亚高寒草甸群落结构决定群落生产力实例验证 植物生态学报    2023, 47 (5): 713-723.   DOI: 10.17521/cjpe.2022.0331

表1 不同物种丰富度水平下的群落物种组合及组成

正文中引用本图/表的段落

在植物物种丰富度与生产力之间关系的研究中, 多以物种丰富度和生产力作为双变量, 常常忽略在同一物种丰富度水平下可能影响群落生产力的其他因素, 例如物种组合与组成等。该研究采用盆栽法, 以中华羊茅(Festuca sinensis)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、鸭茅(Dactylis glomerata)和紫花苜蓿(Medicago sativa)为研究对象, 设置4个物种丰富度水平(1、2、3、4), 并在最高物种丰富度水平下, 保持总种植密度不变, 改变各组成物种的相对比例(10%、20%、30%、40%), 探讨群落物种组合、组成及物种所属功能群对群落生产力的影响。结果表明: 1)在较低物种丰富度下, 群落生产力随物种丰富度增加而增加, 在较高物种丰富度下, 群落生产力随物种丰富度的增加不再显著变化。2)群落物种组合及组成对群落生产力具有显著影响, 配置垂穗披碱草的群落及垂穗披碱草占比大的群落具有更高生产力。3)混播物种所属功能群对群落生产力具有显著影响, 豆科植物对其他混播物种生产力表现出促进或抑制作用, 禾本科物种垂穗披碱草对群落生产力有正效应，中华羊茅和鸭茅对群落生产力影响不明显。由此推测, 物种丰富度与生产力之间存在一定的表观关系, 植物群落生产力更取决于与物种丰富度相关的物种组合及其组成, 而非物种丰富度。

2021年5月末, 根据前期测得的各物种种子发芽率(中华羊茅: 70%; 垂穗披碱草: 85%; 紫花苜蓿: 50%; 鸭茅: 25%), 按表1设计进行播种, 并按照设计的种植密度进行定苗。栽植盆体积26.50 L, 盆内高40.5 cm, 口径37.5 cm。盆栽土壤为亚高寒草甸土, 分装前进行人工过筛, 去除土壤内的植物残根和石块。

物种丰富度水平处理为单播、2物种混播、3物种混播和4物种混播, 各实验群落植株种植总密度为每盆100株。物种组合及组成处理按表1进行, 各物种单播, 种植密度为每盆100株; 2种物种混播, 混播群落各物种种植密度为每盆50株; 3种物种混播, 混播群落各物种种植密度为每盆33株; 4种物种混播, 混播群落各物种种植密度为每盆25株。另外, 在4物种混播群落中, 各物种按10%、20%、30%和40%的比例配置播种并定苗, 改变各混播群落的物种占比, 调整群落物种组成。实验总计4 + 6 + 4 + 1 + 24 = 39种处理, 每种处理设置5次重复。

本文的其它图/表

• 表2 物种丰富度、物种组合及物种组成对地上生物量影响的方差分析
  
• 图1 物种丰富度与群落地上生物量之间的关系(平均值±标准误)。不同小写字母表示差异显著(p < 0.05)。
  
• 图2 不同物种丰富度下的群落相对产量总和(A)、多样性净效应(B)、互补效应(C)和取样效应(D)的大小(平均值±标准误)。
  
• 图3 不同物种组合的群落地上生物量间的比较(平均值±标准误)。A, 单播群落。B, 2物种混播群落。C, 3物种混播群落。D, 各组合群落。DG, 鸭茅; EN, 垂穗披碱草; FS, 中华羊茅; MS, 紫花苜蓿。不同小写字母表示差异显著(p < 0.05)。
  
• 图4 不同物种组成群落的地上生物量间的比较(平均值±标准误)。不同小写字母差异显著(p < 0.05)。横坐标标签对应物种组成见表1。
  
• 图5 混播群落与组成群落各物种的地上生物量的变化。Ab, 混播群落地上生物量; Ab-DG, 混播群落中鸭茅的地上生物量; Ab-EN, 混播群落中垂穗披碱草的地上生物量; Ab-FS, 混播群落中中华羊茅的地上生物量; Ab-MS, 混播群落中紫花苜蓿的地上生物量。横坐标轴标签对应物种组成见表1。
  
• 图6 混播群落中各物种对群落地上生物量的实际贡献比例。折线表示混播群落中各物种对群落地上生物量的贡献比例的变化; 直线表示以单播群落地上生物量为基础的混播群落中各物种对群落地上生物量的期望贡献比例。A、B、C、D、E和F分别表示物种组合为FS-EN、FS-MS、FS-DG、EN-MS、EN-DG和MS-DG的混播群落。DG, 鸭茅; EN, 垂穗披碱草; FS, 中华羊茅; MS, 紫花苜蓿。