科研進(jìn)展
西北高原所在高寒草地礫石化退化對生態(tài)系統多功能性的影響研究取得新進(jìn)展
青藏高原是全球海拔最高、生態(tài)系統最脆弱的地區之一，其高寒草地約占高原面積的60%以上，在水源涵養、碳匯調節及生物多樣性維持等方面發(fā)揮著(zhù)重要生態(tài)功能。然而，近年來(lái)受氣候變暖、凍融作用增強以及放牧、道路建設等人為活動(dòng)疊加影響，部分高寒草地出現了表層礫石積聚、植被覆蓋減少、土壤貧瘠化的“礫石化退化”現象。這一過(guò)程會(huì )改變草地的能量與物質(zhì)循環(huán)格局，削弱其碳氮循環(huán)能力及生態(tài)系統服務(wù)功能，成為制約高原生態(tài)安全的突出問(wèn)題。針對這一問(wèn)題，中國科學(xué)院西北高原生物研究所在青藏高原典型高寒草地建立了不同礫石覆蓋度梯度樣地，系統研究了礫石化對植物群落結構、土壤性質(zhì)及生態(tài)系統多功能性的影響機制，并揭示了其生態(tài)閾值特征。
研究發(fā)現，隨著(zhù)礫石覆蓋度的增加，草地植物物種豐富度、功能群組成及生物量顯著(zhù)下降，尤其是地下生物量的減少最為明顯；土壤含水量、孔隙度及養分含量顯著(zhù)降低，而容重顯著(zhù)升高，導致生態(tài)系統整體功能衰退。礫石化不僅直接抑制植物生長(cháng)，還通過(guò)削弱土壤養分供給間接降低生態(tài)系統多功能性。隨機森林與結構方程模型分析進(jìn)一步揭示，土壤養分和植物多樣性是決定生態(tài)系統多功能性的關(guān)鍵調控因子。隨礫石化程度加劇，地上功能指數（AEMF）和地下功能指數（BEMF）均顯著(zhù)下降，后者的響應更為敏感，當礫石覆蓋度超過(guò)22%時(shí)，生態(tài)系統多功能性（EMF）出現明顯突變性下降，表明該閾值可作為高寒草地退化的早期預警指標。研究指出，高寒草地礫石化退化過(guò)程會(huì )破壞植物-土壤耦合關(guān)系，導致生態(tài)功能的同步退化。
研究成果以?Alpine gravelization compromises ecosystem multifunctionality through vegetation loss and soil nutrient depletion?發(fā)表在國際期刊?Catena（中國科學(xué)院1區，IF = 6.3）。西北高原所博士研究生李珊為論文第一作者，周華坤研究員為通訊作者。本研究得到國家自然科學(xué)基金項目（32371684、U21A20186、U21A20185）和青海省中央引導地方科技發(fā)展專(zhuān)項（2025ZY024）的聯(lián)合資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.109519
圖1?不同礫石化水平下AEMF與BEMF的相關(guān)性及主要驅動(dòng)因子重要性分析
礫石覆蓋度與生態(tài)系統多功能性（AEMF、BEMF、EMF）的關(guān)系及其閾值特征
