雪被变化对高山草地不同生态学组织水平的叶片性状及生态系统功能的影响

In alpine life zone, seasonal snow cover dominates key ecological process and ecosystem functioning. This study is designed to investigate that variation of snow cover can affect environmental factors, which will influence plant functional traits and ecosystem functioning of alpine meadow along the hierarchy of organizational levels. Our study object is an alpine meadow of the eastern Tibetan Plateau. According to the standard of GLORIA Programme’s field manual, different treatments will be designed along the snow gradients to be deep, moderate and shallow respectively. By environmental factors recording in situ, community investigation and phenological observation, we aim to investigate the impacts of long-term snow cover on environmental factors, which shapes plant functional traits and affects ecosystem function along different organizational levels. Moreover, field pot experiment and reciprocal transplant experiment of cut turf will be induced to further validate that the variation of environmental factors can be triggered by snow cover change. Also, plants of alpine meadow can respond to this variation. Along different organizational levels, the variation and correlation of ecosystem functioning will be specified also. Final objective is to reveal ecological mechanism and significance of snow cover’s impacts on functional traits and ecosystem function in an alpine meadow. This study can provide scientific support to sustainable utilization and management of alpine meadow in the Tibet Plateau, and enrich data of plants functional traits from China to TRY (Global plant functional traits database).

在高山生命带，季节性雪被对关键生态过程及相关的生态系统功能起着重要的作用。本研究围绕“雪被变化作用于环境因子，进而影响高山草地植物不同生态学组织水平的功能性状及生态系统功能”这一基本思路，以青藏高原东缘高山草地为研究对象，按照全球高山生态环境观测研究计划（GLORIA）标准，沿雪况递变生境设置不同处理（厚雪、中雪、浅雪），通过原位环境因子监测、群落调查及物候观测，验证长期雪被影响高山草地环境因子，并塑造植物的功能性状，进而作用于不同生态学组织水平的生态系统功能；采用野外控制盆栽实验与切割草皮交互移植实验，进一步验证雪被变化对于环境因子的改变，导致高山草地植物功能性状产生响应，明确不同生态学组织水平相关功能的变化及相互关系。最终阐明雪被变化影响高山草地植物功能性状及生态系统功能的生态学机理及其内涵，为青藏高原高山草地可持续利用与管理提供科学支撑，并丰富全球植物功能性状数据库中的“中国元素“。

季节性雪被在高山生命带对关键生态过程及相关的生态系统功能起着重要的作用。本研究围绕“雪被变化作用于环境因子，进而影响高山草地植物不同生态学组织水平的功能性状及生态系统功能”这一基本思路，以青藏高原东缘高山草地为研究对象，验证了长期雪被影响高山草地环境因子。生长盛季，厚雪地段的土壤水分含量、土壤微生物生物量碳含量、土壤有机碳含量、土壤总氮含量和土壤有效磷含量要高于浅雪地段，而生长末期，浅雪地段的SOC, STN和SAP略高于厚雪地段。样地内不同雪被厚度地段草本植物群落的α多样性指数和β多样性指数无显著变化。但是土壤环境因子驱动着特定物种的分布，土壤微生物因子能够一定程度解释物种分布的变异。植物的生长季始末期无均一收敛性，营养生长期和开花期具有物种特异性，延长或缩短生长季可作为植物潜在适应机制。整体样本的地上-地下生物量在不同雪被厚度下均为异速生长关系，不支持等速生长假说，并且植物在深雪和浅雪地段地上生物量的积累快于地下，而在中雪地段则相反。植物对环境变化的适应具有一定的规律，同时也表现出物种特异性。采用野外控制盆栽实验，进一步验证雪被变化对于环境因子的改变，导致高山草地植物功能性状产生响应。雪被对华丽龙胆性状的影响主要表现叶片大小和比叶面积上，对绝对生物量和地下-地上的相关生长关系的影响并不显著，说明该植物通过表型可塑性来调整形态性状以适应环境的改变,移栽前后的生物量分配的变化，反映了限制性资源的转变。晚期开花时期优越的土壤状况并不需要植物投入更多的地下生物量，而需要更多的支撑结构来适应相对恶劣的气候条件。植物在面对环境条件的改变时，首先会通过自身的可塑性调整形态性状，使光合和繁殖能力最大化。此外，拓展了坡向分异性对于植物叶片性状以及生物量分配的研究，计算了生物量分配的权衡值，并从叶片性状到生物量分配之间的关系进行了尺度上推。明确不同生态学组织水平相关功能的变化及相互关系。