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亚高寒草甸群落结构决定群落生产力实例验证
李伟, 张荣
植物生态学报    2023, 47 (5): 713-723.   DOI: 10.17521/cjpe.2022.0331
摘要   (571 HTML172 PDF(pc) (1262KB)(610)  

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。



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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)。
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)。
在本研究中, 各物种丰富度水平下的群落超产现象不明显(图2B), 取样效应平均值接近或小于0 (图2D), 互补效应值总体为正, 随物种丰富度增加无明显变化(图2C), 这与以往的实验结果(Loreau & Hector, 2001; Jiang et al., 2009)显著不同, 其原因可能在于本实验所选物种为生产性物种, 这论证了Bilá等(2014)的观点: 在控制实验中, 更高产物种往往处于组合群落的主导地位, 取样效应的出现, 是由于群落物种组合中高产物种的存在。在自然群落中, 如果丰富度的增减是由于非生产性物种的变化, 那么丰富度的减少不一定会导致生产性物种的减少, 群落生产力不会有较大波动, 取样效应的重要性降低。本实验结果同样体现相似的关系(图1), 由于实验材料皆为生产性物种, 取样效应在本实验中对群落生产力的作用不显著(图2D)。群落物种组合及组成对群落地上生物量影响显著(图3, 图4), 基于Barry等(2019)提出关于互补性差异的三个方面(资源划分、非生物促进、生物反馈)的修正, 说明物种丰富度-群落生产力关系的呈现, 可能归因于群落丰富度水平下不同物种组合及组成的影响。群落生产力影响因素可能显著地存在于基于物种属性的群落物种组合和组成结构。
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