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

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。

正文中引用本图/表的段落

各禾草单播群落与禾草-紫花苜蓿混播群落地上生物量间无显著差异, 根据图3D结果, 中华羊茅单播群落与中华羊茅-紫花苜蓿混播群落地上生物量间存在较小差异, 垂穗披碱草单播群落与垂穗披碱草-紫花苜蓿混播群落间、鸭茅单播群落与紫花苜蓿-鸭茅混播群落间差异均不显著。根据图6B、6D、6F, 在垂穗披碱草-紫花苜蓿混播群落中, 垂穗披碱草的实际产量远高于期望产量, 紫花苜蓿的实际产量则低于期望产量; 在中华羊茅-紫花苜蓿混播群落中, 中华羊茅的实际产量低于期望产量, 紫花苜蓿的实际产量则高于期望产量; 在紫花苜蓿-鸭茅混播群落中, 紫花苜蓿和鸭茅的实际产量与期望产量没有太大差异。说明功能群对群落生产力的影响显著, 对混播群落中组成物种的实际产量有显著影响。

本研究结果显示, 两物种混播群落均产生超产效应, 各群落组成物种对群落生物量的贡献比例随着物种组合变化出现显著差异(图6)。在禾草-禾草组合群落中, 垂穗披碱草的实际地上生物量高于其以单播产量为基础计算出的在混播群落中的期望产量。在其他禾草-禾草类群落中, 因为物种组合的不同, 中华羊茅和鸭茅各自的实际地上生物量出现不同变化(图6)。在禾草-豆科群落中, 不同种类禾草的实际地上生物量或高或低于其期望产量, 即豆科植物对混播群落组成物种生产力的影响因禾草种类的不同表现抑制或促进的作用, 说明豆科植物功能群对共存物种的生物量确实存在影响(Du et al., 2020)。混播群落生产力的变化与相应禾草单播群落生产力的大小存在近似趋势(图3), 豆科植物功能群对混播群落生产力影响不明显, 说明基于群落物种对于土壤养分竞争能力强弱(Li et al., 2021)、资源划分以及非生物促进和生物反馈, 群落组成物种的生产出现显著差异, 这种差异的综合效应决定群落生产力的高低, 豆科植物功能群对群落的作用被群落早期阶段种间作用所掩盖(Wang & Gao, 2019)。这一结果与Armas等(2005)、Du等(2020)和Lv等(2020)提出的关于种间作用在群落组成结构、动态变化和群落生产方面作用的观点基本一致。

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

• 表1 不同物种丰富度水平下的群落物种组合及组成
  
• 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。