生物多样性与生态系统功能关系是生态学研究的核心问题之一。尤其是随着全球气候变化以及物种丧失的加剧,探讨生物多样性与生态系统功能关系及其内在机制对于保护生物多样性、提高生态系统功能以及缓解全球气候变化有着十分重要的意义。森林是陆地生态系统的主体,探讨森林中的生物多样性与生态系统功能关系,是相关研究的重点领域。近年来,学者们围绕森林生态系统开展了大量的研究工作,但在温带次生林中,生物多样性与生态系统功能关系及其内在机制并不十分明确。传统的生物多样性研究多以物种数量为判断依据,然而生物多样性并非只包含了物种多样性一个维度,而是物种多样性、功能多样性和系统发育多样性等多维度的集合。开展生物多样性的多维度研究,有助于从生态过程和进化历史的角度,更加全面地反映生物多样性与生态系统功能关系,揭示其内在作用机制。此外,生物多样性和生态系统功能会受到森林采伐的显著影响,但采伐如何影响功能多样性和系统发育多样性,并进而影响森林生态系统功能目前仍不十分清楚。本研究以吉林蛟河温带次生针阔混交林为研究对象,基于21.12公顷森林监测样地和4公顷森林采伐样地开展研究。研究以两次植被调查数据为基础,同时结合了植物的功能性状和系统发育信息,分别讨论了不同维度的生物多样性与生态系统功能关系、生物多样性对生态系统功能的作用机制以及采伐干扰对森林生物多样性和生态系统功能的影响。研究结果有助于进一步扩展我们对温带次生针阔混交林中生物多样性与生态系统功能关系及其内在机制的理解,同时对温带森林的经营管理与生物多样性保护具有一定的指导意义。本研究主要关注两个最主要的森林生态系统功能:生物量和生产力,其中生物量反映了生态系统中能量的贮存,生产力反映了生态系统中能量的流通。具体结论如下:1.环境差异影响森林物种生长与多样性分布:检验环境差异对物种生长与多样性分布的影响,是准确量化生物多样性与生态系统功能关系的重要前提。本研究采用单因素方差分析,在样方水平上检验了生境差异对物种多样性分布的影响;采用物种-生境关联性分析,在物种水平上检验了生境差异对物种径向生长的影响。结果显示:温带次生针阔混交林中物种的多样性分布和径向生长会受到环境差异的显著影响。在条件相对优越的生境中,乔木树种具有竞争优势、生长迅速;而在条件相对恶劣的生境中,乔木的生长受到限制、林冠相对开阔,灌木和亚乔木能够获得较多的光照,反而容易实现快速生长。结果表明:环境因子能够对多样性分布和树木生长产生重要影响,科学的森林经营与保护,不仅要保护物种本身,还要保护适宜物种生长和生存的特定生境。2.生物多样性影响森林生态系统功能:生物多样性与生态系统功能关系的是生态学研究的核心问题。本研究采用结构方程模型检验了三个维度的生物多样性（即物种、功能和系统发育多样性）与森林生态系统功能（即生物量和生产力）之间的直接与间接作用关系。结果显示:在生物多样性的三个维度中,物种多样性并不能直接增加森林的生物量或生产力,而是通过促进功能多样性和系统发育多样性间接发挥作用;功能多样性对生产力具有直接的正效应,对生物量具有直接的负效应。此外,功能多样性还可以通过生物量对生产力产生间接的负效应,这些正负效应相互叠加、部分抵消,使得功能多样性最终表现为对生物量具有显著负效应,而对生产力不具有显著的影响。系统发育多样性能够直接促进生物量,同时还可以通过生物量间接促进生产力,对于森林生态系统功能的维持具有重要意义。结果表明:森林的经营与保护不仅要关注物种维度的多样性,还要关注功能性状和系统发育维度的多样性,其中前者是构成生物多样性的基础,而后者则是生态系统功能更为直接的影响因素。3.生物多样性与生态系统功能关系是多种机制共同作用的结果:生物多样性与生态系统功能的研究,不仅要探讨两者之间表现出何种关系形式;更重要的是探讨关系形式背后的形成过程与形成机制。本研究采用结构方程模型检验了三种主流的解释机制（即生态位互补、生物量比率和植被数量假说）对森林生态系统功能的相对作用。结果显示:次生针阔混交林中的生物多样性与生态系统功能关系格局是多种机制共同作用的结果。首先,研究发现功能多样性直接促进生产力,验证了生态位互补假说。其次,研究发现速生-获取型性状能够提高生产力,而缓生-保守型性状则提高了生物量的长期积累,表明性状组成在影响生态系统的能量贮存（生物量）与流通（生产力）方面发挥着重要作用,验证了生物量比率假说。最后,研究发现生物量是生产力的重要的影响因素,具有最大的作用系数,验证了植被数量假说,表明该次生针阔混交林经过约60年的恢复,生态系统功能仍然具有较大的增长空间和发展潜力。该结果为保护温带次生林,禁止天然林商业性采伐,逐步恢复并提高该地区的森林生态系统功能提供了明确的生态学依据,对指导森林经营与保护具有重要的现实意义。4.森林采伐影响生物多样性、群落结构和生态系统功能:森林采伐会对生态系统产生显著影响。目前关于采伐对森林生物多样性、群落结构和保留木生长的影响的研究已经十分广泛,但是将功能性状和系统发育信息纳入评价体系的研究还相对少见。本研究从功能性状和系统发育的角度出发,评价了不同强度采伐干扰对森林生物多样性、群落结构和保留木径向生长的影响。结果显示:采伐会降低森林的功能多样性和系统发育多样性,但中低强度的森林采伐对生物多样性的影响比较有限,通常只体现在中小尺度上;而高强度的森林采伐即使在大尺度上也会对生物多样性产生显著的破坏作用。同时研究结果显示:中低强度的森林采伐活动有助于调整群落结构、减少个体竞争、促进保留木的径向生长,而高强度的采伐则会对森林的生态系统功能造成破坏,不利于保留木的径向生长。本研究从功能性状和系统发育的角度出发,为评价不同强度采伐活动对森林生态系统的影响提供了新的视角。结果表明,从保护生物多样性、优化群落结构、促进保留木生长等角度出发,对温带针阔混交林的采伐应控制在中等强度以内,不宜进行过高强度的采伐。