森林生态系统功能稳定性与物种多样性相互关系的研究

To address the inconstant relationship between biodiversity and ecosystem function, we suggest the following hypothesis: The role of biodiversity is not to improve the ecosystem function, but to maintain the ecosystem function at an appropriate level, where the ecosystem can adapt to the regional circumstance in any unstable environments. Hence, all kinds of ecosystem functions can be maintained to keep the relative stability and lower its dependency on the external environment. In this study, we focus on the subtropical forest ecosystems. By conducting field survey, field manipulative experiments and shadehouse manipulative experiments, we simulate the environmental changes by multiple treatments, and examine whether the linear (or nonlinear) relationship between biodiversity and ecosystem function would gradually converge to the average value when the biodiversity increases. By investigating the plant interspecific interactions ,the pathogen-plant interactions and AMF-plant interactionswe intend to reveal the formation mechanism of the stability of ecosystem function. If our hypothesis could be confirmed, we can effectively integrate the biodiversity-ecosystem function relationship and the ecosystem stability. Though these experiments, we could propose more explanations for the inconstant of the biodiversity-ecosystem function relationships, and also could evaluate the value of biodiversity more accurately.

针对近二十年来国际学术界有关"生物多样性-生态系统功能关系"研究结果不一致的问题，我们提出如下科学假说："生物多样性-生态系统功能"之间不同的关系形式，可能各自是一个生态学动态过程的一部分；生物多样性的价值不在于提高生态系统功能，而是在变化的环境下，将系统功能维持在与其所处的区域环境相适应的水平上，使生态系统的主要功能保持相对稳定，减少其对外界环境的依赖性。以此为出发点，本研究拟以森林生态系统为研究对象，采用野外调查、野外控制试验、室内控制试验相结合的方法，观察"物种多样性-生态系统功能"之间的关系直线（或曲线），在不同的环境下，是否随着物种多样性的增加，逐渐向平均值汇聚。进一步，从植物种间作用、病原菌和丛枝菌根真菌（AMF）对植物的反馈作用方面，探讨生态系统功能稳定性的形成机制。期望研究结果能对"生物多样性-生态系统功能"关系不一致问题提供合理的解释，进而更准确地评价生物多样性的价值。

生物多样性与生态系统功能的关系是生态学研究的热点问题。关于植物多样性－生态系统功能（如生产力、养分循环等）的关系研究多是在草地开展。而森林由于物种组成复杂，生长周期长等特点，因此研究相对极为有限。以广东省黑石顶自然保护区南亚热带常绿阔叶林作为主要研究对象，采用野外调查、野外控制试验、室内控制试验相结合的方法，分析"物种多样性-生态系统功能"之间的关系。重要的代表性结果如下：（1）土壤微生物和土壤养分共同影响植物物种丰富度与群落生产力的关系格局；（2）植物功能性状的分析结果证实了物种间的竞争等级对群落生产力的正多样性效应。而在个体水平的性状差异揭示了性状可塑性对竞争的促进效应，以及对生态位分割和群落生产力的正效应；（3）土壤病原菌和丛枝菌根真菌的相互制衡从而有助于维持生物群落物种多样性；（4）同种母树通过自身密度控制林下土壤微生物群落结构，进而影响后代的存活和生长，最终影响森林群落多样性；（5）土壤病原菌对同种幼苗的抑制作用，随着幼苗所处种群与病原菌来源种群之间遗传和性状差异的加大而减弱；（6）寄主植物的抗病性与病原菌侵染能力之间存在着一定协同进化关系；（7）同一区域树种种间与种内植物性状变化存在着权衡关系；（8）邻体互补性现象可以进一步在群落水平促进正的多样性-生产力关系的形成。