高寒草甸退化过程中生物量比群落结构更具敏感性：普达措国家公园的生态恢复启示

《Ecology and Evolution》：Biomass Exhibited Greater Sensitivity to Degradation Than Community Structure in an Alpine Meadow

本研究通过普达措国家公园高寒草甸的野外调查，揭示了植物生物量（AGB、BGB和R:S比）对退化梯度表现出显著响应（p<0.05），而群落结构指标（物种丰富度、Pielou均匀度指数等）保持相对稳定（p>0.05）。这一发现颠覆了"结构决定功能"的传统认知，为高寒草甸恢复实践中优先关注功能恢复提供了关键理论依据。

　　

引言背景

青藏高原（QTP）作为全球最大的高寒区域，其草地生态系统覆盖率达60%以上，但约90%的草地正遭受不同程度退化。目前关于植物生产力（以生物量为指标）与群落结构在退化过程中的响应时序存在争议，这种不确定性严重制约了恢复策略的制定。本研究基于植被生活状态（LSV）的定量分类方法，在普达措国家公园米里塘高寒草甸开展系统调查，通过4个退化等级（DL1-DL4）的梯度分析，检验"结构先于功能退化"的经典假说。

研究方法

在2023年7月生长旺季，研究人员在52个10m×10m样方内设置156个1m×1m样方，系统测定植物群落盖度、高度、物种组成等结构指标，并采集地上/地下生物量样品。通过计算总和优势度（SDR）和Jaccard相似性指数分析物种组成变化，采用主坐标分析（PCoA）和置换多元方差分析（PerMANOVA）检验群落结构差异。

生物量响应模式

研究结果显示：地上生物量（AGB）从DL1的214.88±20.66g/m²显著下降至DL4的49.48±3.85g/m²（p<0.05）；地下生物量（BGB）在DL1-DL2阶段显著高于DL3-DL4（p<0.05）；根冠比（R:S）从DL1的9.05±1.50上升至DL4的16.55±3.14（p<0.05）。这种生物量分配策略的转变表明植物通过增加根系投资来应对退化胁迫。

群落结构稳定性

与生物量的显著变化形成鲜明对比的是：物种丰富度（约14.48±0.29）和Pielou均匀度指数在退化梯度间无显著差异（p>0.05）；植物功能群组成保持"杂类草＞莎草科＞禾本科"的稳定格局；群落盖度虽从DL1的94.80%±1.32%降至DL4的57.57%±3.43%，但盖度变异系数（CV）和高度变异系数均保持稳定。仅在DL4阶段出现物种组成的显著分化（PerMANOVA检验p<0.05），Jaccard相似性指数显示DL1-DL3间优势种相似度达43%-67%，而DL4与其他等级相似度仅11%-25%。

机制解析与讨论

莎草科植物（如芒尖苔草、小蓑衣草等）在各级退化草地中持续占据优势地位，其丛生型生长习性和针状叶片等形态特征赋予其较强的抗干扰能力。这种优势种的稳定性与植物对环境胁迫的协同适应共同维持了群落结构韧性。研究结果否定了原假设，证实高寒草甸生态系统中功能指标（生物量）比结构指标对退化更敏感。

恢复实践启示

基于"功能先于结构退化"的发现，建议普达措国家公园的恢复实践应优先采用有机肥调控策略。前期研究表明3.00kg/m²的牲畜粪肥施用可显著提升生物量同时维持多样性，但需警惕过量施用引发的负面效应。这一发现为高寒草甸的精准恢复提供了时序调控的理论基础。

结论展望

本研究通过生物量与群落结构响应解耦的新发现，揭示了高寒草甸退化过程中功能敏感性高于结构稳定性的生态规律，为青藏高原草地生态系统的恢复时序决策提供了关键科学依据。未来研究应重点关注有机肥施用的阈值效应及其对土壤-植物系统的协同调控机制。