降水调控青藏高原高寒草地物种多样性与地下生态系统多功能性对群落稳定性的影响机制

推荐：本研究针对气候变化背景下高寒草地生态系统稳定性维持机制的科学问题，通过79个样点的野外观测，揭示了降水梯度下物种多样性（32%标准化效应）和地下生态系统多功能性（BGEMF，75%标准化效应）通过调控净初级生产力均值（ANPP）间接影响群落稳定性的作用路径，为青藏高原生态屏障功能维持提供了理论支撑。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，高寒草地作为地球最脆弱的生态系统之一，其稳定性维持机制成为生态学研究的核心议题。青藏高原被称为"亚洲水塔"，其独特的降水梯度为探究生态系统稳定性驱动因素提供了天然实验室。然而，当前研究对地下生态过程（belowground ecosystem multifunctionality, BGEMF）如何与物种多样性协同调控群落稳定性，尤其是降水梯度下的作用机制仍存在认知空白。

中国科学院青藏高原研究所的研究团队在《Geography and Sustainability》发表的最新研究中，通过2015-2020年间对青藏高原79个样点的系统调查，整合植物多样性、地上净初级生产力（ANPP）和土壤理化性质等多维度数据，首次揭示了降水通过双重路径（物种多样性+BGEMF）调控高寒草地稳定性的生态机制。研究采用结构方程模型（SEM）量化环境因子作用强度，通过Z-score标准化法计算BGEMF指数（包含11项地下功能指标），并创新性地将群落稳定性分解为ANPP均值（μ）与变异系数（σ）的比值进行动态解析。

3.1 物种多样性介导群落稳定性
数据显示物种多样性（Shannon-wiener指数）与ANPP均值呈显著正相关（R²=0.57），证实了"投资组合效应"在高寒系统的适用性。SEM分析揭示物种多样性通过提升生产力均值（路径系数0.32）和降低变异度（-0.19）双重机制增强稳定性，其标准化总效应（0.34）仅次于降水。

3.2 环境梯度下的稳定性变异
沿降水梯度（992-114 mm），群落稳定性增幅达14倍。值得注意的是，温度变异系数（SD of MAT）对多样性有显著负效应（-0.40），而BGEMF虽不直接影响稳定性，但通过调控ANPP均值（效应值0.75）和变异度（0.27）发挥关键作用。

4.3 降水的双重调控路径
MAP通过提升物种丰富度（路径系数0.71）和优化BGEMF（0.72）间接增强稳定性。土壤磷有效性（available phosphorus）与氮循环的耦合效应尤为突出，降水每增加100mm可使BGEMF提升23%。研究同时发现，当年降水变率超过15%时，BGEMF对稳定性的正向效应将减弱38%。

这项研究开创性地构建了"气候-地下功能-地上过程"的级联调控模型，证实BGEMF是连接非生物因子与生态系统服务的核心枢纽。实践层面，研究建议将土壤有效磷（available P）含量>21.05 mg kg^-1和物种多样性指数H'>2.3作为高寒草地生态修复的关键阈值。随着青藏高原暖湿化趋势持续（MAT增速0.4°C/10a），该成果为预测生态系统响应提供了定量框架，也为"山水林田湖草"系统治理提供了科学依据。