半干旱林地单优种优势导致生物多样性与生态系统功能的中性关系

本研究针对南部非洲半干旱林地中单优种(mecrusse)与多优种(mopane)系统的生物多样性-生产力关系(BPR)差异，通过结构方程模型(SEM)分析物种丰富度对树木/土壤碳(C)储存的影响。研究发现单优种系统呈现中性BPR（由选择效应主导），而多优种系统表现为正相关（由生态位互补效应驱动），为半干旱生态系统保护提供了机制性依据。

　　

在全球气候变化背景下，半干旱林地作为覆盖地球41%陆地表层的关键生态系统，其生物多样性与生态系统功能的关系(BEFR)一直是生态学研究的核心命题。南部非洲的mecrusse（单优种）和mopane（多优种）林地虽占区域重要面积，却面临农业扩张、薪柴采集等威胁，导致碳储存与生物多样性同步衰退。以往研究多聚焦温带森林或热带雨林，对这类特殊生态系统的BEFR机制认知存在显著空白。

为揭示单优种与多优种系统的BEFR差异机制，研究人员在莫桑比克Inhambane省选取267个样地（mecrusse 1459 km²
，mopane 1301 km²
），通过野外调查获取树木胸径、高度、功能性状（木材密度、最大树高等）及土壤参数，结合遥感数据量化火干扰强度。采用结构方程模型(SEM)解析物种丰富度、结构多样性（树高和冠层变异）、功能组成（优势性状）与碳储存的级联关系，并区分生态位互补效应和选择效应的相对贡献。

研究结果
环境驱动因子差异
土壤质量提升使两类林地物种丰富度增加53-67%，但仅促进mopane系统的土壤有机碳(SOC)储存。气候水分有效性对mecrusse的SOC储存有特异性正向效应（β=0.38），而火强度使mopane的SOC降低21%。

碳储存机制分异
单优种mecrusse呈现中性BPR（物种丰富度→树木碳储存β=0.02），结构多样性无中介效应；多优种mopane显示显著正相关（β=0.31），且结构多样性中介效应占比达42%。

生态机制解析
选择效应在两类系统中均占主导（mecrusse 89%，mopane 63%），但mopane同时存在显著生态位互补效应（37%）。单优种系统通过少数大径级个体（DBH>50 cm占生物量78%）维持碳储存，而多优种系统依赖多物种的结构异质性实现资源互补。

讨论与意义
该研究首次证实半干旱林地单优种优势会导致BEFR中性化，挑战了"生物多样性必然增强功能"的传统认知。发现选择效应在资源受限环境中的核心作用，为理解单优种系统的生态韧性提供新视角。实践层面，建议对mecrusse林地采取大径木保护策略，而对mopane林地需维护多物种共存的异质结构。研究结果发表于《Forest Ecology and Management》，为非洲半干旱林地的差异化保护政策制定提供了科学依据。