青藏高原东缘降水梯度上生物多样性与生态系统多功能性的关系.pdf

摘要

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生物多样性与生态系统多功能性(Ecosystemmultifunctionality,EMF)

之间的关系对于理解生态系统服务的动态过程至关重要，而这种关系很

大程度上受气候条件的调节。以往的研究报告了气候变化会介导植物或土壤生物

多样性对EMF的影响，但对于多营养级生物植物、土壤动物及微生物多()

样性如何调节不同降水条件下的EMF，以及这些生物多样性指标对EMF

的相对重要性如何沿降水梯度动态变化，目前仍知之甚少。本研究以青藏高原

东缘草地生态系统作为研究对象，沿年均降水量(Meanannualprecipitation,MAP)

梯度(268.4-722.9mm)，系统调查了8个代表性地点的植物和土壤生物多样性特

征。研究基于能全面表征生态系统生产力、养分储存能力以及养分循环

能力的功能指标，综合评估了EMF。此外，还进一步分析了植物、土壤

细菌、土壤真菌和土壤纤毛虫多样性与EMF之间的关系。研究揭示了

在青藏高原降水梯度上，植物和土壤生物群落的动态演替过程，并探讨

了生物多样性与EMF之间关系的变化。主要研究结果如下：

(1)随降水的减少，植物多样性(物种丰富度、功能丰富度和系统发育多样

性)，以及土壤生物多样性(细菌丰富度、真菌丰富度和纤毛虫丰富度)呈现显著

下降趋势(P0.01)。且沿降水梯度，植物群落组成和土壤细菌群落组成的变化较

为明显，而土壤真菌群落组成和纤毛虫群落组成的差异较小。

(2)降水的减少显著降低了青藏高原草地生态系统的EMF(P0.001)，然而

EMF的不同组分对降水变化的响应是不同的，降水的减少显著降低了地上生物

量、土壤DNA浓度、土壤有机碳、土壤全氮、土壤铵态氮、土壤硝态氮、土壤

全磷和土壤速效磷(P0.01)，而显著增加了植物叶片碳含量和叶片氮含量

(P0.001)。

(3)在降水梯度上，所有植物和土壤生物多样性指标均与EMF呈显著正相

关(P0.001)。其中，植物功能丰富度(FRic)是EMF的最强驱动因素，可以解

EMFFRic10%-99%EMF

释更多的变化。在的广阔阈值区间内有效驱动了，其

最大效应值为0.27。

(4)降水显著改变了生物多样性和EMF之间的关系，植物多样性和土壤生

EMFMAP450mmMAP463

物多样性对的相对重要性在为左右时发生转变。当

mm时，植物多样性对EMF发挥关键的驱动作用。而当MAP428mm时，土壤

生物多样性对EMF的影响则更为重要。

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(5)结构方程模型解释了降水所引起的EMF变化的78%，这种显著影响主

要是由植物多样性、土壤生物多样性、土壤含水量和土壤pH介导的。且土壤生

物对植物多样性的促进作用，以及土壤含水量、土壤pH和土壤容重对生

物多样性的强烈调控也是间接影响EMF的重要途径。

本研究强调在评估EMF时，不仅要考虑生物多样性对EMF的影响程度，

还应关注生物多样性及其与非生物因素的交互作用对EMF的影响是如何沿气候

梯度动态变化的，这对于预测未来气候变化情景下生态系统功能的变化具有重要

意义。

关键词：降水梯度；生物多样性；多营养级；生态系统多功能性；青藏高原

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