生物多样性与多种生态系统功能(即生态系统多功能性)之间的关系依赖于环境背景。植物和土壤微生物多样性都调节着生态系统的多功能性，近年来，两者相互作用的综合机制受到广泛关注，但它们在高寒生态系统如何随着环境梯度而变化仍然知之甚少。
我院“土地利用与生态治理”科研团队通过对青藏高原三江源地区土壤及植被进行三年的野外采样，并从优势植物变迁为出发点，深入分析了优势植物变迁对土壤多功能性的影响。研究结果发现：
（1）增加莎草科植物的重要值可以显著增强土壤多功能性，特别是在14%-26%的低阈值范围内。杂类草的增加降低了所有阈值下的土壤多功能性，约为20%的阈值下呈现最小斜率。这表明在几乎所有阈值下，具有绝对优势的物种对土壤多功能性具有稳定的正向或负向影响，包括莎草科为优势种的样方和杂类草为优势种的样方。优势种变化过程中，莎草科(重要值在0.38和0.66左右)和杂类草(重要值在0.34和0.69左右)的重要值出现拐点。
（2）优势种演替对高寒草甸土壤多功能化的影响是非线性的。一个植物物种对土壤多功能性的影响是正向的还是负向的，这取决于种内互助的强度以及种内和种间竞争的强度。植物群落对土壤多功能性的影响更多地取决于剩余物种之间的相互作用，而不是离开物种之间的相互作用。
图1不同阈值的土壤多功能性随不同植物种类重要值的变化
图2莎草科和杂类草重要值变化对土壤多功能性的影响变化曲线
同时基于不同退化程度高寒草甸，“土地利用与生态治理”科研团队分析退化背景下微生物群落特征对土壤多功能的影响，研究结果发现：
（1）土壤容重、土壤含水率、土壤黏粒含量和土壤电导率等非生物因子是土壤多功能性的重要预测因子，细菌功能多样性等生物因子是土壤多功能性的重要预测因子，细菌Shannon多样性排在细菌功能多样性之后。在细菌功能多样性中，代谢功能起着最重要的作用（图3）。
（2）在土壤细菌网络中，节点和链接的数量随着退化程度的增加而减少，并且在人工草地中没有恢复；不同退化阶段中，人工草地土壤细菌网络的负连接数(75个)和平均度(3.512)最低，负连接数与正连接数之比最低 (未退化 vs. 人工草地 = 0.604 vs. 0.263)。未退化真菌群落网络的自然连通性值高于其他组，人工草地土壤细菌网络的连接度急剧下降。
（3）土壤细菌网络复杂性与土壤多功能性显著正相关，微生物网络复杂性比多样性更能预测土壤的多功能性
图4土壤微生物网络拓朴特征随高寒草甸退化的变化
图 5土壤微生物多样性、网络复杂性与土壤多功能性之间的关系
以上成果分别发表于中科院一区TOP期刊《Journal of Cleaner Production》、《Journal of Environmental Management》和《Agriculture, Ecosystems and Environment》,三篇论文的第一作者分别为我院2021级博士研究生陈利文、吴波波和硕士研究生张月菊，团队成员丁明军和张华老师为论文通讯作者。研究得到“第二次青藏高原综合科学考察研究”(2019QZKK0603)的资助。
相关文章列表及链接如下：
1、Chen, L., Ding, M.*, Zhang, H., Wang, N., Zhang, Y., Wan, J., & Xie, K. (2023). Effects of dominant plant species change on soil multifunctionality in alpine meadows of the three-river source region. Journal of Cleaner Production, 139888.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.139888
2、Wu, B., Ding, M., Zhang, H*., Devlin, A. T., Wang, P., Chen, L., ... & Wang, M. (2023). Reduced soil multifunctionality and microbial network complexity in degraded and revegetated alpine meadows. Journal of Environmental Management, 343, 118182.
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118182
3、Zhang, Y., Ding, M., Zhang, H.*, Wang, N., Yu, Z., Xu, H., & Huang, P. (2023). Degradation-driven bacterial homogenization closely associated with the loss of soil multifunctionality in alpine meadows. Agriculture, Ecosystems & Environment, 344, 108284.
https://doi.org/10.1016/j.agee.2022.108284