长期氮添加对典型草原植物多样性与初级生产力的影响及途径

Effects and pathways of long-term nitrogen addition on plant diversity and primary productivity in a typical steppe

摘要氮(N)沉降对陆地生态系统的结构和功能已产生了重要的影响,N也是中国北方草原植物生长和初级生产力的主要限制性元素.物种多样性和功能多样性是揭示生物多样性对生态系统功能维持机制的关键指标,然而,关于长期N添加下草原物种多样性与功能多样性的关系,及其对初级生产力的影响途径及机制,尚不十分清楚.为此,该研究依托在内蒙古典型草原建立的长期N添加实验平台,实验处理包括1个完全对照(不添加任何肥料)和6个N添加水平(0、1.75、5.25、10.50、17.50和28.00 g·m-2·a-1),研究了长期N添加对典型草原物种多样性、功能多样性和初级生产力的影响大小及途径.结果表明:1)N添加显著降低了典型草原的物种丰富度和Shannon-Wiener指数,但对功能多样性(包括功能性状多样性指数和群落加权性状值)无显著的影响.2)结构方程模型分析表明,功能多样性主要受物种丰富度的影响,但是物种多样性减少并没有导致功能多样性降低,其原因主要是功能群组成发生了改变,即群落内多年生根茎禾草所占比例显著增加,以致群落加权性状值变化不大.3)N通过影响物种丰富度和功能群组成,间接影响群落加权性状值,进而影响群落净初级生产力.其中,群落加权性状值是最重要的影响因子,可解释48％的初级生产力变化,表明初级生产力主要是由群落内优势物种的生物量及功能性状所决定,因此该研究的结果很好地支持了质量比假说.

作者王玉冰 ^[1] 孙毅寒 ^[1] 丁威 ^[2] 张恩涛 ^[1] 李文怀 ^[3] 迟永刚 ^[4] 郑淑霞 ^[3] 学术成果认领

作者单位中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室,北京100093;中国科学院大学,北京100049 ^[1] 江西师范大学生命科学学院,南昌,330022 ^[2] 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室,北京,100093 ^[3] 浙江师范大学地理与环境科学学院,浙江金华,321004 ^[4]

关键词植物功能性状物种多样性功能多样性群落加权性状功能群组成生物多样性地上净初级生产力

栏目名称 研究论文

DOI 10.17521/cjpe.2019.0260

发布时间 2020-07-02

基金项目

国家重点研发计划 国家自然科学基金