季节性积雪作为高寒地区普遍存在的一种自然现象,可通过提高雪被覆盖厚度维持土壤温度的相对恒定;通过融化提高土壤含水量,并可显著降低草本类植物的盖度与土壤全磷(P)含量,还通过对光、热、养分等资源的再分配作用显著影响草地生态系统植物个体与群落水平的功能性状。但在青藏高原川西北地区,积雪变化对高寒草甸植物功能属性、群落组成和多样性的影响目前还鲜见报道。鉴于此,本实验以青藏高原东缘的高寒草甸为研究对象,通过设置CK(对照)、S0(去除积雪)、S1、S2和S3(自然积雪量的2倍、3倍、4倍)5个处理,并采用人工堆积的方式开展野外积雪梯度控制实验,以期阐明青藏高原不同积雪量对植物地上群落、地下根系以及土壤理化性质的影响。结果表明:1.积雪量的改变对土壤温湿度影响较大。随积雪梯度的增加土壤温度依次降低而含水量逐渐升高。同时,去除积雪(S0)降低了土壤p H,而三倍增雪(S3)则有利于p H的提高,且增雪处理能显著提高土壤紧实度。2.S3可显著增加0-10 cm土层的全效养分,S2可显著增加10-20 cm土层的全效养分。另外S1处理对土壤全效养分也有一定的提高作用,且土壤速效养分在S1下整体较高。3.植物群落数量特征对积雪梯度的变化具有不同的响应。其中群落总生物量在S1处理下达到最大,S1和S2显著提高了莎草科生物量,S1显著提高了杂类草生物量,S2和S3显著降低了禾本科生物量。同时增雪处理(S1、S2、S3)显著降低了禾本科盖度。4.不同积雪梯度下,钝苞雪莲(Saussurea nigrescens)、乳白香青(Anaphalis lactea)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、洽草(Koeleria macrantha)和异叶米口袋(Tibetia himalaica)的繁殖器官生物量与营养器官生物量、个体大小之间整体上具有显著的正相关关系。5.根系生产量、死亡量和现存量的动态变化受积雪影响明显。增雪处理(S1、S2、S3)推迟了生长高峰;S0和S1推迟了死亡高峰;S3推迟了现存量高峰。6.S2和S3显著降低了0-10 cm的2级根系死亡量,S0显著降低了10-20 cm的3.4.5级根系死亡量,S2显著提高了0-10 cm的1级根系现存量。7.在不同处理下,0-10 cm土层的各级根系生产量、死亡量、现存量均高于10-20 cm土层。且随着直径的增加,根系的生产量、死亡量、现存量依次降低,而存活率则逐渐提高;并且增加积雪(S1、S2、S3)有利于存活率的提升。8.结构方程模型(SEM)分析表明,积雪量的变化对根系寿命、周转以及土壤理化性质有直接影响,而对植物地上部分的生物量、多样性影响较弱。同时,土壤的温湿度和养分也通过影响根系寿命间接影响根系周转。综上所述,季节性积雪通过反复冻融直接影响高寒草甸土壤温度和土壤水分状况,进而控制地上植物群落结构组成和地下植物根系生长。由于积雪量的增加缓解了土壤水分限制,增加了土壤养分含量,延长了植物根系寿命,但抑制了根系周转,导致根系现存量增加,死亡量降低。由于植物群落种间异质性,不同植物物种的生长繁殖分配策略对积雪的响应不一致,随着积雪量的增加,优势双子叶植物钝苞雪莲和乳白香青繁殖分配权重随积雪量增加,而优势单子叶植物垂穗披碱草和洽草繁殖分配权重在增雪2倍和3倍处降低。这种生长繁殖分配策略的差异性响应导致了积雪变化对地上植物群落生物量的影响不显著。整体来看,高寒草甸地上植物和地下根系对积雪变化呈现“不对称响应”的局面,即积雪对高寒草甸地下根系的影响大于地上植物群落。然而,本研究结果发现,地上植物群落物种多样性在不同积雪梯度具有显著性差异,说明积雪变化已经改变了植物群落组成,且这种影响也在一定程度上反映在植物根系上,长时间的累积效应最终会体现在高寒草甸生产力方面。因此本实验需要区分不同植物物种根系的响应变化规律,能够提前准确预测高寒草甸生态系统结构和功能对积雪变化的响应过程。