Comment on "From plant traits to plant communities: a statistical mechanistic approach to biodiversity"

Shipley et al. (Reports, 3 November 2006, p. 812) predicted plant community composition and relative abundances with a high level of accuracy by maximizing Shannon's index of information entropy (species diversity), subject to constraints on plant trait averages. We show that the entropy maximization assumption is relatively unimportant and that the high accuracy is due largely to a statistical effect.     

河北省森林草原区草本植物叶功能性状种间和种内变异

探索植物种间和种内功能性状之间联系或权衡,对于理解植物对环境的适应策略和群落构建过程具有重要的意义。以河北省塞罕坝保护区草本植物为研究对象,采用分层随机抽样的方法,调查了184个草本样方(1 m×1 m),测量了草本植物5个主要功能性状(叶绿素质量分数、比叶面积、叶片干物质质量分数、叶氮质量分数、叶磷质量分数),选取物种多度较高的优势种23种(C3植物13种,C4植物10种),进行植物功能性状种间和种内变异分析。结果表明:5个功能性状在C3和C4草本植物之间均存在显著差异(P<0.01),C3植物的叶绿素质量分数、比叶面积、叶氮质量分数、叶磷质量分数均大于C4植物。C3和C4植物的叶绿素质量分数和比叶面积种内变异系数较大。相对于C3植物,C4植物功能性状种间变异系数总体较大表现出更高的可塑性。C3和C4植物一些功能性状在种间表现出的相关性和差异性要高于种内水平,但是种内变异系数为15%~40%,在进行相关植物功能性状研究时同样不可忽视。     

延河流域植物功能性状变异来源分析

由于遗传背景对植物性状的影响,直接研究环境与植物性状的关系有一定的不确定性。因此,研究植物性状对环境变化的响应,必须明确遗传背景与环境对植物性状的相对影响,以排除遗传背景的作用。本研究以延河流域为研究区域,选取19个典型样点,调查了64种植物的6种功能性状,即比叶面积(SLA)、比根长(SRL)、叶片氮(LN)与磷含量(LP)、根的氮(RN)与磷含量(RP),并通过野外定位信息,从已有专题信息图中获取环境数据,采用方差分析和逐步回归的方法,分析了植物性状变异来源,研究了不同科属植物对环境变化的响应。结果表明：(1)不同气候条件下,植物的SLA、LN和RP性状存在显著差异,森林区植物SLA、RP较草原区植物偏低33.02%、19.94%,而LN则高于草原区植物19.33%;不同科属植物之间SLA、SRL、LN和RN存在显著差异,豆科植物具有较高的SLA、LN、RN,分别高出研究区平均值16.33%、65.23%、97.78%,而禾本科植物SRL具有最大值,高出平均值103.11%;(2)遗传背景差异是植物性状变异的首要决定因子,遗传背景对SRL、LN、RN变异的解释比例分别达到了27.86%、32.78%、42.70%,而LP、RP则受环境因子的影响更大,环境因子对LP、RP解释比例分别达到24%、15.58%;(3)豆科Leguminosae、禾本科Poaceae、菊科Asteraceae、蔷薇科Rosaceae植物性状的环境因子逐步线性回归模型,表明不同科属的植物对环境因子是否产生响应和响应的方式均不相同,豆科和禾本科植物对区域性气候条件较为敏感,而菊科和蔷薇科植物受地形因子和土壤含水量影响较大。     

长白山次生杨桦林树种多样性格局多尺度分析

从植物种群角度出发研究物种对局域群落多样性格局的影响,有助于更好地揭示群落水平研究中易于被掩 盖的种间互作等作用机制对群落组建过程的影响。研究了不同空间尺度上树种对局域多样性格局的影响,检验了 促进种、中性种和抑制种在群落多样性格局组建中所起的作用。以长白山5.2 hm2 次生杨桦林监测样地数据为基 础,采用单物种-面积关系模型计算29 个树种的ISAR 和mISAR 曲线,并用完全空间随机化方法检验了单物种-面 积关系偏离中性的显著性。研究结果表明,不同树种在不同空间尺度上对局域多样性格局影响不同;样地中臭松、 簇毛槭、色木槭、山杨、水榆和紫椴为多样性促进种,白桦和春榆为多样性抑制种;水曲柳、蒙古栎、山丁子和暴马丁 香在小尺度上为中性种,其他树种在小尺度上均表现为促进种。多样性促进种、中性种和抑制种对群落多样性格 局组建的影响具有明显的尺度依赖性,多样性促进种在中小尺度(0 ~36 m)上比例最高,在群落多样性构建过程中 起主导作用;而中性种在大尺度上比例最高,决定了群落多样性格局的构建过程。因此,多样性促进种和中性种共 同影响着局域群落多样性格局构建,二者的相对作用大小取决于讨论问题的空间尺度。      

不同放牧方式对草地群落植物功能群组成和结构的影响

[目的]植物功能群及其多样性是维持群落结构复杂性和稳定性的基础,通过对不同放牧方式下植物功能群组成与结构的研究,深入了解呼伦贝尔草地生态系统植物功能群的构建、分布和环境适应机制,为草地生态系统群落演替方向的预测和永续经营提供科学依据.[方法]本文以内蒙古呼伦贝尔市陈巴尔虎旗的家庭牧场为研究对象,分别对禁牧、休牧和常牧样...     

喀斯特山地草地植物群落物种优势度及优势种分析(英文)

[目的]研究喀斯特山地草地植物群落优势种植物的种类、数量以及群落特征,为喀斯特山地草地植被恢复提供支持。[方法]采用标准样地调查法,对不同海拔、坡向的植物群落数量特征展开研究。[结果]不同海拔高度中禾本科植物重要值和优势度最高,但其重要值和优势度随样点海拔的升高呈现出下降趋势;优势种数目随着海拔升高呈现出增加趋势。[结论]海拔是影响植物群落结构的主要因素。     

退化草地恢复过程中群落物种多样性及生产力对氮磷养分的响应

【目的】 北方草地过度放牧和刈割造成植被严重退化和土壤养分缺乏。本研究探讨施用氮、磷肥料对退化草地植物群落多样性和生产力的影响。【方法】 在呼伦贝尔退化草地连续进行4年氮、磷添加试验,设置2个施氮水平（0、10 g N·m^-2·a^-1）和6个施磷水平（0、2、4、6、8和10 g P·m^-2·a^-1）,共计12个处理,5次重复。每年5月下旬返青时施肥,8月中旬生物量最大时期进行群落调查,主要进行群落生产力、物种多样性及4种功能群相对生物量的分析。【结果】 2014—2017年物种丰富度降低明显,完全对照处理（既不施氮也不施磷）4年的物种丰富度平均分别是20.2、17.1、14.7、15.2种;对植物群落α多样性（丰富度和优势度指数）研究表明,氮添加降低了群落物种多样性,而磷添加及磷的累积效应均对群落物种多样性无影响。多样性指数年际间差异显著,氮和年交互作用对其具有显著影响。草地群落地上生产力（ANPP）年际间变化显著,2014年最高,2015年最低,变化范围从400 g·m^-2降到100 g·m^-2左右,干旱年份显著低于正常降水年份,磷对群落生产力影响较小,氮添加显著提高了群落地上生产力,而且氮和磷共同添加的影响大于磷单独添加;生长季正常降水年份,氮素是草甸草原植物生长的主要限制因子。氮添加显著影响了各功能群相对生物量,磷添加对各功能群相对生物量影响较小,各功能群相对生物量年际间具有显著差异。氮单独添加显著增加根茎型禾草的相对生物量,但降低了多年生杂类草和丛生禾草的相对生物量,而磷单独添加增加了多年生杂类草和豆科植物功能群的相对生物量,但没有影响根茎型禾草和丛生禾草的相对生物量;氮磷复合添加显著增加了多年生根茎型禾草的相对生物量,但显著降低了其他功能群的相对生物量。此外,氮、磷添加在一定程度上降低植物群落的稳定性。【结论】 氮、磷添加引起不同功能群植物的差异化响应导致群落间原有的等级关系发生变化,尤其是氮添加引起喜氮的根茎型禾草相对生物量迅速增加,最终导致植物群落组成向着根茎型禾草优势度增加的方向发展,物种多样性降低,导致群落稳定性下降。     

大连城市森林群落植物功能性状对土壤环境的响应

对大连城市森林群落植物功能性状及其与土壤环境因子的相关性随演替阶段的变化,包括不同群落演替中植物功能性状叶厚度、比叶面积、叶干物质含量、平均冠幅、平均胸径、平均盖度、平均树高、叶碳量的变化规律,以及植物功能性状与土壤环境(土壤养分、植物凋落物重量及分解与地下食物网)的关联进行研究。结果表明,自然群落黑松林、黑松-栎树混交林、栎树林演替过程中叶干物质含量呈上升趋势,叶厚度、比叶面积呈下降趋势;而半人工群落黑松林、黑松洋槐混交林、洋槐阔叶林演替过程叶干物质含量下降、叶厚度下降,比叶面积呈上升的趋势。黑松林、黑松-栎树混交林、栎树林平均胸径、平均冠幅、平均盖度呈上升趋势;而在黑松林、黑松洋槐混交林、洋槐阔叶林呈下降趋势。平均树高在黑松林、黑松-栎树混交林、栎树林呈下降趋势,在黑松林、黑松洋槐混交林、洋槐阔叶林呈上升趋势,其与土壤有机碳显著负相关。围绕植物功能性状与生态系统养分循环功能的关系,进一步讨论了其在群落演替过程中的变化规律,可为研究大连城市森林群落水平的植物功能性状对土壤环境的响应提供科学依据。     

长白山阔叶红松林系统发育和功能性状beta多样性

Beta多样性是生物多样性的重要组成部分,对于研究生物多样性的形成机制具有重要意义。基于物种进化历史和功能性状的系统发育和功能性状beta多样性的研究,能够从不同的角度反映群落格局形成的生态学过程。本文以长白山阔叶红松林40 hm2样地中45种木本植物(DBH≥1 cm)为研究对象,采集了最大树高、叶面积、比叶面积和叶氮含量4种功能性状,采用Srensen指数衡量功能性状与系统发育beta多样性在不同空间尺度(半径为10、20、25、50和75 m)的变化趋势,并通过比较系统发育和功能性状beta多样性格局与零模型的差异,进而推断潜在的生态过程。研究表明:1)长白山阔叶红松林系统发育和功能性状beta多样性均表现出距离衰减效应,并且随取样尺度的增大,系统发育和功能性状beta多样性逐渐降低。2)功能性状和系统发育beta多样性格局均具有非随机的变化趋势。随着取样尺度的增大,系统发育beta多样性呈现出先低于随机状态(10~20 m),随后趋于随机(25~50 m),最后又低于随机状态(75 m)的格局。而功能性状beta多样性格局则由随机状态(10~50 m)逐渐变为低于随机状态(75 m)。表明在中小尺度上(10~50 m),中性过程占主导作用,但不能排除生态位过程的影响;而随着尺度的增大,生境过滤在维持长白山阔叶红松林群落构建中起主导作用。3)功能性状与系统发育beta多样性格局变化趋势不一致,推测主要是由于功能性状系统发育信号较弱所导致。      

唐菖蒲节肢动物群落组成及演替

2006—2007年调查了唐菖蒲节肢动物群落的组成,并用物种丰富度和个体数量的时序动态以及与种植后时间的相关性分析了群落的演替。结果表明,植食类为最主要的节肢动物类群,2006和2007年的相对丰富度分别为65.66%和40.91%,其他功能团的相对丰富度相对较低。花蓟马Frankliniella intonsa为植食类优势种;南方小花蝽Orius strigicollis是最主要的捕食类天敌。群落及各功能团的个体数量随唐菖蒲种植后时间而变化。     

内蒙古羊草群落、功能群、物种变化及其与气候的关系

基于1981-1994年内蒙古羊草草原的群落学调查数据和同期气象资料,分析了羊草草原群落、功能群与主要物种变化及其生物量与气候的关系.结果表明,1981-1994年5月羊草群落多样性指数、优势度指数、丰富度指数、群落高度、群落生物量的年际变异显著高于其他月,其中羊草群落生物量的变异性自5-9月依次降低,生物量和多样性不存在显著相关性.羊草群落、功能群、物种的年际变异依次增大;不同功能群中一二年生草本和中生植物的年际波动最大,不同物种间的均衡效应降低了群落的变异性.羊草群落生物量具有气候累积效应,主要受上年10月至当年12月的均温、4-8月降水、上年10月至当年8月累积降水的影响,表明羊草群落生物量变化由不同时段的水热因子协同作用决定.     

燕麦根际土壤细菌多样性对盐胁迫的响应

为探究燕麦（Avena sativa L.）在不同盐胁迫处理下根际土壤微生物的群落多样性及变化特征，选取领袖（Souris,S）和爱沃（Everleaf,E）2个燕麦品种为试验材料，分别设置0(Y0)、3(Y1)、6(Y2)和9(Y3) g·kg-1NaCl胁迫处理。采用高通量测序技术对不同盐胁迫处理下燕麦根际土壤微生物进行测序，分析微生物群落多样性及其与土壤盐胁迫的相关性。结果表明，2个燕麦品种根际土壤细菌群落的多样性在4种盐胁迫处理下存在差异，其中S-Y2的群落丰度最高，S-Y3的多样性最丰富。在不同分类水平上，细菌变形菌门（Proteobacteria）、放线菌纲（Actinobacteria）、根瘤菌目（Rhizobiales）、norank＿c＿Subgroup＿6科和norank＿c＿Subgroup＿6属的相对丰度较高。盐胁迫影响燕麦根际微生物的群落组成，随着盐胁迫程度的增加，其菌落组成的相对丰度发生显著变化。通过对操作分类单元（OTU）丰度的16S功能预测和COG、KEGG代谢通路数据库对比发现，燕麦根际微生物的功能富集于新陈代谢、遗传信息处理、环境信息处理、细胞过程和...     

喀斯特山地草地植物群落物种优势度及优势种分析

[目的]研究喀斯特山地草地植物群落优势种植物的种类、数量以及群落特征,为喀斯特山地草地植被恢复提供支持。[方法]采用标准样地调查法,对不同海拔、坡向的植物群落数量特征展开研究。[结果]不同海拔高度中禾本科植物重要值和优势度最高,但其重要值和优势度随样点海拔的升高呈现出下降趋势;优势种数目随着海拔升高呈现出增加趋势。[结论]海拔是影响喀斯特山地草地植物群落结构的主要因素。     

关于植物群丛划分的探讨

在传统的植物群落分类系统中,群丛是植物群落分类的基本单位.从群丛分类的必要性出发,综述了传统植物群落分类系统中对群丛的定义及其划分方法,即在群丛的划分中主要依据群落中不同层片的优势种或特征种；但是在利用传统植物群落分类方法划分群丛时也存在一些不确定性因素,主要表现在确定群丛的特征种(组)时需要人为确定；同时,论述了当前植物群落数量分类的研究现状,分析了利用双向指示种分析法(TWINSPAN)、主成分分析(PCA)等数量分类方法划分群丛时存在的一些问题,主要表现在数量分类结果与传统分类单位的对应关系不能达到协调一致,无法判断是否划分到了群丛的水平.最后提出了群丛划分方法的展望:数量方法是基础,特征种(组)是及其数量特征是关键.     

极端干旱区绿洲植物叶功能性状及其对土壤水盐因子的响应

目的极端干旱区绿洲是全球变化的敏感区域,特别是由于水资源短缺及水文过程的改变,绿洲土壤环境因此产生了强烈异质性。植物如何适应高度土壤异质性是绿洲植物多样性维持的关键性科学问题。而探究植物叶片这一对土壤异质性敏感器官的功能性状及其对土壤水盐因子的响应,有利于揭示全球变化背景下绿洲植物适应的根本策略。方法本研究以额济纳这一典型荒漠绿洲的常见植物叶片为研究对象,选择25种植物的8种叶功能性状,包括叶片厚度（LT）、叶干物质含量（LDMC）、比叶面积（SLA）、叶碳含量（LCC）、叶氮含量（LNC）、叶磷含量（LPC）、叶片碳氮比（C/N）、叶片氮磷比（N/P）,分析了功能性状之间的相关性及其在群落水平上的特征,并探讨了叶功能性状对不同土壤水盐环境的响应。结果（1） 在不同土壤水盐环境中,各个叶功能性状具有不同程度的变异幅度,其中SLA最大,LCC最小。（2） 部分功能性状之间表现出显著的协同或权衡变化趋势。LT与SLA、LDMC与SLA、LPC与LDMC、LNC与C/N、LPC与N/P呈极显著负相关（P < 0.01）;LCC与LT、LNC与LCC、C/N与N/P呈显著负相关（P < 0.05）。LDMC与C/N、SLA与LPC、LCC与C/N、N/P与LCC、LNC与N/P呈极显著正相关（P < 0.01）;LDMC与LCC、SLA与LNC呈显著正相关（P < 0.05）。（3） 叶功能性状对土壤水盐因子的响应具有显著的差异。在低水低盐环境中,叶片通过提高LDMC、LNC、N/P,降低LPC、C/N来适应干旱胁迫为主的土壤环境。在低水高盐环境中,叶片通过降低LDMC、C/N、N/P,提高LNC、LPC来适应盐胁迫为主的土壤环境。在（相对）高水高盐环境中,叶片主要通过降低LNC、N/P,提高C/N来适应盐胁迫相对较低、水分含量相对充足的土壤环境。结论在额济纳绿洲区域内,植物群落叶功能性状通过一定程度的变异和某种协同?权衡的功能组合形式适应极端干旱的环境,并对土壤水盐因子的响应具有一定程度的差异,其中盐分含量对该环境下的群落叶功能性状的影响更为关键。本研究为进一步探究极端干旱区绿洲植物对土壤水盐因子的适应机制研究提供了科学依据。      

Long-term studies of vegetation dynamics

By integrating a wide range of experimental, comparative, and theoretical approaches, ecologists are starting to gain a detailed understanding of the long-term dynamics of vegetation. We explore how patterns of variation in demographic traits among species have provided insight into the processes that structure plant communities. We find a common set of mechanisms, derived from ecological and evolutionary principles, that underlie the main forces shaping systems as diverse as annual plant communities and tropical forests. Trait variation between species maintains diversity and has important implications for ecosystem processes. Hence, greater understanding of how Earth's vegetation functions will likely require integration of ecosystem science with ideas from plant evolutionary, population, and community ecology.     

退化高寒干旱草地植物群落多样性特征

对青海省三角城种羊场的高寒干旱草地植物群落多样性特征进行了调查研究,结果表明,随退化程度的加剧,放牧草地的群落物种组成、结构和植被群落多样性发生了重大改变。在长期的放牧利用过程中,草地群落的优势物种由原始的赖草、早熟禾逐渐演变为紫花针茅,其伴生种也发生了明显的相互更替。随着草地退化程度的加重,群落的植物多样性和物种丰富度及均匀度都明显的随之降低,而群落的优势度逐步增大。而围栏封育的草地物种多样性、丰富度和均匀度均显著低于适度放牧利用的草地。因而,对于高寒干旱草地,适度的放牧利用有利于群落物种丰富度和多样性的提高,过度放牧势必导致植被群落的逆向演替,长期的围栏封育并不利于物种多样性和丰富度的提高。     

基于CATS模型的干旱荒漠露天煤矿排土场优势滞尘植物配比

  目的  干旱荒漠区露天矿排土场易产生沙(粉)尘，造成大气污染。基于植物功能性状模型(Community Assembly by Trait Selection，CATS模型)模拟，得到研究区排土场优势滞尘植物及物种在恢复群落中的配比，提出植被恢复策略。  方法  于2020年8月在内蒙古自治区乌海市新星煤矿排土场周围进行样方调查，测定物种水平和群落水平的性状值，并计算功能性状目标值，将植物滞尘功能和根体积作为模型的2个因子代入模型计算。  结果  植物种的根体积与单位叶面积滞尘量呈反比；群落根体积与土壤含水量呈现“U”型曲线分布；模型模拟结果表明:各物种相对多度最高的是猪毛菜Salsola collina和骆驼蓬Peganum harmala，相对多度的中位数分别为0.41和0.32。  结论  在研究区排土场以猪毛菜和骆驼蓬的相对多度比6∶4的比例播种，可发挥相当的滞尘效益，能够很好地解释植被修复过程中的一些机制性问题，为其他研究提供借鉴。图2表1参40     

Influence of phylogeny on fungal community assembly and ecosystem functioning

Ecology seeks to explain species coexistence and its functional consequences, but experimental tests of mechanisms that simultaneously account for both processes are difficult. We used an experimental mycorrhizal plant system to test whether functional similarity among closely related species (phylogenetic conservatism) can drive community assembly and ecosystem functioning. Communities were constructed with the same number of fungal species, but after 1 year of growth, realized species richness was highest where the starting species were more distantly related to each other. Communities with high realized species richness also stimulated plant productivity more than those with low realized species richness. Our findings suggest that phylogenetic trait conservatism can promote coexistence because of reduced competition between distinct evolutionary lineages and enhance ecosystem function because of functional complementarity among those same lineages.     

白洋淀湿地不同生境植物群落功能生态位及影响因素分析

为研究白洋淀湿地不同生境植物群落功能生态位特征及主要限制性环境因素,以白洋淀水生植物群落和洲滩草本植物群落为研究对象,利用功能生态位超体积量化不同生境植物群落功能生态位,利用Sørensen指数计算不同生境植物群落功能生态位超体积重叠程度,并探究影响不同生境植物群落功能生态位超体积的关键环境因子。结果发现,不同生境植物群落功能生态位超体积差异明显,表现为水生植物群落大于洲滩草本植物群落。2种生境植物群落功能生态位重叠程度为0.32。碱解氮、全磷是影响洲滩草本植物群落功能生态位超体积的主要环境因子,而影响水生植物群落功能生态位超体积的关键环境因子是碱解氮、速效磷和铵态氮。2种生境植物群落功能生态位超体积均表现为与生境氮元素含量呈显著正相关,与磷元素含量显著负相关。综上所述,白洋淀湿地不同生境植物群落功能生态位分化明显,洲滩草本植物群落功能生态位空间收敛程度更高,生境中有效氮元素含量和磷元素含量是植物群落功能生态位的主要驱动力。