近日，草業與草原學院青年教師李周園與國內相關學者合作，在自然地理一區國際期刊Landscape Ecology發表論文“Stable or unstable？Landscape diversity and ecosystem stability across scales in the forest–grassland ecotone in northern China”（《穩定還是不穩定？中國北方林草過渡帶景觀多樣性與生態系統多尺度穩定性》），定量揭示了北方林草過渡帶景觀多樣性對區域生態系統氣候要素與植被生產力穩定性空間關系，為林草融合發展提供了實證案例和科學參考。
北京林業大學內蒙古興安盟林草過渡帶草原生態系統定位觀測研究站
我國北方林草過渡帶是重要生態屏障建設區，也是響應氣候變化的敏感區域。由于其“邊緣效應”作用，不同群落物種生態幅的重疊，使得這一地帶具有較高于兩側單一生態系統的生物多樣性。根據多樣性-穩定性關系理論中“投資組合”假說，從理論預測來講，林草交界地帶的生態系統功能應具有更高穩定性。然而，與之相悖的是，關于生態系統雙穩態理論指出具有多重狀態疊加的生態系統，如林-草、草-沙地帶具有較高的轉換勢能，較之兩側單一的生態系統穩定性則應較低。林草過渡帶究竟是穩定還是不穩定？厘清這一關鍵地帶生態系統結構與功能規律，揭示其內在聯系，對草地生態修復與保護、森林經營以及區域協調可持續發展具有廣泛的基礎研究意義。
研究概念化理論假設及空間多尺度統計分析示意圖
該研究以我國北方大興安嶺-呼倫貝爾草原、大興安嶺-阿爾山-科爾沁草原和太行-燕山-克什克騰草原構成的北方林草過渡帶為研究區域，利用土地利用覆被變化數據、氣象觀測資料和初級生產力遙感反演數據，在景觀水平上，以香農-威納景觀多樣性指數作為指征生態系統類型多樣性的量化指標，選擇區域生態系統氣候要素氣溫、風速、降水以及植被凈初級生產力空間數據集，利用對應多年份的時間序列波動信息計算其穩定性，設置不同統計采樣的粒度大小，即由5km分辨率到50km分辨率，探究空間多尺度擴展下，景觀多樣性與生態系統氣候要素及生產力功能穩定性之間關系。
研究主要結論與討論：景觀多樣性與生態系統區域氣候要素及初級生產力穩定性關系
研究結果表明，林草過渡帶景觀多樣性與區域氣溫、凈初級生產力的穩定性呈正相關，與區域風速和降水的穩定性呈負相關。文章圍繞區域間物質輸運特征，進一步對生態系統氣候要素和植被生產力相反的景觀多樣性-穩定性關系進行歸納和闡釋。通過分析還發現，顯示隨著空間尺度（統計單元粒度大小）增加，對于氣溫、風速和降水的景觀多樣性與穩定性關系得到強化，而對于植被凈初級生產力的空間穩定化作用總體呈現先增加后降低的趨勢，在粒度30km左右達到穩定化的最大值。
論文第一作者為草業與草原學院青年教師李周園，另一位主要完成人為中國科學院沈陽應用生態研究所景觀過程組助理研究員馬天嘯（我校2013屆林學院地理信息專業畢業生），論文通訊作者為李周園和北京大學研究員王少鵬。草業與草業學院教授董世魁，我校客座教授、生態環境部衛星應用中心主任高吉喜研究員指導并參與該項研究。草業與草業學院本科生蔡一萌、費婷婷、翟宸和齊雯瀟參與了課題研究和論文撰寫。課題受到中央高校基本業務經費、國家自然科學基金、遼寧省自然科學基金、大學生創新訓練計劃以及北京市青年人才托舉計劃項目的共同資助支持。
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10980-023-01654-6
