功能性状种内变异和空间尺度对黄土高原灌丛群落构建机制的影响

Community assembly has long been a central issue in community ecology. Trait-based approaches have been increasingly used to study community assembly. However, most studies inferred the assembly mechanisms by the species mean trait instead of individual trait, neglecting the intraspecific trait variation. Intraspecific trait variation is hypothesized to influence the community assembly and the effect is related to space scale, while little empirical information is available. Exploring the effect of intraspecific trait variation on the plant community assembly and the relationship with space scale are of important in deeply understanding the mechanism of community assembly. There are large areas of shrub communities in different development stages on the Loess Plateau. The shrub plays an important role in forest restoration, soil conservation and ecological balance maintenance in the Loess Plateau. Based on multi-dimensionality of plant fuctional traits and soil characteristics, by means of null model, structural equation modeling, semi-variogram and kernel density estimate, the project will test the relative importance of environmental filtering and similarity constraint for different shrub communities，inquire into the patterns of introspecific trait variation at different space scale and individual age, to elucidate the effect of intraspecific trait variation on community assembly. The fulfillment of this study may provide new evidence of effects of intraspecific trait variability and spatial scale on community assembly.

群落构建机制一直是群落生态学研究的中心论题。基于功能性状的方法已经被广泛应用于群落构建机制的研究中，但多数研究仅考虑物种的平均性状而忽略了性状的种内变异。最新研究表明，功能性状种内变异对群落构建机制的变化有重要贡献，且受空间尺度的影响，但仍缺乏深入研究。探讨功能性状的种内变异对不同构建机制重要性的影响，以及这种影响的尺度依赖性，对深入理解群落的构建机制有重要的理论和实践意义。黄土高原存在着大面积处在不同发育时期的灌丛群落，这些群落在水土保持和生态平衡维持中起着重要作用。本项目拟基于多个维度的功能性状和环境因子，通过构建零模型、结构方程模型、半方差函数及核密度分布估计等方法，同时考虑灌木不同年龄个体间的种内变异，综合分析该区灌丛植物功能性状的种内变异格局，揭示性状种内变异及空间尺度对环境过滤和相似性限制在群落构建中相对重要性的影响。本研究有望为种内变异和空间尺度对群落构建的影响提供新的证据。

群落构建和物种多样性的维持机制一直是群落生态学研究的重点。基于系统发育和功能性状的方法已经被广泛应用于群落构建机制的研究中，但多数研究仅考虑物种的平均性状而忽略了性状的种内变异。最新研究表明，功能性状种内变异对群落构建机制的变化有重要贡献，且受空间尺度的影响，但仍缺乏深入研究。探讨功能性状的种内变异及其对不同构建过程重要性的影响，对深入理解群落的构建机制有重要的理论和实践意义。华北地区黄土高原存在着大面积处在不同发育时期的灌丛群落，这些群落在水土保持和生态平衡维持中起着重要作用。本项目首先分析了该区主要灌丛的物种组成和系统发育结构特征，同时基于多个维度的功能性状和土壤微生物及环境因子，通过构建零模型、结构方程模型、半方差函数及核密度分布估计等方法，综合分析该区灌丛植物功能性状的种内变异格局，揭示性状种内变异及空间尺度对环境过滤和相似性限制在群落构建中相对重要性的影响。整体上，草本层的物种丰富度高于灌木层。草本层的系统发育结构表现为发散模式，而灌木层的系统发育结构表现为聚集模式，且不同植被型灌丛的系统发育结构不同。研究结果发现，植物氮含量和比叶面积表现出了比其他性状更高的种内变异，考虑种内变异会增加演替后期群落的功能多样性，但不会影响对群落构建机制的推断。基于叶面积的植物叶片功能性状比基于质量的叶片功能性状对环境变化的响应更加明显。环境因子和植物功能性状解释了灌丛生物量分配的不同方面，物种特定的生物量分配策略可以影响该区域灌丛群落物种的组成和分布。受植物群落演替过程中土壤理化性质和植物功能性状的影响，土壤细菌和真菌表现出了不同的响应模式。本研究有望为阐明该区灌丛群落构建机制和物种分布规律提供新的证据。