发现长期放牧对草地生物多样性及功能的作用受干旱度调节

草地是地球上分布最广、种类最多的生态系统之一，占陆地面积的 40%以上，具有重要的生态服务功能。家畜放牧是草地最主要的管理与利用方式之一，是生物多样性和功能的主要驱动力，深入研究放牧对草地生物多样性及功能的调控机制具有重要意义。然而，当前关于放牧对草地生物多样性和生态系统功能作用的实验性研究还存在以下不足：首先，大多放牧实验在局域尺度进行，并且通常采用较短的放牧周期；第二，放牧的作用效应可能受气候调节，但当前关于此的研究大多采用非标准化的取样及分析方法，例如meta-分析；此外，放牧研究大多关注地上生物多样性，对于地下多样性关注较少。因此，在区域尺度深入解析长期放牧对草地多维度生物多样性及其与生态系统多功能关系的调控机制对于制定合理的放牧管理制度维持草地生物多样性至关重要。

该研究发现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增强。

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。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。

大量理论性的研究已经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，然而大量关于放牧的实验性研究多在局域尺度采用较短的放牧周期导致放牧与气候互作对草地生物多样性及生态系统动能调控机制相关的实验性研究工作还尚不清楚。

基于以上背景，东北师范大学王岭团队首次在我国北方的三个主要草地类型沿着干旱度梯度设置了10个试验点，每个试验点同时包括一对长期围封及长期放牧的草地，检验长期放牧与干旱度互作对草地生物多样性及生态系统功能的交互调控机制。研究结果表明放牧对草地生态系统多功能的作用受干旱度调节，随着干旱度的增加，放牧的负效应逐渐加剧（如图1所示）。

图1 放牧对草地生态系统多功能的负效应随着干旱度的增加逐渐加剧

此外，在长期围封的草地主要是植物多样性与生态系统多功能呈现正相关关系，相反，在长期放牧的草地，主要是地下土壤微生物多样性对生态系统多功能起主要调控作用，且不同多功能指数的结果具有一致性（如图2所示）。

图2 长期围封及长期放牧条件下的草地生物多样性-生态系统多功能关系

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，该研究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，因此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。此外，长期过度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增强。因此，对于相对干旱草地应该采用更加精准化的放牧管理。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。