有针对性的营养添加可以减少退化草原中生态系统服务之间的权衡

《Ecological Economics》：Targeted nutrient addition reduces the trade-offs between ecosystem services in degraded grasslands

精准营养需求模型在退化草原生态系统服务权衡优化中的应用。通过构建基于植物营养需求与土壤供给差异的模型，在呼伦贝尔草原开展氮磷配比（5.4-10.8 g N m?2，0.23-0.46 g P m?2）田间试验，发现适量配比可降低AGP-SNS-PD权衡（RMSD<0.1），N4P3处理整体ES能力最高（p<0.05）。

　　在当今生态环境日益受到重视的背景下，草地生态系统作为陆地碳、氮、水循环的重要组成部分，其健康状态和功能对于维持全球生态平衡具有重要意义。然而，由于气候变化和过度放牧等人类活动的影响，草地生态系统正面临前所未有的退化压力，进而导致生态系统服务（ESs）功能的持续下降。草地生态系统服务涵盖多个方面，包括净初级生产力、碳储存与固存、养分循环以及生物多样性维持等。这些服务之间往往存在复杂的相互作用，使得在进行草地修复时，如何平衡和优化这些服务成为亟需解决的关键问题。

传统的草地养分补充方法多依赖于经验值或直接套用农业模型，缺乏针对草地生态系统特性的精准策略。这种做法虽然在一定程度上提高了草地生产力并加速了退化草地的恢复，但同时也带来了其他生态系统服务功能的退化。例如，过量或单一养分的添加可能会对植物多样性产生负面影响，甚至对土壤健康构成长期威胁。因此，探索如何通过科学合理的养分管理来优化草地生态系统服务之间的关系，成为当前生态研究的重点之一。

本研究首次提出了一种适用于草地生态系统的精准养分需求模型，该模型以未退化的草地为参照标准，计算植物养分需求与现有土壤可供给养分之间的差异。通过这一模型，研究人员能够更准确地确定退化草地所需的养分补充量。为了验证该模型的实际效果，研究团队在内蒙古呼伦贝尔市的退化草地中设立了68个实验样地（每块样地面积为4米×5米），并根据模型预测的养分添加量，进行了17种不同氮磷配比的田间控制实验。实验结果表明，不同养分添加处理对生态系统服务指标产生了显著影响，其中氮磷添加量为10.8克/平方米氮和0.23克/平方米磷（即N4P3处理）的样地表现出最高的综合生态系统服务能力，显著高于对照组（CK）。

在分析不同处理对生态系统服务的影响时，研究团队采用熵权法（EWM）和均方根偏差（RMSD）等方法，量化了地上生物量（AGP）、土壤养分供给（SNS）和植物多样性（PD）之间的差异与相互作用。研究发现，当外部添加的氮磷量不足或比例失衡时，生态系统服务之间的权衡关系与对照组相似，主要表现为中度权衡（RMSD > 0.1）。相反，当采用适当且平衡的养分添加策略时，生态系统服务之间的权衡关系显著改善，呈现出轻微协同（RMSD < 0.1）的趋势。这表明，精准的养分添加不仅可以提高草地生产力，还能有效减少生态系统服务之间的权衡，从而实现草地生态系统的协同增强。

草地生态系统与农业生态系统在多个方面存在显著差异，如地上生物量、土壤养分循环机制、植物群落响应等。因此，直接套用农业模型可能会导致严重的偏差。本研究提出的精准养分需求模型充分考虑了草地生态系统的独特性，包括植物群落结构、养分循环机制以及环境因素对肥料利用效率的影响。通过这一模型，研究人员能够更准确地预测退化草地所需的养分补充量，从而为草地生态系统的修复提供科学依据和技术支持。

此外，研究还发现，草地生态系统服务之间的权衡关系受到多种因素的共同影响。其中，地上生物量与植物多样性、土壤养分供给以及土壤总氮含量之间的相互作用尤为重要。这些因素不仅决定了草地生态系统服务的总体表现，也影响着不同服务之间的协同或权衡关系。因此，通过精准调控氮磷添加比例，可以有效优化草地生态系统服务之间的关系，促进其整体功能的提升。

本研究的创新之处在于，它首次将农业精准施肥模型应用于草地生态系统，为草地修复提供了新的思路和方法。通过建立精准养分需求模型，研究团队成功实现了对草地生态系统服务之间的权衡关系进行调控，推动了草地生态系统功能的协同增强。这一成果不仅具有重要的科学价值，也为退化草地的精准修复提供了实践指导。未来，随着对草地生态系统服务关系研究的深入，精准养分管理有望成为草地生态修复的重要手段，为实现草地生态系统的可持续发展提供有力支撑。