功能多样性和功能冗余对高寒草甸群落稳定性的影响

发布时间：2019-09-20 02:09

【摘要】：功能多样性和功能冗余是影响群落稳定性的重要因素,但它们对稳定性影响的相对强弱尚有争论。通过在青藏高原高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为期6a的刈割(不刈割、留茬3cm、留茬1cm)和施肥(施肥、不施肥)控制实验对此进行了探讨。研究结果显示,群落稳定性随着功能多样性和功能冗余的增大而单调增加,但由于功能多样性的变异性大于功能冗余的变异性,功能多样性与物种多样性间的相关性强于功能冗余与物种多样性间的相关性,功能多样性与群落稳定性间的相关性也强于功能冗余与群落稳定性间的相关性,因此,尽管功能冗余产生的保险效应对维持群落稳定性具有促进作用,但功能多样性的互补效应对维持群落稳定性的作用更大。结果表明,功能多样性和功能冗余对群落稳定性的相对影响与其变化程度正相关,功能多样性与群落稳定性的变化具有更紧密的联系,能更好地预测生态系统稳定性的变化。研究为草原生态系统的可持续管理提供了重要启示。
【图文】：

副区,样方

http://www．ecologica．cn中度放牧强度下的牧草利用率。实验副区嵌套于主区中，用4块长2m、宽0．25m的铁皮十字形纵切嵌入草地0．25m深，将每个主区大样方分隔成4个2m×2m的副区样方，设置4个副区处理(图1)［34］，即:1)不施肥不浇水(NFNW);2)仅施肥(F);3)仅浇水(W);4)既施肥又浇水(FW)，共180个副区样方。刈割、施肥和浇水处理在副区样方中央1．5m×1．5m范围内进行，4个副区样方相互间隔0．5m。在每个副区样方内设4个0．5m×0．5m观测样方，其中1个为长期观测物种组成变化的永久样方，剩余3个用于植物功能性状测定。图1副区处理样方设置图［34］Fig．1Quadratslayoutofsubplot［34］NFNW，不施肥，不浇水;F，仅施肥;W，仅浇水;FW，既施肥，又浇水。每年生长季开始至植物高度达到10cm左右时(6月中旬)实施刈割处理。每年施肥3次，分别于5—7月中旬进行，每次施撒尿素4．25g/m2(含N20．4%)及磷酸二胺1．02g/m2(含N5．9%，P28．0%)，每年添加N、P的总量分别为2．782g/m2和0．857g/m2。施肥后用喷壶浇水4．5kg/m2，浇水总量为年降水量的2．4%。为确定嵌入草地0．25m深的雪花铁皮及0．5m的样方间隔能否有效隔离副区4个样方间的水、肥渗透，我们于2007年7月15日，在前次降雨5d后，在样地围栏外地势平坦的草地中设置3个1．5m×1．5m的样方，用喷壶各浇水10kg(相当于4．5kg/m2)，分别于浇水后1、2、3h和4h沿垂直于样方边缘的方向向外挖出长0．3m、宽0．05m、深0．3m的沟槽，观察水分沿土壤水平和垂直方向的渗透距离，确定隔离效应。结果显示，浇水后3—4h水分即停止渗透，3个样方中水分向外和向下的最大渗透距离分别为0．065m和0．06m，远小于铁皮嵌入深度和样方间距。说明本实验设计能有效隔离不同处理间的水

功能冗余,群落稳定性,组合梯,最优回归

http://www．ecologica．cn图2刈割和施肥处理组合梯度上物种多样性(D)、功能多样性(Q)、功能冗余(FQ)与群落稳定性(ICV)之间的最优回归关系Fig．2Optimalregressiverelationsbetweenspeciesdiversity(D)，functionaldiversity(Q)，functionalredundancy(FQ)，andcommunitystability(ICV)onvariouscombinedgradientsofdifferentlevelsofclippingandfertilizing标准化偏回归系数，因此，功能多样性对群落稳定性的影响大于功能冗余的影响。由于各模型自变量的容忍度值较大，功能多样性和功能冗余之间不存在共线性(表5)。3讨论和结论3．1功能多样性和功能冗余与群落稳定性由于物种多样性是产生功能多样性和功能冗余的基础，因此，物种多样性对群落稳定性的正效应是通过功能多样性(互补效应)和功能冗余(保险效应)的增加实现的。大量研究表明，物种多样性对群落稳定性具有正效应［3-8］，，并且与功能多样性和功能冗余正相关［12］。本研究中结果(表4，图2)为此提供了新的证据。本研究同时表明，功能多样性对群落稳定性的影响要大于功能冗余的影响(表5)。因此，尽管功能冗余的保险效应对维持群落稳定性有促进作用［15］，但功能多样性的互补效应更大。可能有3个原因导致上述结果:第一，功能多样性和群落稳定性在刈割或施肥处理间保持着同步变化，而功能冗余则保持相对恒定(表2)。同1554生态学报36卷
【作者单位】：陕西师范大学生命科学学院;中国科学院西北高原生物研究所;
【基金】：国家自然科学基金项目(31070382)
【分类号】：Q948.1

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