰富度、分散度和Rao二次熵变异的63%、47%和39%, 枝干性状功能丰富度、分散度和Rao二次熵变异的56%、67%和53%, 对叶片性状功能多样性的综合解释度较低(21%-30%)。物种丰富度和辛普森多样性显著增加叶功能多样性, 香农-维纳多样性显著降低叶功能丰富度。干旱度显著增加枝叶性状总体和枝干功能多样性, 年平均气温显著降低枝干功能分散度和Rao二次熵。该结果表明, 中国东部海岛黑松群落的功能多样性具有明显的纬度格局, 气候因素和物种丰富度是决定黑松群落功能多样性纬度变异的重要因素。     

南四湖沉水植物物种多样性和功能多样性对水深梯度的响应

从物种多样性和功能多样性探讨沉水植物群落对水深的响应可深刻揭示水深对群落构建的影响机制。以南四湖不同水深沉水植物群落为研究对象,对比分析了群落的9个加权功能性状（株高、茎分支数、茎节数、茎直径、根长、根围直径、生物量分配比、比叶面积、植物体磷含量）、5个物种多样性指数（Berger-Parker生态优势度指数、Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数）和5个功能多样性指数（功能丰富度FRic指数、功能均匀度FEve指数、功能离散度FDiv指数、功能分散度FDis指数和二次熵Rao指数）以及物种多样性和功能多样性关系对水深的响应规律。研究结果表明：（1）水深可显著改变群落株高、根长、根围直径、比叶面积、生物量分配比和植物体磷含量6个加权功能性状;群落茎分支数、茎节数和茎直径3个加权功能性状对水深变化无显著响应;（2）水深可显著影响群落物种多样性和功能多样性,中等水深处沉水植物群落具有较高的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Berger-Parker生态优势度指数、Pielou均匀度指数以及功能丰富度FRic指数、功能均匀度FEve指数、功能离散度FDis指数、二次熵Rao指数;（3）水深可改变5个物种多样性指数与功能丰富度FRic指数、功能均匀度FEve指数、功能离散度FDiv指数3个功能多样性指数间的相关关系,但对5个物种多样性指数与功能离散度FDis指数、二次熵Rao指数2个功能多样性指数间的相关关系无显著影响。研究结论为：群落不同测度的物种多样性和功能多样性指数及其相关关系对水深变化的响应迥异,在探讨水深对沉水植物群落构建的影响机制时应从多个方面综合考量。     

红薯对农田杂草群落及其多样性的影响

为了解红薯(Ipomoea batas)对农田杂草群落和生物多样性的影响, 作者研究了云南省东南部红河州建水县5种不同覆盖度红薯田的杂草种类、密度、重要值及多样性。结果表明, 5种红薯田共统计到25种杂草, 隶属18科。其中4种入侵植物藿香蓟(Ageratum conyzoides)、鬼针草(Bidens pilosa)、牛膝菊(Galinsoga parviflora)、牛筋草(Eleusine indica)和2种本地植物马齿苋(Portulaca oleracea)、马唐(Digitaria sanguinalis)的密度较高, 为红薯田杂草群落的优势物种。随红薯覆盖度增加, 杂草优势物种的密度和重要值显著降低(P<0.05), 然而2种本地物种打碗花(Calystegia hederacea)和早熟禾(Poa annua)密度却显著增加, 2种本地物种铁苋菜(Acalypha australis)和稗(Echinochloa crusgalli)重要值与红薯覆盖度成正相关(P<0.05)。红薯覆盖度为1-25%和26-50%时, 杂草群落的物种丰富度(23.5、24.5)、Simpson指数(0.89、0.85)、Shannon-Wiener指数(2.36、2.35)和Pielou均匀度指数(0.75、0.73)较高, 说明中低水平的红薯覆盖度有利于提高群落的物种多样性。可以推断, 红薯种植改变了农田杂草的群落结构, 有利于限制优势杂草和入侵杂草的发生危害, 中低水平的红薯覆盖度可作为一种有效的旱田替代化学除草剂的生态控草措施。     

Effects of biodiversity,stand factors and functional identity on biomass and productivity during the restoration of subtropical forests in Central China

恢复梯度上华中亚热带森林生物多样性、林分因子及功能特性对生物量、生产力的影响 草地群落上进行的控制实验大都发现生物多样性对生态系统功能有显著促进作用。然而,在天然林中,多样性与林分因子、群落功能特性的相对作用大小仍存在争议。本文在森林恢复梯度上,研究这3类因素对生物量和生产力的相对影响。我们在湖北神农架设置了处于不同恢复阶段的24块(600 m²)亚热 带森林样地,计算了林分生物量和生产力。选择5个关键的植物功能性状,并计算了群落的功能多样性(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)和性状的加权平均值(CWM)。使用一般线性模型(GLMs)、变异分离等方法探究林分因子(密度、林龄、群落最大树高等)、功能特性、物种和功能多样性对生物量和生产力的相对重要性。研究结果表明,随着森林恢复,林分生物量和生产力显著增加,群落物种丰富度显著增加,而功能离散度显著降低。变异分离结果表明,多样性对生物量和生产力的单独效应不显著,但可能通过与林分因子和功能特性的协同效应来影响生物量和生产力。总体而言,我们发现林分因子对亚热带森林生物量和生产力的影响最大,功能特性显著影响生产力,但不影响生物量。这些结果说明,在森林经营中,调整林分结构和群落物种特性是提高森林碳储量和固碳潜力的有效途径。     

高寒草地植物物种多样性与功能多样性的关系

物种多样性与功能多样性的关系是生态学当前研究的热点问题之一,不同区域典型生态系统物种多样性和功能多样性的关系研究有利于生物多样性保护理论的全面发展。以青藏高原地区的主要草地生态系统—高寒草甸和高寒草原为研究对象,采用4个物种多样性指数(Patrick丰富度指数、Shannon-Weiner多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数)和9个功能多样性指数(FAD功能性状距离指数、MFAD功能性状平均距离指数、基于样地的FDp和基于群落的FDc功能树状图指数、FRic功能体积指数、FEve功能均匀度指数、Rao功能离散度常二次熵指数、FDiv功能离散指数、FDis功能分散指数),分析了高寒草地植物物种多样性、功能多样性关系及其与初级生产力的关系,以期阐明3个科学问题:不同草地类型的高寒草地生态系统植物物种多样性和功能多样性有何差异?高寒草地生态系统的植物物种多样性和功能多样性有何关系?高寒草地生态系统物种多样性、功能多样性对生态系统功能的影响有何异同?研究结果表明:(1)与高寒草原相比,高寒草甸具有更高的物种多样性、功能丰富度和功能离散度;(2)高寒草甸中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc)和功能离散度指数(FDiv)的具有较强的相关性,最优拟合方程分别为幂函数和二次多项式函数;(3)高寒草原中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc、FRic)、Shannon指数和Simpson指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为二次多项式函数,Pielou指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为指数函数;(4)高寒草甸的初级生产力分别与物种丰富度指数Patrick、功能离散指数FDiv具有较强的相关性;而高寒草原的初级生产力与4个物种多样性指数间均具有较强的相关性,与功能离散指数FDiv具有较强的相关性,最佳拟合方程均为二次多项式函数。研究的总体结论为:物种多样性、功能多样性、二者之间的关系以及二者与生态系统服务功能(以初级生产力为例)之间的关系在高寒草甸和高寒草原群落中表现迥异,因此在研究青藏高原高寒草地的生态功能时,不能仅仅测度传统的物种多样性,还应测度与物种多样性、生态功能密切相关的功能多样性。     

Effects of functional diversity and functional dominance on complementary light use depend on evenness

Questions

Does functional diversity play a more important role than species richness in complementary resource use? Is the effect of functional diversity on complementarity greater when species evenness is higher? Does functional dominance play an important role in resource use when species evenness is low?

Location

An arable field in Linhai City, Zhejiang Province, China.

Methods

We assembled experimental plant communities with different species richness (one, two, four, eight and 12 species) and evenness (low and high). In each community, we quantified light interception efficiency (LIE ) and light complementarity index (LC ) to reflect light use. We measured four functional traits related to light capture to quantify functional diversity and functional dominance. We then tested effects of observed species richness, functional diversity and functional dominance on LIE , LC and above‐ground biomass in the low and high evenness communities.

Results

Functional diversity was positively related to LIE , LC and above‐ground biomass in the high evenness communities, but not in the low evenness communities. In contrast, functional dominance was positively related to LIE and negatively related to LC in the low evenness communities, but not in the high evenness communities. Moreover, functional dominance had a larger promotion to above‐ground biomass in the low evenness communities. Observed species richness and evenness had a significant interactive effect on LIE and LC . LIE of a species mixture of the low evenness communities was positively correlated with LIE of the monoculture consisting of the species with the highest initial abundance in the species mixture, while LC of a species mixture of the low evenness communities was negatively correlated with it.

Conclusions

Functional diversity and functional dominance play a crucial role in light complementary use of plant communities, and their effects on light complementarity are mediated by species evenness. Thus, interactions of functional traits and evenness may greatly affect ecosystem functioning.

     

宁夏六盘山国家级自然保护区眼蝶群落多样性

蝴蝶是地球生物多样性的重要指示物种之一, 其种群动态及群落结构变化能够揭示环境改变对生态系统的影响。六盘山国家级自然保护区生境优越, 植物区系多样, 孕育了丰富的蝶类资源。为了有效利用环境和保护蝶类资源, 2016-2018年, 作者采用样线调查法, 对宁夏六盘山国家级自然保护区人工植被、针阔混交林、阔叶林、灌木林4种生境中眼蝶亚科昆虫进行了调查, 分析了眼蝶在空间及时间上的动态变化。共记录眼蝶亚科13属19种4,363只, 其中阿芬眼蝶(Aphantopus hyperanthus, 961只)、亚洲白眼蝶(Melanargia asiatica, 637只)、爱珍眼蝶(Coenonympha oedippus, 594只)分别占总数的22%、15%和13%, 为保护区优势种; 蟾眼蝶(Triphysa phryne, 17只)仅占总数的0.39%, 为保护区的稀有种。在空间分布上, 4类生境中针阔混交林眼蝶物种丰富度和优势度低, 多样性指数最高, 不同生境眼蝶群落物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数存在明显差异(P < 0.05), 优势度指数差异不显著。在时间动态上, 2016-2018年眼蝶个体数量呈下降趋势, 物种个体数量高峰期主要发生在8月, 优势种变化明显。因此, 保护宁夏六盘山国家级自然保护区蝴蝶种类多样性刻不容缓。     

物种多样性和功能群多样性与生态系统生产力的关系——以内蒙古短花针茅草原为例

生物多样性与生态系统生产力之间的关系是当前生态学领域的热点问题。短花针茅(Stipa breviflora)草原是内蒙古荒漠草原的主要类型, 生态系统脆弱, 气候波动剧烈, 研究内蒙古短花针茅草原生物多样性与生产力的关系具有十分重要的意义。该研究在内蒙古短花针茅草原区设置了202个样地进行群落调查, 在干旱区及半干旱区两种资源供给下, 分析了物种丰富度、功能群丰富度与生产力的关系, 旨在解决两个科学问题: 1)物种多样性和功能群多样性中, 哪一种与生产力关系更为密切?2)资源供给对多样性和生产力关系的影响。结果表明: 1)物种丰富度、群落生产力与年降水量呈正相关关系, 而功能群丰富度与年降水量之间不存在显著相关性; 2)群落生产力随物种丰富度的增加而增加, 且两者间呈正线性关系, 功能群丰富度与生产力之间不存在显著相关关系; 3)资源供给会影响多样性与生产力之间的关系, 资源供给低时, 多样性对生产力贡献较低, 资源供给高时, 多样性对生产力的贡献较高。该研究丰富了多样性与生产力关系的研究, 同时, 考虑到植物功能性状的研究在近几年受到生态学家的重视, 且多数研究集中于小尺度的人工控制实验, 因此, 在大尺度自然生态系统中开展功能性状多样性与生态系统功能关系的研究将十分必要。     

Using root traits to understand temporal changes in biodiversity effects in grassland mixtures

Biodiversity–ecosystem functioning (BEF) studies typically show that species richness enhances community biomass, but the underlying mechanisms remain debated. Here, we combine metrics from BEF research that distinguish the contribution of dominant species (selection effects, SE) from those due to positive interactions such as resource partitioning (complementarity effects, CE) with a functional trait approach in an attempt to reveal the functional characteristics of species that drive community biomass in species mixtures. In a biodiversity experiment with 16 plant species in monocultures, 4‐species and 16‐species mixtures, we used aboveground biomass to determine the relative contributions of CE and SE to biomass production in mixtures in the second, dry year of the experiment. We also measured root traits (specific root length, root length density, root tissue density and the deep root fraction) of each species in monocultures and linked the calculated community weighted mean (CWM) trait values and trait diversity of mixtures to CE and SE. In the second year of the experiment, community biomass, CE and SE increased compared to the first year. The contribution of SE to this positive effect was greater than that of CE. The increased contribution of SE was associated with root traits: SE increased most in communities with high abundance of species with deep, thick and dense roots. In contrast, changes in CE were not related to trait diversity or CWM trait values. Together, these results suggest that increased positive effects of species richness on community biomass in a dry year were mainly driven by increased dominance of deep‐rooting species, supporting the insurance hypothesis of biodiversity. Positive CE indicates that other positive interactions did occur, but we could not find evidence that belowground resource partitioning or facilitation via root trait diversity was important for community productivity in our biodiversity experiment.     

放牧干扰下高寒草甸物种、生活型和功能群多样性与生物量的关系

为明晰放牧强度对高寒草甸物种、生活型以及功能群多样性和生物量的时间累积作用以及对多样性与生物量之间相互关系的影响。选择青藏高原东北缘高寒草甸,在6个放牧强度样地连续4 a(2012—2015)进行物种、生活型、功能群多样性和生物量调查。采用重复测量方差分析和线性回归法分析放牧强度和放牧年份对物种、生活型、功能群多样性以及多样性与生物量之间的相关关系的影响。结果表明:(1)放牧强度和放牧年份均对生物量产生显著影响。随放牧强度增加,生物量显著降低。但随放牧年份延长,不同放牧强度区生物量无一致的变化规律。(2)放牧年份对物种、生活型和功能群丰富度、均匀度和优势度的影响均达到显著水平。但放牧强度和放牧年份只对物种丰富度产生交互作用,放牧强度对物种丰富度的影响具有时间的累积效应。(3)放牧干扰下不同层次多样性,仅物种丰富度与所有多样性指数显著相关,物种丰富度可以作为物种多样性测度的代表性指标。(4)多样性与生物量关系的研究,对丰富度而言,仅低放牧强度样地(Plot2)中物种丰富度随生物量增加而显著降低,其余放牧强度样地的物种、生活型和功能群丰富度均与生物量无关。对均匀度而言,高放牧强度样地(Plot4、Plot5、Plot6)生活型均匀度随生物量的增加而显著降低。对优势度而言,高放牧强度样地生活型优势度随生物量的增加而显著增加。生活型多样性可作为放牧干扰下生物量变化快速预测的有效指标。     

Tree species diversity promotes aboveground carbon storage through functional diversity and functional dominance

The relationship between biodiversity and ecosystem function has increasingly been debated as the cornerstone of the processes behind ecosystem services delivery. Experimental and natural field‐based studies have come up with nonconsistent patterns of biodiversity–ecosystem function, supporting either niche complementarity or selection effects hypothesis. Here, we used aboveground carbon (AGC) storage as proxy for ecosystem function in a South African mistbelt forest, and analyzed its relationship with species diversity, through functional diversity and functional dominance. We hypothesized that (1) diversity influences AGC through functional diversity and functional dominance effects; and (2) effects of diversity on AGC would be greater for functional dominance than for functional diversity. Community weight mean (CWM) of functional traits (wood density, specific leaf area, and maximum plant height) were calculated to assess functional dominance (selection effects). As for functional diversity (complementarity effects), multitrait functional diversity indices were computed. The first hypothesis was tested using structural equation modeling. For the second hypothesis, effects of environmental variables such as slope and altitude were tested first, and separate linear mixed‐effects models were fitted afterward for functional diversity, functional dominance, and both. Results showed that AGC varied significantly along the slope gradient, with lower values at steeper sites. Species diversity (richness) had positive relationship with AGC, even when slope effects were considered. As predicted, diversity effects on AGC were mediated through functional diversity and functional dominance, suggesting that both the niche complementarity and the selection effects are not exclusively affecting carbon storage. However, the effects were greater for functional diversity than for functional dominance. Furthermore, functional dominance effects were strongly transmitted by CWM of maximum plant height, reflecting the importance of forest vertical stratification for diversity–carbon relationship. We therefore argue for stronger complementary effects that would be induced also by complementary light‐use efficiency of tree and species growing in the understory layer.     

Functional Trait Changes,Productivity Shifts and Vegetation Stability in Mountain Grasslands during a Short-Term Warming

Plant functional traits underlie vegetation responses to environmental changes such as global warming, and consequently influence ecosystem processes. While most of the existing studies focus on the effect of warming only on species diversity and productivity, we further investigated (i) how the structure of community plant functional traits in temperate grasslands respond to experimental warming, and (ii) whether species and functional diversity contribute to a greater stability of grasslands, in terms of vegetation composition and productivity. Intact vegetation turves were extracted from temperate subalpine grassland (highland) in the Eastern Pyrenees and transplanted into a warm continental, experimental site in Lleida, in Western Catalonia (lowland). The impacts of simulated warming on plant production and diversity, functional trait structure, and vegetation compositional stability were assessed. We observed an increase in biomass and a reduction in species and functional diversity under short-term warming. The functional structure of the grassland communities changed significantly, in terms of functional diversity and community-weighted means (CWM) for several traits. Acquisitive and fast-growing species with higher SLA, early flowering, erect growth habit, and rhizomatous strategy became dominant in the lowland. Productivity was significantly positively related to species, and to a lower extent, functional diversity, but productivity and stability after warming were more dependent on trait composition (CWM) than on diversity. The turves with more acquisitive species before warming changed less in composition after warming. Results suggest that (i) the short-term warming can lead to the dominance of acquisitive fast growing species over conservative species, thus reducing species richness, and (ii) the functional traits structure in grassland communities had a greater influence on the productivity and stability of the community under short-term warming, compared to diversity effects. In summary, short-term climate warming can greatly alter vegetation functional structure and its relation to productivity.