生物多样性与生态系统功能之间的关系是现代生态学的研究前沿和热点。生物多样性增加有利于提高生态系统功能、生态系统服务和稳定性。目前,生物多样性对地上生态系统功能的调控机理已较为清晰,主要包括选择效应和互补效应。但生物多样性与地下生态过程之间的关系及其影响机制的研究仍较为缺乏。主要原因表现在两个方面:（1）识别地下根系的树种归属较为困难,缺乏有效的方法对植物群落地下结构进行研究;（2）土壤水分、养分和质地的空间异质性强,使得植物地下空间结构比地上空间结构更为复杂。因此,细根（直径小于2 mm）树种归属识别技术,地下细根组成及空间分布的研究,对解析生物多样性与地下生态过程之间的关系及其影响机制极为重要。本研究在中国湖南省长沙县大山冲国有林场的三个典型的亚热带次生林（针阔混交林,阔叶林以及常绿阔叶林）中,选择树种多样性梯度（1-12个树种）样方,采用根钻法以及生长芯发收集细根样品测定细根产量,采用分子生物学方法识别细根树种归属,研究亚热带森林地下细根的树种组成和相对比例,明确生物多样性对细根产量的影响,解析选择效应（树种因素、根系增殖策略）和互补效应（空间资源分区、养分利用）对地下产量的作用。主要研究结果如下:（1）建立了识别细根树种归属的分子生物学方法。针对亚热带森林6个优势树种,成功开发了 6对特异性引物,并利用荧光定量（qPCR）方法准确地识别混合细根样品的树种归属以及预测各树种相对比例。同时,针对亚热带森林树种（数量>6种）,还开发了通用引物标记法来识别地下细根树种归属并预测树种的相对比例。比较亚热带森林58个常见树种的trnL（UAA）内含子和rbcLa基因片段,确认rbcLa基因片段更适用于识别亚热带森林树种。证实利用基于rbcLa基因片段的通用引物标记法能准确检测野外亚热带森林地下树种多样性以及各个树种的相对比例。（2）探讨了多种生物多样性指标与细根生物量之间的关系。选取了 4种生物多样性指标（物种多样性指数、功能多样性指数、群落的特征加权平均数指数和系统发育多样性指数）,发现物种多样性指数与细根生物量变化的关系拟合较好（p=0.004）,物种多样性对地下生态过程的解释度比其他三个指标更高,这与先前的地上研究结论不一致,表明地下生态系统与地上生态系统不同,因此应该加强对地下生态系统的探讨。研究发现,群落的特征加权平均数指数对地下生物量的预测能力极强（p=0.032）,而功能多样性指数与地下生物量相关性不显著（p>0.05）,表明生物量比率假说比生态位互补假说能更准确解释亚热带森林生物多样性对细根生物量的影响。（3）研究了细根生物量与地上树种多样性之间关系的主要调控机制。研究发现,表层土壤细根生物量随地上树种多样性的增加而增加（p=0.003）,但这一“超产”现象并非由细根的空间资源分区所致。在养分丰富的区域,植物的地下生长表现出对称增殖策略。此外,细根生物量取决于地上树种多样性和林分密度之间的交互作用（p=0.038）,表明林分密度和生物反馈应被视为亚热带森林地下细根生物量的重要驱动因素。（4）分析了树种多样性对细根年生产力的影响机理。研究发现在表层土壤和深层土壤,细根年生产力均随树种多样性增加而增加。在树种多样性较为丰富的森林,细根年生产力与优势树种（选择效应）具有显著相关性,植物的地下生长表现出不对称根系增殖策略,土壤磷（P）限制有利于增强选择效应,表明细根年生产力取决于树种多样性,林分密度和土壤磷三者之间的交互作用（p=0.011）。细根生物量的变化规律与细根年生产力不同。首先,细根生物量的“超产”现象仅出现在表层土壤,且根系表现出对称增殖策略。而细根年生产力的“超产”现象不仅出现在表层土壤,还出现在深层土壤,且根系表现出不对称增殖策略。其次,细根生物量受地上树种多样性和林分密度之间交互作用的影响,而细根年生产力则受到树种多样性,林分密度和土壤磷三者交互作用的影响。