斑块燃烧放牧与年度燃烧对高草草原地下无脊椎动物群落影响的比较研究

本研究针对传统年度燃烧放牧(ABG)与斑块燃烧放牧(PBG)对高草草原地下无脊椎动物群落的影响展开系统比较。通过分析1 m2 样方的物种丰富度、均匀度和群落组成，发现PBG与ABG对地下无脊椎动物的生物多样性影响无显著差异，颠覆了"空间异质性必然提升生物多样性"的传统认知，为草原生态系统管理提供了重要科学依据。

　　

在广袤的北美高草草原上，火与放牧的相互作用塑造着独特的生态系统。传统年度燃烧放牧(Annual-Burn Grazing, ABG)通过均匀化景观管理维持草场生产力，却可能牺牲生物多样性。作为替代方案，斑块燃烧放牧(Patch-Burn Grazing, PBG)采用三年轮换燃烧制度，旨在通过空间异质性提升多类群生物多样性。虽然PBG已证实对鸟类和小型哺乳动物有益，但其对地下生态系统工程师——无脊椎动物的影响仍是未解之谜。这些微小生物承担着分解有机质、促进养分循环等关键生态功能，其群落变化直接反映生态系统健康状态。

为解答这一科学问题，来自Konza Prairie Biological Station的研究团队开展了一项开创性研究，成果发表在《Rangeland Ecology》。研究通过系统比较PBG与ABG管理下1 m²
样方的地下无脊椎动物群落特征，揭示了令人意外的发现：尽管PBG创造了明显的生境异质性，却未能如预期那样提升地下无脊椎动物的生物多样性。这一发现挑战了生态学中"异质性必然促进多样性"的经典理论，为理解火-放牧互作对土壤生态系统的真实影响提供了新视角。

研究方法上，团队在堪萨斯州的Konza Prairie Biological Station设置了16个ABG样地和48个PBG样地（包含不同燃烧年限的斑块），采用标准化的土壤取样和形态学鉴定技术，共识别出156种形态种。通过bootstrap重采样校正样本量差异，运用PERMANOVA分析群落组成差异，并计算β多样性指数评估空间异质性。

【Richness, evenness, and abundance】部分显示：经样本量校正后，ABG样地的物种丰富度显著高于PBG（p=0.02），而均匀度和多度无显著差异。PBG中80个独有物种与ABG中28个独有物种的分布模式，暗示两类管理方式可能筛选出不同的物种组合。

【Discussion】部分指出：地下无脊椎动物群落对火干扰表现出显著抵抗力，这与地上生物（如鸟类）的响应模式形成鲜明对比。研究者推测土壤环境的缓冲作用、无脊椎动物的迁移能力以及地下资源分配的稳定性，可能是造成这种差异的关键机制。

【Implications】部分强调：该研究为草原管理提供了重要实践指导——PBG在维持地上生物多样性的同时，不会对地下生态系统功能产生负面影响。这种"地上-地下解耦"现象提示，生态系统管理需采用多维度评估框架。未来研究应着重解析不同类群对干扰响应的内在机制，特别是土壤物理化学性质与生物群落相互作用的动态过程。

这项研究不仅填补了火-放牧生态学中地下生态系统的认知空白，更推动了异质性管理理论的精细化发展。其发现对全球变化背景下草原生态系统的适应性管理具有深远意义，为制定兼顾生产力和生物多样性的可持续管理策略提供了科学基础。