《多年生草地增强了生物能源景观的生物多样性和多种生态系统服务》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: pengh
  • 发布时间:2018-12-12
  • 农业面临的挑战是为不断增长的全球人口提供粮食和日益增长的燃料。在边际土地上生产生物能源作物——农田不是粮食作物的最佳选择——可以帮助实现能源目标,同时最大限度地减少与粮食生产的竞争。然而,在边际土地上种植生物能源原料(主要是一年生粮食作物)的生态成本和效益一直受到质疑。在这里,我们表明多年生生物能源作物提供了一种替代一年生谷物的作物,它增加了多个类群的生物多样性,维持了多种生态系统功能,促进了多功能农业景观的创造。我们发现柳枝稷和草原植物比玉米含有更多的植物、美营养菌、节肢动物和鸟类多样性。尽管玉米的生物量生产较大,但多年生草地的甲烷消耗、病虫害抑制、授粉和草鸟保护等其他生态系统服务均较高。此外,我们发现生物多样性与生态系统服务之间的联系不仅取决于生物能源作物的选择,而且取决于其相对于其他生境的位置,在决定某些服务的提供方面,当地景观环境与作物选择同样重要。我们的研究表明,支持协调土地利用的生物能源政策可以使农业景观多样化,并维持多种关键的生态系统服务。

相关报告
  • 《研究揭示多维生物多样性对森林生态系统功能的影响机制》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:xxw
    • 发布时间:2019-07-16
    • 全球变化(包括气候变化、土地利用和地表覆盖变化)和人类活动等导致了生物多样性的加速丧失,进而影响了生态系统的服务功能。近年来,生物多样性对生态系统功能的影响机制受到广泛关注,是生物多样性和生态学研究领域的热点问题。大量关于生物多样性与生态系统功能关系的研究表明,生物多样性是生态系统功能的主要驱动力,但以往的研究主要集中在草地生态系统。森林作为陆表最重要的生态系统,在调节全球碳循环、减缓气候变化、维持生态系统服务功能中发挥着不可或缺的作用。在自然森林群落中,群落结构远比草地生态系统复杂。除了乔木树种外,林下的灌木和草本具有高的物种多样性和重要的生态系统功能,但是,还缺乏将森林群落的乔木、灌木和草本多个层次的整合研究。森林群落中配置于不同垂直层的物种在进化历史、功能策略等方面存在较大差异,导致群落的构建机制可能不同。同时,将空间尺度纳入其中综合考虑时,多维(multi-dimension)生物多样性,包括物种多样性、系统发育多样性和功能多样性与生态系统功能之间的关系尚不清楚,其潜在的驱动机制也有待深入研究。 云南西北部地处我国三大河流(怒江、澜沧江和金沙江)的上游,区域内有三江并流世界自然遗产地和众多的自然保护区。由于其复杂的地质、气候历史和多样的地形地貌,造就了其富有特色的生物多样性。该地区位于全球生物多样性的热点地区“中国西南山地”的核心区域,是气候变化最为敏感和脆弱的地区之一。玉龙雪山沿海拔梯度存在多种气候类型,植物种类繁多,呈现出较为完整的山地植物垂直带谱,是滇西北植物多样性的缩影,也是我国重要的生态安全屏障,具有重要的生态系统服务功能。区域内的森林群落垂直结构明显,林下拥有丰富的植物多样性,为研究森林生态系统功能提供了天然的场所。中国科学院昆明植物研究所植物多样性演化和生态适应团队高连明研究组和植物多样性与基因组学团队李德铢研究组依托丽江森林生态系统定位研究站,于2013年开始,在丽江玉龙雪山建立了沿海拔梯度的森林群落样带,旨在开展全球变化生态学和群落生态学研究,以期揭示自然状态下真实的森林生物多样性与生态系统功能的关系。 最近,该团队与加拿大多伦多大学教授Marc Cadotte、美国哥伦布大学教授Kevin Burgess合作,以玉龙雪山沿海拔梯度样带为平台,综合多维生物多样性(物种多样性、系统发育多样性和功能多样性)和森林垂直结构(乔木、灌木和草本)研究了不同空间尺度(邻体尺度和样方尺度)下生物多样性对生态系统功能(地上生物量)的影响。研究发现,乔木的地上生物量与群落性状组成(高度和叶片磷含量)和功能多样性(比叶面积)呈正相关关系,暗示选择效应和生态位互补效应均为主导因素。乔木的地上生物量并未显着降低林下植物的地上生物量,而灌木的生物量与种子大小的多样性或多性状综合的功能多样性相关联;草本植物的地上生物量则主要受系统发育多样性和物种多样性的影响,表明互补效应在林下的群落中扮演重要角色。海拔梯度主要通过物种多样性、系统发育多样性和功能多样性对生物量产生间接影响。在全球变化背景下,该研究结果有助于科学支撑森林生物多样性的保护和管理。随着空间尺度的增大,多样性与生态系统功能之间的相关性呈上升的趋势,暗示在更大的空间尺度上,生物多样性与生态系统功能之间的关系可能更为紧密。因此,在山地森林生态系统实施天然林保护或者人工林建设中,不仅要考虑乔木树种的多样性,林下的灌木和草本作为独特的系统也需要纳入生态系统服务功能的考量中。该研究对于森林生态系统修复和天然林保护具有重要的指导意义。 研究成果以Greater than the sum of the parts: how the species composition in different forest strata influence ecosystem function 为题在国际生态学期刊Ecology Letters 在线发表。在站博士后罗亚皇为论文第一作者,合作导师高连明和李德铢为共同通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项 (XDB31000000)、国家自然科学基金(31800354)、国家博士后基金(2017M623082)、云南省科技领军人才项目(2017HA014)和云南省博士后定向培养项目的资助。该研究同时得到中西南野生生物种质资源库分子生物学平台的支持。
  • 《Science | 1900 至 2050 年陆地生物多样性和生态系统服务的全球趋势和设想方案》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-04-29
    • 2024年4月25日,德国生物多样性综合研究中心等机构的研究人员在 Science 期刊发表了题为Global trends and scenarios for terrestrial biodiversity and ecosystem services from 1900 to 2050的文章。 基于广泛的模型相互比较,研究人员评估了生物多样性和生态系统服务在历史重建和未来土地利用与气候变化情景中的趋势。根据一系列指标估算,20 世纪全球生物多样性下降了 2% 到 11%。提供的生态系统服务增加了数倍,而调节服务则适度减少。 展望未来,可持续发展政策有可能减缓因土地使用变化和对提供服务的需求而造成的生物多样性损失,同时减少或扭转调节服务的减少。然而,气候变化对生物多样性的负面影响似乎会增加,尤其是在高排放情景下。该评估确定了建模中仍然存在的不确定性,但也有力地表明,要实现《生物多样性公约》的目标,还需要在政策方面做出新的努力。