增温对东北温带次生林草本群落结构和功能性状的影响

自工业革命以来,人类活动造成全球气候变化加剧,气候变暖尤为明显,已对陆地生态系统的结构和功能造成多重影响。模拟增温是研究生态系统对气候变暖响应的主要实验手段之一。以往的增温试验主要在草地生态系统开展,针对森林草本层的增温试验较为缺乏。森林作为陆地生态系统的主体,植物多样性极其丰富,其中草本层为森林生态系统提供了约80%的植物多样性,且在生态系统的物质循环和能量流动等方面发挥着重要作用。同时,森林草本植物由于植株个体较小和定植能力较弱等特点,其多样性对气候变暖的响应可能更加明显,因此对森林草本层的增温响应MRTX849研究购买研究具有重要的生态学意义。本研究以东北温带次生林草本层为研究对象,依托中国科学院清原森林生态系统观测研究站红外线模拟增温平台,主要研究增温(土壤0-10cm处增加2℃)对不同季节草本层植物多样性(丰富度、多度、多样性指数),群落结构和组成(盖度、重要值)及功能性状(叶Falsified medicine面积、叶长、叶平均宽度、叶最大宽度,叶长宽比,叶绿素含量,类黄酮含量,氮平衡指数,花青素含量)的影响。主要研究结果如下:(1)增温平台对表层土壤(0-10cm)的增温效果较为稳定,保持平均增温2℃左右;土壤湿度对增温无明显响应。增温对空气温度的增加幅度随距地面距离的增加而减少,温度增加均不足2℃,增温对空气湿度的减小幅度随距地面距离的增加而减少,变化幅度大于土壤湿度的变化。增温在春、夏、秋三个季节对草本群落的丰富度、多度、盖度无显著影响,多样性指数总体呈现下降趋势;群落结构和组成对增温的响应明显,主要表现为优势种的重要值增加。群落各优势种的响应不同。其中,年优势种山茄子(Brachybotrys paridiformis)响应最明显,成为群落中的绝对优势种,白花碎米荠(Cardamine leucantha)和龙头草(Meehania henryi)表现为负响应,荷青花(Hylomecon japonica)则无明显响应;春季优势种单花韭(Allium monanthum)表现为明显的负响应,五福花(Adoxa moschatellina)为明显的正响应;夏季优势种珠芽艾麻(Laportea bulbifera)无明显响应。(2)增温对年优势种的9个功能性状的影响各不相同,其中花青素的含量显著增加,且变异范围和平均变异系数明显减小,叶长的响应在各物种间最为一致,整体表现为小幅度显著增加的结果。从物种层面来看,山茄子的功能性状对增温响应最为明显,8个功能性状的数值均有增加,表明增温对购买BYL719其功能性状产生正向影响;白花碎米荠,荷青花,龙头草对增温的响应表现为防御性状大于生长性状。增温后,各物种功能性状间的相关性变化主要表现为:生长性状之间无显著变化,防御性状之间正相关比例增加,而各物种生长性状和防御性状间相关关系对增温的响应并不一致,其中山茄子表现为负相关明显增加,白花碎米荠、荷青花和龙头草则无明显变化。此外,山茄子的生长和防御性状间的权衡关系对增温无明显响应,且单独性状表征的得分系数在增温前后也无明显变化,说明其功能性状具有较高的内稳定,有利于应对环境变化,白花碎米荠,荷青花,龙头草对于生长和防御性状的权衡关系则在增温后发生明显变化,这使得它们必须减少对生长或防御能力之一的投资,将其投入到另一能力中,以便应对环境变化。以上研究结果表明,增温对草本植物群落的结构和组成有显著影响,尤其对优势种重要值影响显著;增温造成的优势种种间竞争关系改变,使其功能性状发生多层次的变化,并进一步反馈到物种和群落水平上。本研究可为未来评估气候变暖背景下,植物群落中优势种的响应情况如何影响多样性、群落结构和组成提供依据,并为植物功能性状响应气候变暖的方式提供新视角。