功能多样性能够提高草原的生产力，但物种的组成对草原的表现起着决定性作用

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Functional diversity enhances grassland productivity, but species identity drives performance

该研究通过两年生草地实验，模拟不同氮肥（250和500 kg N/ha）管理，测试了39个多物种草地群落。结果表明，多物种混合草地（尤其是5-6种）显著提高产量（7-29%），增强稳定性，并通过互补功能性状提升资源利用效率。高氮处理虽增加产量，但降低物种多样性，促进快速生长物种（如Lolium hybridum）优势，同时混合群落能有效抑制杂草Poa trivialis。研究证实功能多样性对维持高产和抗逆性至关重要，为可持续草地管理提供依据。

　　在当前的研究中，科学家们探讨了在温带地区，通过增加草本植物的物种多样性来提升草地生产力和可持续性的潜力。他们设计了一个为期两年的田间实验，模拟了以粪肥为基础的集约型奶牛草地生态系统。实验共涉及39种草本植物群落，这些群落由来自三个功能群的六种物种组成，包括匍匐茎形成、高分蘖密度和深根系植物。研究人员使用了简单混合设计（simplex mixture design）来评估这些群落在中等和高氮肥处理（250和500 kg N ha?1）下对产量、组成、饲料质量和Poa trivialis（粗糙草地草）抑制的影响。

### 多物种混播的生产力提升与稳定性增强

研究发现，多物种混播在产量上显著优于平均单一种植的产量，提升幅度在7%到29%之间。这种产量的增加不仅体现在单次收获上，而且在不同收获季节和实验年份中表现出更高的稳定性。这表明，混播草本植物能够通过互补性和促进性互动提高资源利用效率，从而增强草地的生产力。即使在二元混播中也观察到了过产现象，而五元混播则在产量和产量稳定性方面表现最佳。这一结果与之前的理论假设一致，即随着物种多样性的增加，草地生态系统能够更有效地利用资源，提高产量并增强抗干扰能力。

此外，研究人员发现，在高氮肥处理下，某些快速生长的草种如Lolium perenne和Lolium hybridum会占据主导地位，从而降低整体的物种多样性。这种现象可能与高氮肥提供了更多的生长资源有关，使得具有竞争优势的物种更容易繁衍和占据生态位。然而，这一趋势并非总是负面的，因为某些高生产力的混播组合仍然能够维持较高的产量和稳定性，尤其是在包含深根系植物和快速建立的物种的情况下。这些物种能够有效抑制Poa trivialis的生长，尤其是在其在混播群落中占比达到30%或更高的情况下。

### 功能性特征对产量和饲料质量的影响

在分析功能性特征对产量和饲料质量的影响时，研究发现，不同功能性特征的草种在混播中对产量的贡献存在显著差异。其中，Lolium hybridum和Dactylis glomerata是产量最高的两个物种，而高氮肥处理则进一步提升了它们的产量。这种结果可能与它们对氮肥的高效利用和快速生长特性有关。相比之下，Poa trivialis在混播群落中表现较差，尤其是在氮肥比例较低的情况下。这表明，某些功能性特征的物种在特定环境条件下可能具有更强的竞争力，从而影响混播群落的组成和生产力。

在饲料质量方面，多物种混播表现出更高的可消化有机物（DOM）和代谢能（ME）含量，这与单一种植形成了鲜明对比。这种差异可能源于多物种混播中物种之间的资源分配差异，例如不同草种对水分、养分的利用时间不同，从而在整体上提高了饲料质量的稳定性。研究还发现，混播群落的饲料质量在不同收获季节中波动较小，而单一种植则更容易受到季节性变化的影响。这说明，通过合理设计混播群落，可以有效提高饲料质量的稳定性，从而为畜牧业提供更优质的饲料资源。

### 管理实践与草地可持续性的关系

草地生态系统在面对全球气候变化和人类活动的影响时，面临着多种挑战，包括物种多样性下降、土壤退化和水资源利用效率降低等。为了应对这些挑战，研究强调了通过增加功能性多样性来提高草地生产力和稳定性的必要性。功能性多样性不仅能够提升草地的产量，还能够增强其对环境变化的适应能力，例如干旱、洪水和病虫害等。此外，混播群落还能够有效抑制某些有害物种的生长，如Poa trivialis，这对于维持草地的生态平衡和生产效率具有重要意义。

在实际管理中，研究建议选择适应特定环境条件和管理目标的草种进行混播。例如，在水分条件较差的地区，深根系植物能够有效利用深层土壤水分，提高草地的抗旱能力；而在养分条件较好的地区，高分蘖密度的草种则能够更快地生长，提供更高的产量。通过结合这些功能性特征，研究人员发现，混播群落不仅能够提高产量，还能改善饲料质量，从而为畜牧业提供更可持续的生产模式。

### 未来研究方向与应用前景

尽管本研究取得了一定成果，但仍有诸多方面值得进一步探讨。例如，混播群落在长期管理中的表现如何？不同功能性特征的草种在不同环境条件下的相互作用是否存在差异？此外，如何在实际应用中优化混播比例，以实现最佳的产量和饲料质量？这些问题需要更多的实地实验和数据分析来验证。

从应用角度来看，研究结果对草地管理实践具有重要的指导意义。通过引入具有不同功能性特征的草种，农民和管理者可以在不影响产量的前提下，提高草地的稳定性和抗干扰能力。同时，这种管理方式还能减少对化学肥料的依赖，降低环境影响，提高生态系统的可持续性。因此，未来的草地管理策略应更加注重功能性多样性的设计，以实现经济效益和生态效益的双赢。

### 结论

总体而言，本研究揭示了在温带集约型草地管理中，增加物种多样性和功能性多样性对提高生产力和可持续性的积极作用。研究发现，多物种混播不仅能够提升产量，还能有效抑制某些有害草种的生长，提高饲料质量的稳定性。这些结果为草地管理提供了新的思路，即通过合理选择和搭配草种，可以构建更加稳定、高产和可持续的草地生态系统。未来的草地管理实践应更加注重功能性多样性的设计，以应对气候变化带来的挑战，同时提高生产效率和生态环境质量。