全球变化所包含的土地利用和气候等因素的改变,将对生产力、养分循环等生态系统功能产生重要的影响。以往研究大多只关注全球变化对单一功能的影响,即使同时测定多种功能也是进行独立的分析。但由于不同功能间常常存在的权衡或协同关系,导致基于单个功能的探讨难以反映全球变化对生态系统多功能性(EMF)的影响,从而限制了人们对于全球变化影响的全面认识和评估。早在2007年,Hector和Bagchi首次量化EMF,该领域才开始受到广泛关注。在此之后,EMF量化方法的不断完善,极大地推动了该领域的发展。近年来,全球变化对EMF的影响也被广泛关注。为系统梳理该领域的研究进展,该文基于中国知网、ISI Web of Science等当前常用的学术期刊数据库,检索2007–2020年的相关文献并进行计量分析,系统归纳出该领域的发展现状。在此基础上,详细阐述目前关注较多的土地利用变化、气温升高、降水改变以及氮沉降对EMF的影响,并针对现有研究中存在的问题,提出未来所需关注的6个方向:(1)规范EMF量化体系;(2)关注全球变化背景下多因子交互效应;(3)不同时间尺度下EMF对全球变化的响应;(4)全球变化背景下多维度、多尺度生物多样性与EMF;(5)全球变化背景下多营养级多样性与EMF;(6)全球变化背景下根系功能性状与EMF。
近几十年以来,中国陆地生态系统的大气氮沉降持续增加。这种外源氮输入会影响植物多样性和生产力,进而影响植食性昆虫的种群动态。门源草原毛虫(Gynaephora menyuanensis)是青藏高原东北部高寒草地的主要植食性昆虫,种群数量爆发时会造成巨大的生态经济损失。为了探明草原毛虫种群密度如何响应氮沉降加剧,依托青海海北高寒草地“外源氮添加梯度”控制实验平台(0、25、50、100 kg N hm^(-2)a^(-1)),详细调查了门源草原毛虫的种群密度及其相关的食物数量、质量和栖息地环境变化。结果表明:(1)外源氮添加显著影响门源草原毛虫的虫口密度(ANOVA:F=3.29,P=0.04),且草原毛虫虫口密度随氮添加量的增加呈线性增加趋势(R^(2)=0.31,P=0.005)。(2)外源氮添加梯度下,食物质量(叶片氮含量),而非食物数量(植物地上生物量和禾草地上生物量)和栖息地环境(土壤温度、湿度和光照条件),是草原毛虫虫口密度变化的关键影响因素。基于上述结果,可以预测:未来氮沉降的加剧可能促进青藏高原高寒草地门源草原毛虫的虫害爆发。研究将为全球变化背景下高寒草地的适应性管理和虫害防控提供科学依据。
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