沙质草地生物多样性与生态系统多功能性关系研究

作者：奈曼站  更新时间：2024-06-25

生物多样性和生态系统多功能性的关系是生态系统生态学的研究热点之一。气候变化不仅会影响生物多样性和生态系统多功能性,还可调节生物多样性与生态系统多功能性之间的关系。分布在我国北方农牧交错带的沙质草地生态系统脆弱，对气候变化敏感。区域温度和降水变化可能会直接影响生物多样性与生态功能的固有关系，从而改变沙质草地生态系统功能。因此探明区域气候条件下地上-地下生物多样性与生态系统多功能性关系，是实现沙质草地恢复和可持续管理的重要理论依据，对北方风沙区生态建设和固沙植被管理具有重要的科学意义。

中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼站科研团队在科尔沁沙质草地（图1），以年平均气温、年平均降水量、土壤温度、土壤含水量和pH为非生物因子，以植物多样性和土壤微生物多样性为生物多样性指标，探究了生物多样性、非生物因子对单一生态系统功能和生态系统多功能性的影响。结果表明，沙质草地植物多样性及其组分植物物种丰富度、物种多样性和遗传多样性对地上生物量和生态系统氮循环主要因子(植物叶片氮含量和土壤全氮含量)均有显著影响。土壤真菌多样性对沙质草地生态系统功能的影响大于土壤细菌和古细菌（图2）。植物多样性、土壤真菌多样性和古细菌多样性对生态系统多功能性有显著调节作用（图3）。土壤含水量和土壤温度直接驱动生态系统多功能性。土壤pH和土壤温度间接驱动生态系统多功能性。植物多样性对生态系统多功能性的驱动作用强于土壤微生物多样性（图4）。以上结果提高了我们对沙质草地生态系统多功能性驱动因素的理解。

该成果以“Biodiversity drives ecosystem multifunctionality in sandy grasslands?”为题发表于环境科学与生态学领域Top期刊Science of the Total Environment。西北研究院黄文达副研究员为论文第一作者和通讯作者。该研究由国家自然科学基金项目（41971144）和科技部基础资源调查专项（2017FY100200）共同资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171765

图1 科尔沁沙质草地采样点位置

图2土壤真菌多样性对沙质草地生态系统功能的影响

图3 地上-地下生物多样性对沙质草地生态系统多功能性的影响

图4 区域气候、土壤因子和生物多样性对生态系统多功能性的驱动机制