《Basic and Applied Ecology》：Exploring ecosystem multifunctionality of restored temperate grasslands
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草地是地球上分布最广泛的生态系统之一，支撑着多种生态系统功能并提供重要的生态系统服务（Petermann和Buzhdygan，2021）。在传统土地利用方式下，欧洲草原已成为生物多样性的热点区域。然而，近几十年来，土地利用集约化或弃耕已损害了这一显著的生物多样
草地是地球上分布最广泛的生态系统之一，支撑着多种生态系统功能并提供重要的生态系统服务（Petermann和Buzhdygan，2021）。在传统土地利用方式下，欧洲草原已成为生物多样性的热点区域。然而，近几十年来，土地利用集约化或弃耕已损害了这一显著的生物多样性，并对生态系统功能和服务产生负面影响。生态系统同时执行多种生态系统功能和服务的能力被定义为生态系统多功能性（ecosystem multifunctionality，EMF）。尽管草原恢复日益被用于提升生物多样性，且恢复确实能够改善EMF，但草原恢复对EMF的影响仍未得到充分理解。本研究调查了德国187个样点的温带草原，涉及植被、传粉者和土壤参数。研究目标是比较通过（i）播种栽培品种或（ii）区域种子混合物、（iii）直接收获种子材料的转移或（iv）管理调整等方式恢复的草原与阴性及阳性参照样地的EMF。研究人员选取了12个涵盖生产力、传粉、栖息地和生物多样性等方面的生物与非生物、地上与地下生态系统功能与服务指标，并测试了不同的EMF计算方法。研究提出以下问题：（1）与阳性和阴性参照相比，恢复方法对生态系统功能和服务的单一指标影响程度如何？（2）与参照相比，EMF如何受恢复方法驱动？（3）高EMF是由多个中等表现指标还是少数高表现指标提供的？
论文解读：温带草原恢复中生态系统多功能性的多维评估
一、研究背景与科学问题
草地是地球上分布最广泛的生态系统之一，在传统低强度利用方式下，欧洲草原已成为生物多样性的热点区域。然而，近几十年来，土地利用集约化与弃耕严重损害了草原生物多样性，进而对生态系统功能与服务产生负面影响。生态系统同时执行多种功能与服务的能力被定义为生态系统多功能性（ecosystem multifunctionality，EMF）。已有研究表明，生物多样性对单一生态系统功能具有正向效应，但生物多样性-生态系统功能实验显示功能在中度多样性水平即出现饱和。EMF虽与物种或性状丰富度正相关，但受功能间权衡的限制。例如，集约管理的草地具有高生物量生产力，但生物多样性和传粉支持往往较差。尽管草原恢复日益被用于提升生物多样性，且恢复确实能改善EMF，但不同恢复方法对EMF的影响尚未得到充分理解。此外，恢复后的草原相对于阴性和阳性参照样地所能提供的EMF程度也缺乏系统研究。
二、研究设计与方法
该研究隶属于Grassworks项目，沿德国南北梯度调查了187个样点，包括121个恢复样地、33个阳性参照（物种丰富、管理强度低的古老草原）和33个阴性参照（物种贫乏、因较高管理强度或弃耕而退化的古老草原）。恢复样地采用四种方法：播种栽培品种种子混合物（21个）、播种区域种子混合物（38个）、管理调整（22个）以及直接收获种子材料转移（40个）。研究人员选取了12个指标，涵盖栖息地提供与生物多样性（目标植物物种丰富度、杂类草-禾草比、植被盖度、裸地盖度、植被异质性、花盖度）、饲料生产（生物量）、传粉（野生蜂物种丰富度与多度、蝴蝶物种丰富度与多度）以及气候调节（碳储量）。EMF计算采用三种方法：单一功能方法、平均化方法以及Hill-Chao数（有效功能数）。统计上，对计数型指标采用负二项误差分布的广义线性模型，对连续型指标采用线性模型，以恢复方法与参照、区域和土壤湿度为预测变量。
三、研究结果
单一功能方法：所有12个指标在恢复方法与参照之间均存在显著差异。播种区域种子混合物和直接收获方法显著提升了目标植物物种丰富度、花盖度、植被异质性和野生蜂多度，达到与阳性参照相似的水平，且显著优于阴性参照。相比之下，播种栽培品种种子混合物仅改善了三个指标，即目标植物物种数量、杂类草-禾草比和野生蜂物种丰富度。管理调整的结果较为复杂：部分指标未优于阴性参照（如花盖度、蝴蝶多度与物种丰富度），但其他指标达到了阳性参照水平（如目标植物物种丰富度、杂类草-禾草比和野生蜂物种丰富度）。
EMF指数分析：采用平均化方法和Hill-Chao数（q=0、1、2）计算的EMF指数均显示，高质量恢复方法（区域种子混合物和直接收获）显著提升了EMF，达到与阳性参照相当的水平。不同EMF指数呈现一致趋势，表明结果具有较强的解释力。值得注意的是，未检测到生物量生产与植物物种丰富度之间的权衡关系。
四、讨论与结论
研究表明，大多数恢复方法能够实现与物种丰富草原相似的目标状态，高质量恢复方法的实施可显著提升EMF。不同EMF指数的一致性结果支持了研究结论的稳健性。研究还发现，高EMF并非仅由少数高表现功能驱动，而是由多个功能共同贡献。该研究为草原恢复的生态效益提供了多维度的量化证据，强调了在恢复评估中采用多功能性框架的重要性，并为恢复实践提供了科学指导——即采用区域种子混合物和直接收获等高质量恢复方法能够更有效地恢复草原的多重生态系统功能与服务。
