功能性状主导半干旱草地禁牧恢复中的生物量生产与分配：超越植物多样性的关键机制

本研究针对半干旱草地禁牧恢复中生物量动态调控机制不明确的问题，通过27年时间序列分析，揭示功能性状（LA、LDMC）比植物多样性更主导AGB（491.14 g m-2）和BGB（1046.50 g m-2）的异步峰值规律，阐明LA-LNC（leaf nitrogen content）权衡和LDMC-Rao's Q功能多样性调控RSR（root-to-shoot ratio）的生态路径，为优化草地恢复策略提供理论依据。

　　

在全球气候变化背景下，草地退化已成为威胁生态安全的重要问题。作为覆盖地球陆地30%的关键生态系统，草地的恢复能力直接关系到碳汇功能和牧业可持续发展。传统观点认为植物多样性是驱动生态系统恢复的核心因素，但越来越多的证据表明，在禁牧恢复过程中，植物功能性状可能扮演着更关键的角色。这种认知冲突使得科学界亟需明确：在长达数十年的草地恢复过程中，究竟是物种数量还是功能特性真正主导着生物量的重建？

针对这一科学难题，中国的研究团队在松嫩平原半干旱草地开展了长达27年的禁牧时序研究。通过测量不同恢复阶段（10、15、19、27年）的地上生物量（AGB）、地下生物量（BGB）和根冠比（RSR），结合叶片功能性状（如叶面积LA、叶片干物质含量LDMC）和多样性指标分析，揭示了令人惊讶的发现：功能性状而非物种多样性，才是调控生物量动态的"幕后主宰"。这项发表在《Agriculture, Ecosystems 》的研究，不仅挑战了传统认知，更为精准管理草地恢复提供了新范式。

研究采用线性混合模型（LMMs）分析禁牧时长效应，通过主成分分析（PCA）解析功能策略维度，并运用结构方程模型（SEM）揭示多因素相互作用路径。样本来自松嫩平原西部（123°25'-123°40'E，45°10'-45°20'N）不同禁牧年限的草地样地，涵盖典型半干旱气候条件下的植被动态。

【研究结果】

1. 草地植被生物量生产与分配
   数据显示AGB在禁牧19年达到峰值491.14 g m^-2，而BGB提前4年在15年即达最高值1046.50 g m^-2。RSR则呈现先降后稳趋势，与生物量积累形成镜像关系。这种"地上-地下"异步现象暗示不同器官恢复存在时滞效应。

2. 禁牧时长对植物生物量生产的阈值效应
   研究发现短期（<10年）禁牧通过释放放牧压力促进恢复，但长期禁牧可能导致优势种垄断资源。特别是19年后AGB增长停滞，表明存在最优管理窗口期。

3. 功能性状与多样性对生物量的调控
   PCA提取出两个关键维度：PC1代表LA（资源获取型）与LNC（保守型）的权衡轴，PC2反映LDMC主导的防御轴。变异分配分析显示功能性状解释率（62.3%）远超多样性（18.1%）。SEM模型证实禁牧通过改变LA-LDMC性状组合间接调控生物量，而LDMC诱导的Rao's Q功能多样性变化则驱动RSR调整。

【结论与意义】
该研究首次系统阐明了半干旱草地禁牧恢复中功能性状的主导地位：LA推动光合产物积累，LDMC调控物质分配，两者协同形成"快-慢"策略连续体（LES）。这一发现革新了传统以多样性为中心的恢复理论，提出"性状-功能-服务"的新框架。实践层面，研究指出15-19年为最佳禁牧期，超过此时限可能导致生态收益递减。对于中国北方约2.87亿公顷退化草地的精准修复，该成果提供了关键的时间阈值和性状调控靶点，也为全球干旱区生态系统管理贡献了"中国方案"。值得注意的是，作者团队（Shouzheng Tong、Hongyuan Ma等）在讨论中特别强调，未来研究需整合土壤微生物组数据，以更全面解析"性状-环境-生物量"的三维互作网络。