科研進(jìn)展
西北高原所在高寒草地礫石化退化對生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響研究取得新進(jìn)展
青藏高原是全球海拔最高、生態(tài)系統(tǒng)最脆弱的地區(qū)之一，其高寒草地約占高原面積的60%以上，在水源涵養(yǎng)、碳匯調(diào)節(jié)及生物多樣性維持等方面發(fā)揮著重要生態(tài)功能。然而，近年來受氣候變暖、凍融作用增強(qiáng)以及放牧、道路建設(shè)等人為活動(dòng)疊加影響，部分高寒草地出現(xiàn)了表層礫石積聚、植被覆蓋減少、土壤貧瘠化的“礫石化退化”現(xiàn)象。這一過程會(huì)改變草地的能量與物質(zhì)循環(huán)格局，削弱其碳氮循環(huán)能力及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，成為制約高原生態(tài)安全的突出問題。針對這一問題，中國科學(xué)院西北高原生物研究所在青藏高原典型高寒草地建立了不同礫石覆蓋度梯度樣地，系統(tǒng)研究了礫石化對植物群落結(jié)構(gòu)、土壤性質(zhì)及生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響機(jī)制，并揭示了其生態(tài)閾值特征。
研究發(fā)現(xiàn)，隨著礫石覆蓋度的增加，草地植物物種豐富度、功能群組成及生物量顯著下降，尤其是地下生物量的減少最為明顯；土壤含水量、孔隙度及養(yǎng)分含量顯著降低，而容重顯著升高，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)整體功能衰退。礫石化不僅直接抑制植物生長，還通過削弱土壤養(yǎng)分供給間接降低生態(tài)系統(tǒng)多功能性。隨機(jī)森林與結(jié)構(gòu)方程模型分析進(jìn)一步揭示，土壤養(yǎng)分和植物多樣性是決定生態(tài)系統(tǒng)多功能性的關(guān)鍵調(diào)控因子。隨礫石化程度加劇，地上功能指數(shù)（AEMF）和地下功能指數(shù)（BEMF）均顯著下降，后者的響應(yīng)更為敏感，當(dāng)?shù)[石覆蓋度超過22%時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)多功能性（EMF）出現(xiàn)明顯突變性下降，表明該閾值可作為高寒草地退化的早期預(yù)警指標(biāo)。研究指出，高寒草地礫石化退化過程會(huì)破壞植物-土壤耦合關(guān)系，導(dǎo)致生態(tài)功能的同步退化。
研究成果以?Alpine gravelization compromises ecosystem multifunctionality through vegetation loss and soil nutrient depletion?發(fā)表在國際期刊?Catena（中國科學(xué)院1區(qū)，IF = 6.3）。西北高原所博士研究生李珊為論文第一作者，周華坤研究員為通訊作者。本研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32371684、U21A20186、U21A20185）和青海省中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)（2025ZY024）的聯(lián)合資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.109519
圖1?不同礫石化水平下AEMF與BEMF的相關(guān)性及主要驅(qū)動(dòng)因子重要性分析
礫石覆蓋度與生態(tài)系統(tǒng)多功能性（AEMF、BEMF、EMF）的關(guān)系及其閾值特征
