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经典的生物多样性与生态系统功能(biodiversity and ecosystem function,BEF)关系研究表明,生物多样性能够提高并稳定生态系统功能,但却忽视了生态系统能够同时维持多种功能这一重要性质,即生态系统多功能性(ecosystem multifunctionality EMF)。以往专注于生态系统单一功能的研究低估了生物多样性的效应。近年来,越来越多的生态学家将研究目光从BEF研究转向生物多样性与生态系统多功能性(biodiversity and ecosystem multifunctionality BEMF)研究,并主要强调了物种多样性对EMF的重要作用。然而,尽管BEMF研究发展迅速,但相较于BEF研究,仍存在许多问题有待探讨。例如,BEF研究表明作为生物多样性重要组分的功能多样性与生态系统功能具有更为直接的关系,然而人们对它与EMF的关系及其作用机制还知之甚少。与物种多样性相比,功能多样性与EMF是否具有更为直接的关系尚属未知。本研究依托在青藏高原高寒草甸建立的一项野外模拟家畜放牧(设不刈割、中度刈割和重度刈割3个水平)和大气氮沉降(设不施肥与施肥2个水平)控制实验,开展了物种多样性、功能多样性与生态系统多功能性关系的研究,旨在更加全面的认识高寒草地生态系统中生物多样性与生态系统多功能性的关系及其机制。本研究利用2012年～2017年测定的群落调查,群落地上生物量以及土壤养分含量数据估算了生态系统单一功能[包括地上净初级生产力(aboveground net primary productivity,ANPP)、群落时间稳定性(community temporal stability,Scom)和土壤养分循环功能(soil nutrient cycling,SNC)];基于群落物种数、物种相对多度和一些关键的植物功能性状[例如植株高度(plant height,H)、单株地上重(aboveground weight,AGW)、叶面积(leaf area,LA)和比叶面积(specific leaf area,SLA)],计算了物种多样性[包括物种丰富度(species richness,SR)、物种均匀度(species evenness,SE)和Simpson多样性指数(D)]和功能多样性[包括功能丰富度(functional richness,FRic)、功能均匀度(functional evenness,FEve)、功能离散度(functional dispersion,FDis)和群落加权平均值(community weighted means,CWM)];根据估算的生态系统单一功能,采用平均值法和单功能法量化了生态系统多功能性。采用单变量方差分析(Univariate ANOVA)、曲线回归拟合以及结构方程模型(SEM)等方法对相关的测度指标进行了统计分析。主要研究结果如下:(1)刈割、施肥均显著增加了生态系统多功能性,即两种扰动因素均能提高生态系统维持多种功能的能力,但刈割与施肥的交互作用对多功能性影响不显著。(2)多样性与生态系统功能间的关系强烈地依赖于扰动因素和所考虑的生态系统单一功能指标,并非如以前的很多研究那样是正相关的。我们的研究显示ANPP和SNC的增加主要由CWM的增加所决定,这符合质量比假说的预测。而Scom的提高则完全取决于物种多样性和多维多性状功能多样性的增加,这符合多样性假说的预测。多样性与生态系统多功能间的关系同样依赖与扰动和多样性成分,其正相关的比例仍然较低。(3)对多样性指数单独影响和多样性指数的综合影响结果表明,CG群落中的最佳预测指标均为功能离散度(FDis),中度刈割群落中前者结果表明为CWMH,而后者结果为SE,其余处理群落中的最佳预测指标都为CWM。以上结果均表明在不同处理群落中的生态系统多功能性最佳预测者不同,并且所选择的指标均与其有密切的关系。(4)SEM的分析表明,在本研究预设的潜在影响多功能性的扰动和多样性因素中(包括刈割、施肥、物种多样性、多维多性状功能多样性以及群落加权平均值),刈割对多功能性并无直接影响(路径系数=0.082),而施肥则对其有直接的正效应(路径系数=0.905)。同时,刈割和施肥都能通过叶面积的群落加权平均值(CWMLA)对多功能性产生正的和负的间接影响,而且CWMLA是唯一影响多功能性的多样性因素。(5)3种单一生态系统功能ANPP、Scom和SNC都能显著提高多功能性,但SNC的相对贡献最大(路径系数=0.726),其次是ANPP(路径系数=0.490),Scom的贡献相对较低(路径系数=0.362)。这与SEM分析中反映的施肥对多功能性的直接正效应一致。综上所述,刈割和施肥会显著增强高寒草甸生态系统维持地上净初级生产力、稳定性和土壤养分循环功能的能力;物种多样性和功能多样性对生态系统多功能性都具有非常重要的作用,与BEF研究结果相似,但功能多样性是预测复杂环境下生态系统多功能性的最佳指标;多样性—生态系统多功能的关系受扰动因素以及不同单一生态系统功能两方面的影响;相较于刈割扰动的间接影响,施肥对多功能性具有直接的正效应。由于刈割和施肥也同时通过改变叶面积的群落加权平均值间接影响者生态系统的多功能性,因此,在注意保护高寒草甸物种多样性的同时,还应该采取合理的草地管理措施来稳定其多功能性。