全 文 ：第２０卷　第１期
　Ｖｏｌ．２０　 Ｎｏ．１
草　地　学　报
ＡＣＴＡ　ＡＧＲＥＳＴＩＡ　ＳＩＮＩＣＡ
　　　２０１２年　 １月
　 Ｊａｎ．　　２０１２
植物多样性和施肥对典型草原群落
生物量空间稳定性的影响
赵　娜１，２
（１．中国农业大学动物科技学院，北京　１００１９３；２．中国科学院西北高原生物研究所，青海 西宁　８１０００８）
　　生物多样性－群落稳定性影响的研究开展于上世纪５０年代初，施肥对生物多样性的影响也研究了许多年。然而，对于多
样性和施肥如何共同影响和调控群落稳定性，开展的研究工作不多，缺乏一定的科学试验证据。一般普遍认为：较高的生物
多样性能够提高生态系统的稳定性，而且，生物多样性和稳定性的关系会受到施肥等非生物因素的制约。因此，在中国农业
大学河北沽源国家草地生态系统野外科学研究观测站的附近开展了相关试验：主要以半灌木冷蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａ　ｆｒｉｇｉｄａ　Ｗｉｌｄ）
为优势种的退化草地群落和以根茎型禾草羊草（Ｌｅｙｍｕｓ　ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｔｒｉｎ．）Ｔｚｖｅｌ．）为优势种的羊草草地群落作为研究对象，采
用以多样性水平作为主因素的裂区设计，通过对自然草地进行一种或几种功能群的去除来创建不同多样性水平的群落，来研
究多样性测量与群落生物量空间稳定性的关系，以及施肥对多样性－稳定性关系的影响；在此基础上探讨选择效应和补偿效应
在维持群落生物量空间稳定性中的作用，剖析物种水平上的功能属性对群落生物量空间稳定性的贡献大小。
在退化草地类型中，通过不同种类功能群的去除，创建了４个多样性水平的群落，分别为：①ＳＳＳ．通过剪除杂类草、豆科、
根茎型禾草以及丛生型禾草功能群的所有植物，仅仅保留单一的半灌木功能群的植物；②ＳＦＬ．通过剪除根茎型禾草和丛生型
禾草功能群的所有植物，保留半灌木、杂类草和豆科功能群的所有植物；③ＳＲＢ．通过剪除杂类草和豆科功能群的所有植物，保
留半灌木、根茎禾草和丛生禾草功能群的所有植物；④ＮＡＴ．没有经过任何植物剪除处理的自然群落，包括半灌木、杂类草、豆
科、根茎禾草以及丛生禾草功能群的所有植物。另外，在羊草草地类型中，通过类似的方法创建３个多样性水平的群落，分别
是：①ＦＬＢ．通过剪除根茎型禾草功能群的植物，保留杂类草、豆科和丛生禾草功能群的所有植物；②ＮＡＴ．没有经过任何剪草
处理的自然群落，包括杂类草、豆科、丛生禾草和根茎禾草功能群的所有植物；③ＲＲＲ．通过剪除杂类草、豆科以及丛生型禾草
功能群的所有植物，仅仅保留根茎禾草功能群的植物。同时，对２个草地类型中所创建的７个多样性水平群落进行高氮（３５ｇ
Ｎ·ｍ－２·ａ－１）、低氮（６ｇ　Ｎ·ｍ－２·ａ－１）、高磷（６ｇ　Ｐ·ｍ－２·ａ－１）以及低磷水平（０．４ｇ　Ｐ·ｍ－２·ａ－１）的处理，来研究多样性
减少和养分输入对群落生物量空间稳定性的相互调控作用。
结果表明：对于退化草地群落，由于补偿效应和确保效应，较高的物种丰富度、功能群丰富度、群落功能属性多样性促进
了群落生物量的空间稳定性。而且，除了较高的氮肥处理，所有施肥处理都强化了多样性－稳定性的正相关关系。然而，多样
性－稳定性的正相关关系在高氮肥处理下逆转为负相关关系。另外，研究也发现，植物营养枝高度的多样性、根深的多样性以
及豆科与非豆科植物的结合能够提高群落生物量的空间稳定性。然而，根系统类型和生活史的多样性却降低了群落生物量
的空间稳定性。对于羊草草地群落来说，物种丰富度和功能群丰富度与群落生物量的空间稳定性关系不大。随着群落功能
属性多样性的增加，群落生物量的空间稳定性降低。而且，４种施肥处理都增强了群落功能属性多样性和稳定性的负相关关
系。选择效应在调控羊草草地群落稳定性方面发挥了重要作用。此草地类型下群落生物量的空间稳定性大小主要取决于优
势种羊草的特性而非多样性水平；同时，物种的功能属性在稳定群落生物量贡献大小的研究中也发现，植物营养枝高度和克
隆生长形式的多样性能够促进群落的生物量稳定；但是，植物丛生形式、种子千粒重以及根深的多样性降低了群落生物量的
空间稳定性。
面对当今生态系统中生物多样性的迅速流失和高强度施肥污染的双重压力，生态系统的功能将朝着怎样的一个方向发
展，本试验提供了一些新的视角。不同草地类型下多样性－稳定性截然不同关系的结果在很大程度上冲击了当前广泛接受的
多样性－稳定性理论。更重要的是，本试验深入研究了植物功能属性对群落生物量空间稳定性的贡献大小，将有利于深入地理
解多样性－稳定性关系中的一些本质性机理，并最终为精细模型的构建提供一些理论依据。
关键词：生物多样性；施肥；空间稳定性；功能属性
中图分类号：Ｓ８１２　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００７－０４３５（２０１２）０１－０１９４－０１
收稿日期：２０１１－１１－１０；修回日期：２０１１－１２－２５
作者简介：赵娜（１９８０－），女，山西浑源人，博士，主要从事草地生态与植被恢复研究，发表中文核心论文６篇，ＳＣＩ论文１篇，会议论文１篇，
Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏ８８ｎａ＠１６３．ｃｏｍ；导师：王堃（１９６１－），男，内蒙古赤峰人，中国农业大学草地研究所博士生导师，主要从事生态恢复
与环境保护研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｋｕｎ＠ｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ；副导师：邵新庆（１９７０－），男，兰州天水人，中国农业大学草地研究所硕士生导
师，主要从事生态恢复研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈａｏｘｉｎｑｉｎｇ＠１６３．ｃｏｍ