草地作为陆地上最大的被管理的生态系统,其强烈地受到人类活动的频繁干扰和利用,家畜放牧是该系统最主要的干扰和利用方式,对草地生物多样性及生态系统功能起重要调控作用。过度放牧等不科学的放牧方式是造成草地退化、生物多样性降低的主要原因,特别是在我国北方,90%的草地因过度放牧而退化(Science | 水保所卜崇峰团队参与的BIODESERT项目成果:放牧对全球旱地生态系统服务功能的影响;Nature Sustainability | 傅伯杰院士团队阐明干旱和放牧共同作用下中国旱区生态系统阈值)。因此,深入研究草地生物多样性及生态系统功能的放牧调控机制,是实现草地可持续利用的关键。理论研究证明放牧对草地生物多样性及功能的作用效应受气候调节,然而由于大多数放牧研究都基于局域尺度且采用较短的放牧周期,当前对于这一观点的验证性研究多来源于非标准化的取样及分析方法,如meta-分析(GCB 最新Meta分析 | 放牧和全球变化因素对草地生态系统生物多样性-生态系统功能关系的影响不同),当前仍缺乏关于长期放牧与气候互作对草地生物多样性及生态系统功能调控机制的实验性证据。
东北师范大学草地科学研究所王岭团队首次跨越我国北方三个主要草地类型(草甸草原、典型草原和沙漠草原)沿着干旱度梯度检验了长期放牧与干旱度互作对草地生物多样性及其与生态系统多功能关系的调控机制。结果表明,长期过度放牧使植物多样性对草地生态系统功能的作用消失,而长期围封禁牧破坏了土壤微生物多样性对生态系统功能的调控作用,并且发现长期放牧会降低草地生物多样性及生态系统多功能且其负效应随着草地干旱度的增加而逐渐加剧(图)。该研究首次基于标准化的长期放牧实验提供了坚实的实验性证据,表明草地管理常采用的长期围封或长期过度放牧都不是最科学的放牧管理方式,当前急需更加精准化的草地放牧管理以维持草地生态系统功能。同时该研究对于全球变化背景下的草地放牧管理也具有一定的指导意义,全球气候变化可能会加剧放牧对于草地生态系统的负效应,未来应更加灵活的调整放牧强度及放牧格局以适应全球变暖及降水格局的变化。该研究获得了放牧草地生态系统功能维持和提升的新认识,为草地精准放牧技术研发,促进草地生态保护与草牧业发展提供了新思路和关键科学支撑。
长期围封禁牧草原和放牧草原地上、地下多样性-生态系统多功能关系
该项研究成果以“Experimental impacts of grazing on grassland biodiversity and function are explained by aridity”为题于8月19日发表在国际顶级期刊Nature Communications上。东北师范大学张敏娜博士为该论文第一作者,王岭教授为通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划项目,国家自然科学基金,高等学校学科创新引智计划及教育部创新团队发展计划项目的支持。
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https://doi.org/10.1038/s41467-023-40809-6
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