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青海省寒区恢复生态学重点实验室最新研究量化了青藏高原高寒草甸退化演替序列多功能性和阈值

        草地生态系统在气候变化、人类活动和不合理的土地利用方式等诸多因素的扰动下,发生结构和功能的转变,如植被破碎化、生态系统退化和荒漠化。前期大量的研究工作揭示了草地退化演替序列在地上、地下生态过程,丰富了我们对草地退化过程中生物和非生物作用机制的认识,然而目前,由于对草地多功能性及其随退化演替变化的识别存在局限,严重制约了我们对多维度草地功能的综合性认知,同时限制了草地退化和恢复中关键期的判定。

  青海省寒区恢复生态学重点实验室联合中科院地理所等单位,以高寒草地完整退化演替序列的七种典型群落类型为研究对象,从未放牧干扰的嵩草草甸到黑土滩,测定了草地14个功能变量,并通过对退化演替序列中草地功能变量的筛选,选定了能够代表草地生态系统主要功能的且相对彼此独立的三个重要功能,即地上生物量、地下生物量和土壤有机碳含量。研究团队进一步量化了草地的多功能性沿植被破碎化程度的变化趋势,揭示了多功能性随退化梯度的非线性变化;在此基础上界定出多功能性突变的阈值。研究还发现在植被破碎化形成斑块之前的群落,物种丰富度对多数功能都有正向效应,而在形成斑块后的群落中这种效应消失。主成分分析等深入分析显示,形成斑块前的群落中,禾草和莎草丰富度的权衡导致了地上和地下生物量的负相关;而在形成斑块后的群落中,莎草类优势植物被杂草类植物的替代,导致地上、地下生物量的正相关。斑块形成前阶段,物种丰富度与多功能性正相关,斑块形成后阶段物种丰富度与多功能性不相关。生态系统多功能性的迅速降低发生在破碎度接近0.68时,超过0.68后,伴随禾草和莎草的逐渐减少和消失,三种功能群植物地上生物量的同时降低,导致多功能性迅速降低。本结果可为草地退化与恢复关键期的判定提供依据。

  相关研究论文于2020年1月以“Shifts in functional composition predict desired multifunctionality along fragmentation intensities in an alpine grassland”为题在线发表在环境科学与生态学领域SCI二区期刊《Ecological Indicators》上,论文第一作者为中科院地理所宋明华副研究员,青海省寒区恢复生态学重点实验室李以康副研究员为共同通讯作者。

  论文链接:https://authors.elsevier.com/c/1aXwq,XRNLgf8d

植被群落组成和选定的三种单个功能对高寒草地期望的多功能的贡献