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人工湿地中植物多样性与生态系统多功能性

刘阳  
【摘要】:生物多样性-生态系统功能关系是当前生态学研究的热点之一。以往的研究大多只关注单一功能对多样性的响应,即使同时测定多个功能也是独立分析每个功能。已有研究发现人工湿地植物多样性与系统氮去除、生物量生产、非CO2温室气体排放之间具有显著的相关。然而,还没有在人工湿地中探究植物多样性对生态系统多功能整体水平(即多功能性)影响的工作。本研究配置沙培和水培两套人工湿地微宇宙实验系统,探究物种丰富度(1、2、3和4)与物种特性(单一物种有无的影响)对生态系统多功能性的影响。利用加性多功能指数法(AMF)以及平均多功能指数法(MF)两种方法,分别对多个生态系统功能(CH4排放、N2O排放、植物生物量生产、基质有机碳固存和总无机氮去除)进行整合研究。结果表明:(1)AMF表征的系统净全球增温潜势(GWP)削减能力随物种丰富度升高而增强。(2)MF表征的系统净GWP与植物多样性之间不存在显著的相关。(3)某些关键物种存在与否(羊蹄、水芹)对系统净GWP的影响超过了物种丰富度效应。(4)水培系统与沙培系统相比具有更高的净GWP减排潜力,单位丰富度分别可以带来5590和3319 yuan ha-1 yr-1的净经济收益,这可能是由于水生环境中营养更加均匀从而更容易被利用造成的。本研究首次在人工湿地中整合多个生态系统功能探究植物多样性与生态系统多功能的关系,拓宽了生物多样性-生态系统功能的研究内容和方法,且可以为人工湿地的多功能优化提供理论和实验基础。


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