林下植物功能群?jiǎn)适?duì)桉樹(shù)人工林土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響.pdf

1、生態(tài)系統(tǒng)多功能性不僅是生態(tài)系統(tǒng)功能和健康的重要標(biāo)志，也是森林和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)多功能性(BEMF)的整合研究是對(duì)生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能(BEF)關(guān)系研究的深化，是當(dāng)今國(guó)際生態(tài)學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)，同時(shí)也是全面認(rèn)識(shí)和準(zhǔn)確評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及可持續(xù)性的最有效途徑。桉樹(shù)人工林是我國(guó)南方重要的短周期人工用材林，面積450萬(wàn)hm2，居全球第二位。目前，人工林地上、地下生物多樣性對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響研究

2、尚少，尤其缺乏短周期桉樹(shù)人工林下植物功能群?jiǎn)适?duì)地下生物多樣性和地上地下生物多樣性對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響研究，亟待深入探討。本研究基于野外桉樹(shù)人工林林下植物功能群調(diào)控試驗(yàn)、土壤氮轉(zhuǎn)化試驗(yàn)、凋落物分解試驗(yàn)以及植物群落、土壤微生物群落、土壤理化性質(zhì)的調(diào)查分析數(shù)據(jù)，研究了林下不同植物功能群?jiǎn)适А⑼寥牢⑸锶郝浣Y(jié)構(gòu)和功能改變對(duì)土壤理化性質(zhì)、土壤氮轉(zhuǎn)化、土壤碳氮磷儲(chǔ)量、以及凋落物分解等主要土壤生態(tài)系統(tǒng)功能和過(guò)程的影響，較系統(tǒng)的探討了地上地下

3、生物多樣性與土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的關(guān)系;通過(guò)建立結(jié)構(gòu)方程模型，探討了生物和非生物因素對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能調(diào)控的路徑及相對(duì)貢獻(xiàn)。主要結(jié)果如下:
　　(1)不同植物功能群與土壤養(yǎng)分循環(huán)功能的關(guān)系具有不一致性。去除林下木本植物功能群將顯著降低土壤養(yǎng)分的有效性，而去除草本和蕨類植物功能群則顯著提高土壤養(yǎng)分的有效性。林下植被由多功能群組成（多樣性高）的群落比單一功能群組成（多樣性低）的群落更有利于凋落物的分解。
　　(2)土壤氮轉(zhuǎn)化速

4、率對(duì)植物功能群去除的響應(yīng)不一致。去除木本植物功能群將顯著降低土壤氮氨化速率、硝化速率及礦化速率，而去除草本（含禾草）植物功能群則提高土壤氮氨化速率、硝化速率及礦化速率。木本植物功能群?jiǎn)适?dǎo)致土壤養(yǎng)分有效性降低和草本植物功能喪失導(dǎo)致土壤養(yǎng)分有效性提高是產(chǎn)生這一結(jié)果的主要原因。
　　(3)去除林下木本植物功能群和去除林下草本（包括禾草和雜草）植物功能群將產(chǎn)生完全不同的土壤生態(tài)效應(yīng)。去除木本植物功能群將顯著降低土壤微生物碳氮含量、土壤微

5、生物PLFAs含量以及土壤酶活性，去除草本植物功能群則反之。木本植物功能群?jiǎn)适?dǎo)致的土壤養(yǎng)分有效性顯著降低是主因。
　　(4)地上植物多樣性與地下微生物多樣性存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。地上、地下群落間的多樣性指數(shù)具有顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，地上植物群落多樣性指數(shù)與地下土壤微生物群落PLFAs含量也呈顯著或極顯著正相關(guān)。去除木本植物功能群對(duì)土壤微生物群落PLFAs多樣性指數(shù)的影響最大，而去除草本植物功能群對(duì)土壤微生物群落PLFAs多樣性指

6、數(shù)的影響較小。其影響機(jī)制是去除木本植物功能群植物多樣性喪失率高(40％～75％)，而去除草本植物功能群物種喪失率低(8％～25％)。林下木本植物功能群是影響土壤微生物多樣性最重要的驅(qū)動(dòng)因子。
　　(5)地下土壤微生物群落多樣性和土壤生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系與地上植物多樣性和土壤生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系存在一致性。地上植物物種多樣性的增加有利于地下土壤微生物群落多樣性發(fā)展和土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能的維持。
　　(6)不同植物功能群提供或維持土壤生態(tài)

7、系統(tǒng)多功能性的能力并不一致。桉樹(shù)人工林下，木本植物功能群提供或維持土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的能力顯著強(qiáng)于草本植物功能群。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是，木本植物功能群因其能提供更多樣化的凋落物及根系分泌物，能為地下微生物群落提供更多底物和生境，從而增強(qiáng)了土壤養(yǎng)分循環(huán)、養(yǎng)分儲(chǔ)量、氮轉(zhuǎn)化及酶活性等土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性。
　　(7)桉樹(shù)人工林連栽生態(tài)系統(tǒng)退化的機(jī)制，主要是通過(guò)連栽導(dǎo)致木本植物功能群?jiǎn)适?，引起土壤微環(huán)境質(zhì)量惡化、養(yǎng)分有效性降低，影響