功能多样性林分促进凋落物分解的普适性机制：资源获取策略的非依赖性调控

《Functional Ecology》：Functionally diverse stands promote leaf litter decomposition irrespective of litter species' resource acquisition strategy

本研究通过亚热带树木多样性控制实验，揭示了林分功能多样性（RaoQ）和功能组成（CWM）对凋落物分解的协同促进作用。研究发现，随着物种丰富度和功能多样性增加，资源获取型（AS）、中间型（CS）和保守型（SCS）树种的凋落物分解速率均显著提升，且这种促进作用不受凋落物本身资源经济策略的影响。林分功能组成与分解速率呈驼峰型关系，峰值出现在保守型与获取型性状的过渡区间，印证了功能多样性驱动的微环境调控和养分交换机制。该研究为全球生态系统碳循环模型提供了重要的机理支撑。

　　

1 引言

生物多样性下降会显著影响凋落物分解等生态系统过程。已有研究表明，混合凋落物可通过非加性效应加速分解（Gartner & Cardon, 2004），而林分功能多样性（Rao^Q）和功能组成（CWM性状）通过调控凋落物质量异质性和微环境条件，成为驱动分解过程的关键因子。植物群落沿资源经济谱（从获取型到保守型）呈现功能性状分异，但功能多样性林分如何影响不同策略物种的凋落物分解尚不明确。

2 方法与材料

2.1 研究地点

实验设于浙江普陀岛（29°97′N, 121°38′E）的树木多样性控制平台，该地区属亚热带季风气候，土壤为酸性红壤（Ultisols）。实验选取8个树种（4落叶+4常绿），涵盖叶片寿命（LL）、干物质含量（LDMC）、比叶面积（SLA）、叶面积（LA）、碳氮含量（LCC、LNC）、碳氮比（LCN）和木材密度（WD）等8个功能性状，构建从单种到8物种混交的林分梯度（表1）。

2.2 凋落物分解实验

以枫香树（AS，PC1=0.37）、青冈（CS，PC1=-0.60）和红楠（SCS，PC1=-1.20）为代表物种，采用尼龙网袋法（网孔1mm×1mm）进行394天的原位分解。每袋装入15g风干凋落物，分5个时间点（70-394天）回收，计算质量损失率（ML）。

2.3 生物多样性指标计算

物种丰富度（SR）为样方内树种数；功能多样性（Rao^Q）基于性状欧氏距离和物种相对丰度计算；功能组成（CWM）为群落加权平均性状值（以PC1得分整合多性状）。

2.4 微环境监测

通过冠层堆积度（CP）表征冠层结构，土壤湿度（0-10cm）采用WM-100W传感器测定。

2.5 统计分析

利用线性混合模型分析SR、Rao^Q和CWM对ML的影响，通过交互项（如SR×PC1）检验功能策略的调节作用。

3 结果

3.1 功能多样性的普适性促进效应

SR和Rao^Q均显著提升三种凋落物的分解速率（P<0.001），但交互项不显著（P>0.05），表明促进作用与物种策略无关（图3-4）。例如，Rao^Q每增加1单位，AS、CS和SCS的ML分别提升12.3%、11.8%和10.9%。

3.2 功能组成的驼峰型响应

CWM.PC1与分解速率呈驼峰关系（P<0.05），峰值位于保守型与获取型性状的过渡区间（图5）。其中CWM.SLA、CWM.LA和CWM.LDMC的驼峰效应最显著，说明结构性状主导组成效应。

3.3 微环境的中介作用

功能组成（CWM.PC1）与冠层堆积度呈驼峰关系（R²_M=0.23），但土壤湿度与多样性指标无显著关联（图6），暗示冠层结构是微环境调控的主要途径。

4 讨论

4.1 功能多样性的直接与间接机制

多样性促进效应可能源于：（1）凋落物层养分互补效应，如高氮凋落物促进难分解物质降解；（2）冠层结构优化形成的适宜微气候；（3）土壤动物和微生物群落多样性提升。尽管AS凋落物初始分解更快，但SCS在混合林分中分解速率提升幅度相近，说明多样性可削弱叶片性状的" afterlife "遗留效应。

4.2 功能组成与SMI假说的背离

结果支持H2b而非H2a（SMI假说），表明分解速率峰值出现在功能多样性最高的过渡型林分，而非与凋落物策略匹配的单优林分。这可能因为多物种林分通过稀释专性分解者的摄食压力，并利用无脊椎动物物候与凋落物脱落时间的匹配差异，实现跨策略的协同分解。

5 结论

亚热带森林中，林分功能多样性通过微环境调控和养分交换机制，普适性促进凋落物分解。功能组成与分解速率的驼峰关系进一步印证了多样性效应的主导作用。未来研究需纳入强获取型物种（如无患子），并结合分解时间动态深入解析多样性效应的时空格局。本研究为全球生态系统碳循环模型提供了基于性状的机理框架。