森林生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系及其潛在機制成為當今生態(tài)學的研究熱點之一。近來的研究表明,植物功能性狀及其多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能尤其是生產(chǎn)力關(guān)系密切,并且一定程度上能夠指示生產(chǎn)力的變化。在北方針葉林中,林下植被是物種豐富度最高但關(guān)注度最小的部分。林火干擾是影響林下植被群落物種豐富度的主要驅(qū)動因子,改變了土壤的理化性質(zhì),進而改變了林下植被群落的功能多樣性和生產(chǎn)力。但是火后林下植被物種豐富度、功能性狀多樣性、土壤因子如何影響林下植被的生產(chǎn)力及其維持機制目前還尚不清楚。
中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所景觀過程組助理研究員劉波博士通過測量林下植被的功能性狀、生產(chǎn)力及其環(huán)境因子(全氮、全磷、土壤含水量、土壤pH、地形),采用結(jié)構(gòu)方程模型(Structural equation modeling, SEM)的分析方法,量化了林下植被群落的生產(chǎn)力如何受內(nèi)源因子和外源因子的影響。其中內(nèi)源變量(Endogenous variable)包括林下植被群落性狀加權(quán)均值(Community weighted mean trait value, CWM)、功能離散度(Functional dispersion, FDis)、物種豐富度(Species richness),外源變量包括(Exogenous variables)立地年齡(Stand age)、土壤肥力(Soil fertility)及林冠層基面積(Overstory tree basal area)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在內(nèi)源變量中,CWM是影響林下植被生產(chǎn)力的主要因子,表明林下植被群落的生產(chǎn)力主要受選擇效應的影響(Selection effect)。而在外源變量中,土壤肥力對林下植被群落的生產(chǎn)力具有顯著的正效應,同時林下植被群落的生產(chǎn)力隨著立地年齡的增加而降低。
以上研究結(jié)果以Linking understory species diversity, community-level traits and productivity in a Chinese boreal forest為題發(fā)表在Journal of Vegetation Science上,文章現(xiàn)已接收,正在排版中。景觀過程組助理研究員劉波博士為文章第一作者,合作者包括加拿大湖首大學Han Y.H. Chen教授。研究得到了國家重點基礎(chǔ)研發(fā)計劃(NO. 2016YFA0600804)、國家自然科學基金項目(NO. 31270511 & 41501200)等項目的資助。

圖1.結(jié)構(gòu)方程概念模型

圖2.林下植被生產(chǎn)力與內(nèi)源因子和外源因子的關(guān)系




