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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
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。
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
正文中引用本图/表的段落
物种丰富度对地上生物量有显著的影响(表2), 两者间呈现简单线性相关(y = 0.123x + 2.044), Pearson相关系数为0.206。在低物种丰富度水平下, 群落地上生物量随物种丰富度的增加呈现上升趋势, 在较高物种丰富度水平下, 群落地上生物量的变化趋于平缓乃至下降, 总体呈现驼峰模式。单播群落与3、4物种混播群落的地上生物量间均存在显著差异(图1)。
群落物种组合对群落地上生物量存在显著影响(表2)。在单播群落中, 中华羊茅、鸭茅与垂穗披碱草、紫花苜蓿地上生物量差异显著(图3A)。2物种混播群落中, 物种组合对地上生物量的影响显著, 在各物种组合群落地上生物量的比较中(图3B), 物种组合中华羊茅-垂穗披碱草显著高于中华羊茅-紫花苜蓿、中华羊茅-鸭茅、紫花苜蓿-鸭茅, 物种组合垂穗披碱草-鸭茅显著高于中华羊茅-紫花苜蓿、紫花苜蓿-鸭茅, 物种组合垂穗披碱草-紫花苜蓿显著高于紫花苜蓿-鸭茅。3物种混播群落中, 物种组合对地上生物量的影响较为显著, 在各物种组合群落地上生物量的比较中(图3C), 物种组合中华羊茅-紫花苜蓿-鸭茅显著低于中华羊茅-垂穗披碱草-紫花苜蓿、中华羊茅-垂穗披碱草-鸭茅、垂穗披碱草-紫花苜蓿-鸭茅。配置垂穗披碱草的实验群落与其他群落相比呈现相对高产(图3D)。
生物间相互作用不仅表现在种间, 个体间相互作用对群落生产力也存在显著影响, 在2物种混播群落中, 各物种生产力总体表现趋于一致, 但种内生产力存在显著变化(图6), 生物个体效应对群落生产力的影响往往被种群所替代。对于生物间作用在群落生态学中的重要性已经被Armas等(2005)、朱玉等(2017)和李远智等(2020)所强调, 并提出更为复杂的生物间高阶作用是研究生态系统功能的关键。将生物间作用与群落物种组合及组成对生产力的影响相联系, 探究生物间直接与高阶作用在群落物种组合及组成对群落生产力生产中的作用的研究在过去没有被提及。在本实验中, 就2物种混播群落, 种间的直接相互作用及个体间的作用对群落物种生产力的影响进行分析, 结果(图6)表明, 基于个体效应影响, 同密度下不同群落间的相同物种生产力表现出近似趋势, 彼此间仍存在差异, 这种差异可能是由于个体大小、空间分布等因素造成的(Li et al., 2021)。在影响共存物种生产力的基础上, 群落物种间直接作用对群落生产力产生影响, 并与物种属性紧密联系。群落生产力涉及多个物种共存及多物种间相互作用是如何在不同物种组合及组成下对群落生产力进行影响的, 因此更加需要将种间直接作用及高阶作用相结合, 进一步探究其在群落物种组合及组成对生产力影响中的作用机制。本实验中, 个体效应对种群生产力存在影响, 总体呈现一致性, 种间作用导致群落组成物种生产力出现不同趋势变化, 群落生产力在不同物种组合及组成中表现出巨大差异。
本文的其它图/表
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