【摘 要】
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植物多样性如何影响生态系统功能是近年来生态学的研究热点问题之一,但是,当前的研究多集中在物种多样性与生态系统生产力关系的维持机制方面,而关于植物功能多样性与生态系统物质循环关系的研究较少。凋落物分解是物质循环和能量流动过程的重要环节,探究植物功能多样性与不同功能策略植物凋落物分解的影响,有助于揭示植物功能性状差异在物种多样性与生态系统功能关系维持中的重要性。本研究以浙东森林8个常见树种无患子(Sa
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植物多样性如何影响生态系统功能是近年来生态学的研究热点问题之一,但是,当前的研究多集中在物种多样性与生态系统生产力关系的维持机制方面,而关于植物功能多样性与生态系统物质循环关系的研究较少。凋落物分解是物质循环和能量流动过程的重要环节,探究植物功能多样性与不同功能策略植物凋落物分解的影响,有助于揭示植物功能性状差异在物种多样性与生态系统功能关系维持中的重要性。本研究以浙东森林8个常见树种无患子(Sapindus saponaria)、黄山栾树(Koelreuteria bipinnata)、枫香(Liquidambar formosana)、乌桕(Sapium pleiocarpum)、舟山新木姜子(Neolitsea sericea)、红楠(Machilus thunbergii)、木荷(Schima superba)和青冈(Cyclobalanopsis glauca)为对象,根据各树种的叶寿命、叶干物质含量、比叶面积、叶氮含量、单叶面积和干材密度等功能性状,建立植物生长快慢经济型谱(the fast-slow plant economics spectrum),按照生长快慢功能谱段的不同组合,开展功能多样性控制实验,研究功能多样性对枫香、红楠和青冈凋落物分解速率,以及参与分解的中小型土壤动物群落的影响。主要结果如下:(1)随着树木功能多样性的增加,3个物种的凋落物年质量损失率均显著提升;但是,树木功能组成并未对3个物种的凋落物年质量损失率产生显著影响。该结果表明,树木功能差异性介导的生态位互补效应,比功能组成介导的取样效应更能驱动不同经济策略植物的凋落物分解速率。(2)在分解初期,3个物种的凋落物分解速率与树木功能多样性均显著正相关,但随着分解过程进行,功能多样性对快生长物种枫香和红楠凋落物分解的正效应逐步减弱,对慢生长物种青冈凋落物分解的正效应逐渐显著放大。该结果说明,树木功能多样性对植物凋落物分解的生态位互补效应依赖于时间尺度,且取决于分解物种的生长策略。(3)参与凋落物分解的优势土壤动物为蜱螨目和弹尾目物种。分解初期,参与枫香凋落物分解的土壤动物多度与类群数显著高于红楠和青冈,枫香和红楠凋落物质量损失率与土壤动物多度呈显著正相关,随分解进行,差异逐渐消失。该结果说明,土壤动物多样性对凋落物分解的影响主要发生在分解前期,且主要作用于快生长物种。(4)树木物种多样性与土壤动物多样性无显著关系,而树木功能多样性显著影响土壤动物多样性。该结果说明,参与凋落物分解的土壤动物差异取决于树种的功能性状多样性,而不受物种数量的影响。(5)结构方程模型表明,凋落物累积损失率主要受树种功能多样性和凋落物基质差异的直接影响,凋落物阶段损失率主要受树种功能多样性的直接影响,以及凋落物基质差异所介导的动物多度的间接作用的共同影响。该结果说明,土壤无脊椎动物主要介导树种基质差异对凋落物分解的影响,而不介导树木功能多样性与分解速率关系。综上,本研究基于植物功能多样性控制实验,通过研究不同功能策略树种的凋落物分解速率及其影响土壤动物的贡献,证明了相对于物种多样性,植物功能多样性所介导的生态位互补效应不仅有利于增加中小型无脊椎土壤动物多度,而且共同促进凋落物分解。本研究结果有助于更好地理解植物多样性对生态系统物质循环功能的影响机制。
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