亚热带森林树种多样性与生产力关系的内在机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31760134
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0305.群落生态学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Although biodiversity usually have a significant effect on ecosystem functioning, no unanimous conclusion can be drawn about the potential mechanism. Biodiversity effect is partitioned by selection effect and complementarity effect, but the source of complementarity effect (caused by resource partitioning and species competition)is difficult to partition in practice. A new individual level trait-based study provide a species competition model about the effect of resource partitioning and species competition on plant growth, which is a nice opportunity to partition the source of complementarity effect. .In this project, based on individual level functional traits (root, branch and leaf), plant growth volume (basal diameter and height), identity and diversity of neighbors as well as environmental factors (topography factor, temperature, humidity, light factor, nutrients of rhizosphere soil) of 820 individuals across different species richness levels (1,2,4, 8, 16) were measured in subtropical forest biodiversity-ecosystem functioning controlled experiment in China (BEF-China), which is constantly monitored from 2009. .The effects of biodiversity effect and environmental factors on community level functional traits and productivity were explored. Community level species competition index was gained by modifying the species competition model. The relationships between environmental factors, community level species competition index and biodiversity effects were analyzed by structural equation model (SEM). The effects of abiotic and biotic factors on biodiversity effects were examined and the contributions of resource partitioning and species competition on complementarity effect were explained, when the effect of environmental factors was removed. Therefore, the internal mechanism on the relationship between tree diversity and productivity was revealed, which is helpful to expand the theory of biodiversity and ecosystem functioning (BEF) and provide a scientific basis for biodiversity conservation and productivity improvement of subtropical forest.
生物多样性能够显著地影响生态系统功能,但其潜在机制众说纷纭。生物多样性效应可划分为选择效应和补偿效应,但补偿效应的来源依然难以区分。最新基于个体水平的功能性状研究提出了物种竞争与资源互补作用于植物生长的竞争模型,为区分补偿效应的来源提供了有利的契机。本项目以连续监测的BEF-China控制实验为对象,基于个体水平监测在1、2、4、8、16个物种等多样性水平下820株植物的根、枝、叶功能性状,基径、树高生长量及环境因子,探讨物种多样性和环境因素如何影响植物功能性状及生产力;通过改进竞争模型获得群落竞争指数,应用结构方程模型分析环境因子-群落竞争指数-生物多样性效应的关系,阐明生物因素和非生物因素对生物多样性效应的影响机制,诠释刨除环境因素后,物种竞争和资源互补在补偿效应中的相对贡献,以期揭示树种多样性与生产力关系的内在机制,丰富BEF理论,为亚热带森林生物多样性保育及生产力提升提供科学依据。

结项摘要

生物多样性能够显著地影响生态系统功能,但其潜在机制众说纷纭。基于个体水平的功能性状研究为区分补偿效应的来源提供了有利的契机。以中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验样地(BEF-China)为研究对象,从个体水平和物种水平功能性状的角度,通过对不同多样性水平下根叶功能性状(包括形态学性状及养分含量)、地上和地下生产力(包括树高生长速率、地径生长速率、枯枝产量、细根产量及其周转等)及环境因子(包括土壤和光照等)测定,探讨物种多样性及环境因素如何影响群落水平的功能性状进而影响森林生产力,结果表明:1)树种类型(包括叶习性、耐荫性、根系分布、菌根类型等)和树种多样性对根叶功能性状都有显著影响,树种类型与树种多样性的交互作用也对根叶功能性状有显著影响,并且所有类型的树种都随着树种多样性的增加,其根叶功能性状协同性也随之增加。根系功能性状对土壤的适应性强于叶片功能性状,并且根叶功能性状协同性随着土层的加深而逐渐增强。2)深根-深根组合细根产量和周转的净效应通常为正效应,主要表现为垂直生态位上的资源竞争,而深根-浅根组合的细根产量和周转的净效应通常为负效应;意味着深根-浅根组合在垂直生态位上的资源互补效应有利于植物投资更少的资源用于根系构建,并且有利于延长细根的寿命;落叶-落叶树种组合枯枝生物量的净效应为正效应,也体现了生态位重叠而产生的竞争造成了更多的枝条枯死,而落叶-常绿树种组合则为负效应,意味着落叶-常绿树种在光资源上季节性地资源互补有利于减少枯枝的产生,延长枝条的寿命。3) 树种多样性对地上生产力的影响受到根叶功能性状的共同调控,而树种多样性对地下生产力及其周转的影响次序为根系功能性状>叶片功能性状>土壤。总之,混种后各个树种的根叶功能性状协同性增加,而基于功能性状的研究方法可以解析混种后各个树种之间的竞争和资源互补效应,为揭示树种多样性与生产力关系的内在机制提供了新的视角。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(5)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
江西九连山不同海拔梯度土壤有机碳的变异规律
  • DOI:
    10.13332/j.1000-1522.20180383
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张参参;吴小刚;刘斌;施雪文;陈伏生;裘利洪;卜文圣
  • 通讯作者:
    卜文圣
Mixed Broadleaved Tree Species Increases Soil Phosphorus Availability but Decreases the Coniferous Tree Nutrient Concentration in Subtropical China
混合阔叶树种增加了土壤磷的有效性,但降低了中国亚热带针叶树的养分浓度
  • DOI:
    10.3390/f11040461
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Forests
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Wen-Sheng Bu;Han-Jiao Gu;Can-can Zhang;Yang Zhang;An;Narain Singh;Xiang-Min Fang;Jing Fan;Huimin Wang;Fu-Sheng Chen
  • 通讯作者:
    Fu-Sheng Chen
江西省生态公益林典型林分土壤肥力状况研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    樊星火;葛红艳;张参参;邓文平;陈伏生;卜文圣
  • 通讯作者:
    卜文圣
中国亚热带不同菌根树种的根叶形态学性状特征与生长差异:以江西新岗山为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    生物多样性
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    欧阳园丽;张参参;林小凡;田立新;顾菡娇;陈伏生;卜文圣
  • 通讯作者:
    卜文圣
江西九连山不同恢复模式林分的物种多样性动态
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    林业科学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘斌;张参参;汪金松;李张敏;欧阳园丽;陈维;陈伏生;卜文圣
  • 通讯作者:
    卜文圣

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其他文献

残落物去除对杉木林4种林下植物养分含量和化学计量比的影响
  • DOI:
    10.13292/j.1000-4890.201807.032
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李张敏;陈伏生;方向民;万松泽;李晓东;王辉民;卜文圣
  • 通讯作者:
    卜文圣
石灰岩山地优势种淡竹的表型可塑性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    江西农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁宽;樊燕;卜文圣;王龙凤;施建敏
  • 通讯作者:
    施建敏
不同底座嵌入方式和入土深度对典型草原土壤呼吸的影响
  • DOI:
    10.13836/j.jjau.2022065
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    江西农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张春阳;童洁;王吉;陈伏生;方向民;卜文圣;郭利平;林小凡;李建军
  • 通讯作者:
    李建军
凋落物添加和移除对杉木人工林土壤水解酶活性及其化学计量比的影响
  • DOI:
    10.5846/stxb201909262020
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘仁;陈伏生;方向民;万松泽;卜文圣;王辉民;李建军
  • 通讯作者:
    李建军
模拟氮沉降与外源养分和碳源耦合对杉木林土壤碳氮转化的后期影响
  • DOI:
    10.13292/j.1000-4890.202107.021
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑琪;王小东;卜文圣;刘斌;袁平成;幸娇萍;陈伏生
  • 通讯作者:
    陈伏生

其他文献

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卜文圣的其他基金

基于同质园实验的亚热带主要林分碳汇维持机制
  • 批准号:
    32360382
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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