青藏高原山地草地长期禁牧对生态系统多功能性的分异效应及其驱动机制

针对青藏高原山地草地退化治理中禁牧措施的长期生态效应争议，中国科学院团队通过14年定位观测，首次揭示禁牧对四种典型草地（高寒草甸/草原/流石滩/沼泽）生态系统多功能性(EMF)的分异影响：地上功能(AEMF)普遍降低而地下功能(BEMF)提升，其驱动机制主要与植物多样性-生产力-土壤养分耦合路径相关，为高原草地可持续管理提供科学依据。

　　

青藏高原被誉为"亚洲水塔"，其广袤的山地草地不仅是当地牧民赖以生存的根基，更是维系区域生态安全的关键屏障。然而，随着放牧强度增加和气候变化加剧，近30年来高原草地退化面积已超过30%。为恢复退化草地，禁牧围栏成为最普遍的管理措施——仅西藏那曲地区就建成超过3万公里的围栏。但令人困惑的是，有些草地在禁牧后重现水草丰美，有些却出现毒杂草入侵、功能衰退。这种"同策异效"现象背后，究竟隐藏着怎样的生态密码？

中国科学院团队以念青唐古拉山南坡为天然实验室，历时14年追踪研究了四种典型草地（海拔从低到高依次为沼泽草甸、高寒草原、高寒草甸和高寒流石滩）对长期禁牧的响应。研究发现：禁牧如同给草地生态系统按下"分化键"——沼泽草甸和高寒草原的生态系统多功能性(EMF)下降8-15%，而高寒草甸和流石滩却提升12-18%。更耐人寻味的是，地上功能(AEMF)与地下功能(BEMF)呈现"跷跷板效应"：禁牧使地上生物量(AGB)增加23%的同时，却导致植物多样性指数(H)降低31%；而土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量分别提升19%和14%。

研究采用空间替代时间法，在海拔3800-5200米梯度设置92个配对样方（禁牧vs自由放牧）。通过测定24项生态指标构建EMF指数，结合结构方程模型(SEM)解析驱动路径。关键发现包括：

1. 群落结构与生产力变化
禁牧使优势植物"野蛮生长"——莎草科在沼泽草甸的重要值(IV)从52%升至67%，禾本科在高寒草原的IV提升21%。虽然群落高度和盖度分别增加15cm和38%，但Simpson多样性指数(D)平均下降0.21。这种"绿而不美"的现象在湿润型草地尤为显著。

2. 生态功能的分异响应
碳氮"地下银行"与"地上工厂"背道而驰：禁牧使土壤基础呼吸(R_s)降低27%，但微生物生物量碳(MBC)增加33%。SEM分析显示，AEMF变化72%由植物多样性解释，而BEMF的61%变异与土壤C:N比相关。

3. 海拔梯度的调控作用
每升高100米，禁牧对EMF的正面效应增强4.3%。在贫瘠的流石滩，禁牧通过促进土壤速效磷(AP)积累（+29%），间接提升EMF达18%；而在肥沃的沼泽草甸，过度生长的藏嵩草反而抑制了功能多样性。

这项发表在《Agriculture, Ecosystems & Environment》的研究首次阐明：长期禁牧如同"生态手术刀"，其效果高度依赖草地类型本底条件。对于占高原面积63%的高寒草原，完全禁牧可能导致"赢了土壤碳汇，输了生物多样性"的困局。研究建议采用"精准禁牧"策略——在干旱草原实施季节性轮牧，而在高海拔草甸推广适度放牧，为协调生态保护与牧业发展提供了科学范式。正如论文通讯作者Wu Gao-Lin强调："没有放牧的草地是不完整的生态系统，关键要找到植物-土壤-食草动物这个'魔法三角'的平衡点。"